Immunsuppresjon ved organtransplantasjon

vethe-og-bergan

Nils Tore Vethe og Stein Bergan.

Nils Tore Vethe, Seksjonsleder og forsker; Stein Bergan, Professor; Seksjon Klinisk farmakologi RH, Avdeling for farmakologi, Oslo Universitetssykehus

Dagens immunsuppressive behandling har redusert forekomsten av rejeksjonsepisoder etter organtransplantasjoner til et lavt nivå. Problemet med livslang immunsuppresjon er bivirkninger og langtidskomplikasjoner som økt kardiovaskulær morbiditet og mortalitet. Interaksjoner med annen legemiddelbehandling og betydelig individuell variasjon gir behov for tett overvåking.

Immunsuppresjon er balansegang

Ved transplantasjon av et organ er det nødvendig med livslang immunsuppressiv behandling. Man baserer seg på en kombinasjon av legemidler der effekt på flere virkningsmekanismer utnyttes, samtidig som kombinasjonen tillater lavere doser og dermed redusert forekomst av legemiddelspesifikke, alvorlige bivirkninger. Ønsket effekt av behandlingen er å redusere forekomst og alvorlighetsgrad av rejeksjonsepisoder, og de langsiktige målene er graft- og pasientoverlevelse. Med dagens behandling er forekomsten av rejeksjonsepisoder etter nyretransplantasjon og andre organtransplantasjoner nede på et lavt nivå (1), og selve transplantasjonen vil for de aller fleste bety en stor forbedring i livskvalitet. Samtidig ser man at økt risiko for infeksjoner, malignitet, kardiovaskulære hendelser og diabetes bidrar til å gi transplanterte relativt dårligere livskvalitet og leveutsikter enn befolkningen ellers. En vesentlig del av dette er konsekvens av den immunsuppressive behandlingen.

Individualisering og farmakologisk monitorering (TDM)

Fravær av rejeksjonsepisoder er en effektparameter som man ikke kan styre behandlingen etter hos den enkelte pasient, fordi behovet for dosejustering først blir synlig når rejeksjonsepisoden starter –for eksempel ved kreatininøkning hos en nyretransplantert. Derfor er det utarbeidet behandlingsprotokoller basert på kliniske studier som gir grunnlag for preparatvalg og doseringsnivå. Dette innebærer en viss individualisering av behandlingen siden man kan tilpasse preparatvalg og intensitet etter den enkeltes risikonivå, samt at man kan styre doseringen etter måling av legemiddelkonsentrasjon, det vil si farmakologisk monitorering eller «therapeutic drug monitoring» (TDM). Man følger i stor grad protokoller for immunsuppresjon som angir noe høyere konsentrasjonsområde umiddelbart etter transplantasjon når risiko for avstøtning er størst, og deretter nedtrapping til lavere nivåer utover i forløpet. Nyere kunnskap om virkningsmekanismer og genetiske faktorer som har betydning for respons og bivirkninger hos den enkelte, gjør at man ser muligheter for bedre individuell tilpasning av doseringen og dermed en reduksjon i bivirkninger og langsiktige komplikasjoner.

Kombinasjonsbehandling

Til tross for betydelige framskritt i form av vesentlig færre rejeksjonsepisoder, er det fortsatt et betydelig rom for forbedring; de senere år har det ikke kommet mange nye medikamenter som har nådd fram til rutinemessig bruk på dette området. Den mest brukte kombinasjonen består av en kalsinevrinhemmer, som i økende grad betyr takrolimus framfor det tidligere mest brukte ciklosporin, samt mykofenolat, og i tillegg prednisolon som etter hvert trappes ned til lavest mulige dose, eventuelt seponering. Denne behandlingen er gjerne supplert med en eller flere doser av antistoff mot interleukin 2 eller et mer eller mindre spesifikt antistoff mot T celler. Eventuelle rejeksjonsepisoder vil man stort sett først forsøke å reversere med økning av glukokortikoid (metylprednisolon intravenøst), og dersom dette ikke er tilstrekkelig vil et lymfocytt-utslettende antistoff bli gitt. Det mest aktuelle alternativet til den skisserte behandlingsprotokollen, er at man i en del tilfeller vil bytte ut kalsinevrinhemmer med en mTOR-hemmer som everolimus eller sirolimus.   

weith-figur

Figur 1. Immunsuppressivas angrepspunkter for hemming av aktivering av T-cellerespons ved antigenpresentasjon.

