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Klinische Wochenschrift

, Volume 46, Issue 6, pp 281–296 | Cite as

Wirkung und Verteilung von Methotrexat im menschlichen Organismus bei der Leukämiebehandlung

  • W. Wilmanns
  • H. Martin
Originalien

Zusammenfassung

Bei 10 Leukämie-Patienten werden nach intravenösen Methotrexatinjektionen die Verteilung des Medikamentes in den weißen Blutzellen und im Serum, die Ausscheidung im Urin sowie die Enzymaktivitäten von FH2-Reductase und Thymidin-Kinase in den isolierten Leukocyten untersucht:
  1. 1.

    In den Leukämiezellen ist eine völlige Hemmung der FH2-Reductase bereits 30 bis 60 min nach intravenöser Injektion von 20 mg Methotrexat nachweisbar, vorausgesetzt, daß das Medikament in genügend hoher Konzentration in die Zellen gelangt.

     
  2. 2.

    Durch Säurebehandlung kann das pseudoirreversibel an das Enzymprotein gebundene Methotrexat abdissoziieren und