Kalsinevrinhemmere: takrolimus og ciklosporin

Etter at ciklosporin ble introdusert på slutten av 1970-tallet, var dette lenge det viktigste og mest brukte immunsuppressiv. Etter hvert har imidlertid takrolimus overtatt den posisjonen. Begge virker ved å hemme en intracellulær fosfatase, kalsinevrin, som normalt bidrar til defosforylering av NFAT (nuclear factor of activated T-cells) i lymfocyttene. Dette er et viktig trinn fordi NFAT kan translokeres til cellekjernen og mediere transkripsjon av interleukin-2 og andre cytokiner som stimulerer T celleproliferasjonen som ledd i aktivering av T-cellene (Figur 1). Ved å hemme NFAT får man altså en T-celle –spesifikk immunsuppresjon (2). En forskjell på de to medikamentene er at de danner kompleks med hver sine intracellulære proteiner samt noen nyanser i øvrige virkningsmekanismer.  Et viktig trekk ved kalsinevrinhemmerne er at de er substrater for transportproteiner som P-glykoprotein og at de omdannes via CYP-enzymer (CYP=cytokrom P-450) til et stort antall metabolitter som for det meste er inaktive. Både takrolimus og ciklosporin omsettes av CYP3A4 og CYP3A5, men det ser ut til at CYP3A5 har noe større betydning for takrolimus. Betydelig variabilitet i enzymaktiviteten kan dels tilskrives varianter av genotyper og dels miljøfaktorer. Aktiviteten av CYP-enzymer blir også påvirket av andre legemidler, og disse forhold gjør at kalsinevrinhemmerne er utsatt for legemiddelinteraksjoner (se Tabell 1). Et forhold som er viktig å være klar over når pasienter har diaré, er at takrolimuskonsentrasjonen i blodet nærmest konsekvent viser økning opp mot det tredobbelte – i motsetning til hva man kanskje ville forvente. Dette skyldes antagelig en redusert aktivitet av P-glykoprotein i tarmen ved diaré, og dette proteinet begrenser normalt biotilgjengeligheten ved å pumpe takrolimus ut i tarmlumen (3). Siden blodkonsentrasjonen øker blir det nødvendig å redusere dosen, og da er det spesielt viktig å være oppmerksom på at dosen må økes igjen når diaréen er over, så man unngår en periode med for svak immunsuppresjon.

tabell_1_vethe

Ulempen med kalsinevrinhemmerne er bivirkninger i form av fallende GFR, utvikling av diabetes, hypertensjon og effekt på blodlipider som gir økt kardiovaskulær morbiditet og mortalitet. I tillegg kommer infeksjoner og maligniteter som følge av immunsuppresjon generelt. De senere år er det gjennomført studier som har gitt grunnlag for lavere dosering av immunsuppressiva, men ved en enda bedre individuell tilpasning av doseringen er det håp om at man kan ytterligere redusere bivirkningene.

Proliferasjonshemmere: Mykofenolat og azatioprin

Mykofenolat er egentlig et gammelt medikament som fikk en renessanse ved at man utredet den immunhemmende effekten og fikk formuleringer med tilfredsstillende biotilgjengelighet. Dette legemidlet hemmer proliferasjon, det virker både på B- og T-celler og har vist seg å være gunstig i kombinasjon med kalsinevrinhemmer. Det er også en fordel at bivirkningsprofilene og legemiddelinteraksjonene ikke er sammenfallende; de som er aktuelle er vist i Tabell 2.

tabell_2_vethe

Problemene med mykofenolat er knyttet til benmargshemming samt diaré, og i klinikken kan det være vanskelig å avgjøre om årsaken er mykofenolat, CMV-infeksjon eller behandlingen av CMV. I slike situasjoner vil det imidlertid ofte være nødvendig å redusere dosen eller seponere, noe som naturligvis er en svakhet ved mykofenolat. Produsentens doseanbefalinger har angitt fast dose som ikke en gang kompenserer for kroppsvekt hos voksne. For å optimalisere behandlingen forsøker man seg her også med konsentrasjonsmålinger. Det har imidlertid vist seg vanskelig å finne sterk korrelasjon mellom målt konsentrasjon og kliniske effekter. Som alternativ til den typiske ett-punktsmålingen i en prøve tatt umiddelbart før dose, har man kommet fram til såkalt «forkortet AUC» som går ut på at man tar tre prøver på definerte tidspunkter (eks før dose samt 30 min og 2 timer etter) og så bruker man en kalkulator som estimerer AUC. For denne typen måling har man kunnet definere et terapeutisk område både for nyretransplanterte og ved andre indikasjoner (mer om dette på vår webside (4)).

Selv om mykofenolat har en mindre komplisert kjemi enn kalsinevrinhemmerne, er ikke farmakokinetikken helt enkel. Medikamentet er over 97 % proteinbundet og omsetningsveien er primært glukuronidering via UGT-enzymene. Glukuronidforbindelsen (MPAG) utskilles via galle og kan deretter undergå enterohepatisk resirkulering. Da kan man få en ekstra topp i plasmakonsentrasjonen som kan komme ganske sent i doseintervallet. Det er ytterligere kompliserende at ciklosporin (men ikke takrolimus) påvirker utskillelsen til galle. Antagelig er det variasjonen i den forsinkede plasmatoppen som også bidrar til å gjøre konsentrasjonen foran neste dose mindre forutsigbar. Tilslutt skal det nevnes at forløpet av plasmakonsentrasjon er forskjellig for de ulike preparatene idet preparater med mykofenolsyre/salt generelt har en flatere kurve enn mykofenolatmofetil.

Azatioprin virker proliferasjonshemmende ved at tiopurinskjelettet bygges inn i DNA og RNA i stedet for guanin. Medikamentet var sterkt bidragende til starten av transplantasjonsæraen. På 90-tallet ble det imidlertid i stor grad erstattet av mykofenolat, og i dag brukes azatioprin som alternativ til mykofenolat hos transplanterte kvinner som planlegger graviditet og i andre situasjoner hvor mykofenolat ikke er ønskelig. Azatioprin har forøvrig fått en renessanse i behandling av immunsykdommer som inflammatorisk tarmsykdom og revmatoid artritt – også som supplement til de nye biologiske legemidlene. I dag har man også god mulighet for å styre azatioprin-behandlingen ved måling av nivået av de aktive metabolittene tioguaninnukleotider (6-TGN).

Glukokortikoider: Prednisolon og metylprednisolon

I forbindelse med transplantasjon gis det en eller flere injeksjoner av metylprednisolon, og glukokortikoidbehandlingen fortsettes med peroral prednisolon i nedtrappende doser. Dette er altså tredje komponent i den vanligste vedlikeholdsbehandlingen. Bivirkningene av glukokortikoidene er velkjente, og det er gjort mye for å minimalisere eller eliminere bruken i transplantasjonssammenheng. Når slike forsøk ofte har negativt utfall, har det antagelig sammenheng med den sammensatte virkningen av glukokortikoider på immunreaksjonen. Prednisolon har genomiske effekter både via glukokortikoidreseptor og etter transkripsjon, dessuten non-genomiske mekanismer (5). I en studie på levertransplanterte har vi også vist at det er betydelig variasjon i forholdet mellom aktivt prednisolon og inaktivt prednison, selv om det er prednisolon som blir gitt (6). På Figur 1 er prednisolon plassert med piler i forskjellige retninger for å representere mangfoldet i virkningsmekanismen fra antigenpresentasjon til cellekjernens regulering av cytokinekspresjon.

I den gjeldende protokollen for nyretransplanterte er bruken av glukokortikoid i starten noe redusert fra tidligere praksis, og det anbefales at man skal være nede på prednisolon 2,5-5 mg daglig etter et halvt år og forsøke seponering etter ett år hos utvalgte pasienter. Internasjonalt er bruken av glukokortikoid omdiskutert, noen sentra unngår dette fra start men bruker da polyklonalt antitymocyttglobulin som induksjonsbehandling. Oppslagsverket UpToDate har en balansert oppsummering av bruken av prednisolon ved nyretransplantasjon (7).

Hemmere av mTOR: Everolimus og sirolimus

Disse medikamentene har ikke den negative virkning på nyrefunksjonen som karakteriserer kalsinevrinhemmerne, og er derfor lansert som alternativer til disse. Sirolimus og everolimus har felles virkningsmekanisme, men en forskjell er at halveringstiden er betydelig lengre for sirolimus (2-3 døgn, mot ca 1 døgn for everolimus). Intracellulært bindes disse medikamentene til det samme bindingsprotein som takrolimus, FKBP12. De påvirker imidlertid ikke kalsinevrin, men hemmer et kompleks (mTORC1) som blant annet består av en kinase som har fått navnet justert til «mechanistic target of rapamycin» (mTOR). Komplekset destabiliseres og dermed hemmes fosforyleringen av proteiner som igjen medfører nedsatt celleproliferasjon, og dette rammer aktiveringen av både T-celler og B-celler (2). Virusinfeksjoner og PTLD (post transplantation lymphoproliferative disease) forekommer tydeligvis sjeldnere ved bruk av mTOR-hemmere. Eksempelvis vil immunsupprimerte være utsatt for reaktivering og infeksjon av BK-virus, et polyomavirus som kan gi alvorlig nyreaffeksjon (8). En fersk studie antyder at mTOR-hemmere virker direkte hemmende på BK-virus, mens takrolimus faktisk stimulerer og dermed øker forekomsten av BK-nefropati (9). Den antiproliferative effekten gjør for øvrig at disse og andre mTOR-hemmere nå også får en plass i kreftbehandling.

Selv om man med mTOR-hemmerne unngår de typiske nyrekomplikasjonene ved kalsinevrinhemmere, har de også sine bivirkninger. Den viktigste begrensningen er at de i kraft av sin virkningsmekanisme også kan virke hemmende på sårtilheling. Dermed har man vært tilbakeholden med å satse på disse fra transplantasjonstidspunktet, så utprøvningene dreier seg om å erstatte kalsinevrinhemmerne helt eller delvis først etter noen uker eller måneder. Så langt har ikke disse legemidlene overtatt som førstevalg, men benyttes i økende grad der man spesielt vil unngå kalsinevrinhemmer.

Så langt ser det ut til at begge disse mTOR-hemmerne er substrat for de samme CYP-enzymer (CYP3A4 og CYP3A5) og legemiddeltransportører (P-glykoprotein) som kalsinevrinhemmerne og dermed er utsatt for de samme legemiddelinteraksjonene (se Tabell 1). Spesielt har vi sett eksempler på at samtidig bruk av systemiske soppmidler som vorikonazol kan gjøre at dosering av everolimus og sirolimus må reduseres til en brøkdel (10).  Siden halveringstiden er relativt lang, er det viktig å kontrollere for endringer i blodkonsentrasjonen ved oppstart av medikamenter som kan medføre slike interaksjoner med mTOR-hemmere, og enda mer ved seponering av det interagerende medikamentet siden man da risikerer at konsentrasjonen av mTOR-hemmer blir så lav at det er fare for avstøtning hvis ikke dosen justeres opp igjen.

Belatacept

Det nyeste av immunsuppressiva som er godkjent for bruk ved organtransplantasjon her i landet, er belatacept. Dette er et fusjonsprotein som består av modifisert Fc-fragment av humant IgG koblet til det ekstracellulære domenet av humant T-lymfocyttantigen (CTLA-4), og det demper aktiveringen av T-celler ved å binde seg til molekyler på den antigenpresenterende cellens overflate (CD80 og CD86) og derved hemme det kostimulerende signalet som er nødvendig for full aktivering av T-cellen. Kliniske forsøk har vist betydelig bedre nyrefunksjon hos nyretransplanterte som er behandlet med belatacept i stedet for ciklosporin. Belatacept må gis parenteralt med ukers mellomrom, noe man kan se på som upraktisk, men også en fordel med tanke på etterlevelse. Innvendingen mot mer utbredt bruk av belatacept så langt, er at man ser flere og til dels alvorlige rejeksjonsepisoder hos noen pasienter. Det er håp om at man ved immunologiske og farmakologiske undersøkelser skal kunne identifisere pasienter hvor denne form for hemming av kostimulerende signal ikke vil være tilstrekkelig, og benytte andre alternativ til disse pasientene (11).

Basiliksimab, antitymocytt-globulin og nyere antistoffer

Basiliksimab er et antistoff mot interleukin-2 reseptor og gis i forbindelse med transplantasjon, oftest med tillegg av en enkelt senere dose. Såkalt induksjonsbehandling med antitymocytt immunglobulin (polyklonalt antistoff som utsletter lymfocyttene) brukes mest ved nord-amerikanske sentra, mens det i Europa brukes hovedsakelig for behandling av steroidresistent rejeksjon. For øvrig kommer det en rekke monoklonale antistoffer med ulike angrepspunkter som markører på celleoverflaten av subpopulasjoner av immunceller, mediatorer i signaltransduksjon, faktorer i komplementsystemet med mer. Noen av disse som for eksempel rituximab og alemtuzumab brukes i noen grad på spesielle indikasjoner også innenfor organtransplantasjon, men blir ikke nærmere omtalt her.

Farmakogenomikk – interaksjoner – populasjonsmodeller – beslutningsstøtte

Farmakogenomikk beskriver hvordan genetisk variasjon (genotyper og genuttrykk) påvirker den individuelle respons på legemidler (12). Immunsuppressiva er en legemiddelgruppe med mange eksempler på betydningen av farmakogenomikk som årsak til betydelig inter- og intraindividuell variasjon. Varianter i genotyper og effekt på aktivitet av metaboliserende enzymer (CYP, UGT mfl) og transportproteiner (P-glykoprotein, MDR2 mfl) har utvilsomt betydning, men på grunn av kompleksiteten er det også krevende å dokumentere betydningen av hver enkelt faktor. Eksempler på faktorer som har tydelig effekt på takrolimus er genotypen av CYP3A5 samt aktiviteten av P-glykoprotein i tarm slik den endres under diaré. Slike faktorer gir også rom for et ganske bredt spekter av klinisk betydningsfulle interaksjoner med andre medikamenter.

Etter hvert som betydningen av mange slike faktorer blir kartlagt og kvantifisert, oppstår problemet med å tolke nettoeffekten; hvilken betydning har det for doseringen til den enkelte pasient? Dette forsøker man å imøtekomme ved utvikling av såkalte populasjonsmodeller, en form for avanserte algoritmer hvor alle kjente kofaktorer kan integreres med observerte konsentrasjonsforløp hos sammenlignbare individer. Slike modeller er kommet et stykke på vei (13), men den neste utfordringen er å få disse modellene integrert i beslutningssystemer som er koblet til pasientens elektroniske journal, såkalte «dashboard systems» (14). Dette er vel så krevende, men vil sannsynligvis medføre forbedring og forhåpentlig bli mulig ved videreutvikling av journalsystem som er mer modulære.

Referanser

  1. Størset E, Åsberg A, Hartmann A, Reisæter AV, Holdaas H, Skauby M, et al. Low-target tacrolimus in de novo standard risk renal transplant recipients: A single-centre experience. Nephrology (Carlton, Vic). 2016;21(10):821-7.
  2. Wiseman AC. Immunosuppressive Medications. Clin J Am Soc Nephrol. 2016;11(2):332-43.
  3. Lemahieu W, Maes B, Verbeke K, Rutgeerts P, Geboes K and Vanrenterghem Y. Cytochrome P450 3A4 and P-glycoprotein activity and assimilation of tacrolimus in transplant patients with persistent diarrhea. Am J Transplant. 2005;5(6):1383-91.
  4. Bergan S. Mykofenolat-AUC [web site]. Available at: http://anx.no/kalkulatorer/mpa-auc/. Accessed Sept 23 2016.
  5. Czock D, Keller F, Rasche FM and Haussler U. Pharmacokinetics and pharmacodynamics of systemically administered glucocorticoids. Clin Pharmacokinet. 2005;44(1):61-98.
  6. Sæves I, Line P-D and Bergan S. The Pharmacokinetics of Prednisolone and Prednisone in Adult Liver Transplant Recipients Early After Transplantation. Ther Drug Monit. 2012;34(4):452-59.
  7. Miller BW and Brennan DC. Withdrawal or avoidance of glucocorticoids after renal transplantation [web site] 21.6.2016. Available at: http://www.uptodate.com/contents/withdrawal-or-avoidance-of-glucocorticoids-after-renal-transplantation. Accessed Sept 23 2016.
  8. Midtvedt K. [Infections in immuno suppressed children]. Tidsskr Nor Laegeforen. 2005;125(13):1884.
  9. Hirsch HH, Yakhontova K, Lu M and Manzetti J. BK Polyomavirus Replication in Renal Tubular Epithelial Cells Is Inhibited by Sirolimus, but Activated by Tacrolimus Through a Pathway Involving FKBP-12. Am J Transplant. 2016;16(3):821-32.
  10. Saad AH, DePestel DD and Carver PL. Factors influencing the magnitude and clinical significance of drug interactions between azole antifungals and select immunosuppressants. Pharmacotherapy. 2006;26(12):1730-44.
  11. de Graav GN, Bergan S, Baan CC, Weimar W, van Gelder T and Hesselink DA. Therapeutic Drug Monitoring of Belatacept in Kidney Transplantation. Ther Drug Monit. 2015;37(5):560-7.
  12. Evans WE and McLeod HL. Pharmacogenomics–drug disposition, drug targets, and side effects. N Engl J Med. 2003;348(6):538-49.
  13. Størset E, Åsberg A, Skauby M, Neely M, Bergan S, Bremer S, et al. Improved Tacrolimus Target Concentration Achievement Using Computerized Dosing in Renal Transplant Recipients-A Prospective, Randomized Study. Transplantation. 2015;99(10):2158-66.
  14. Hicks JK, Crews KR, Hoffman JM, Kornegay NM, Wilkinson MR, Lorier R, et al. A clinician-driven automated system for integration of pharmacogenetic interpretations into an electronic medical record. Clin Pharmacol Ther. 2012;92(5):563-66.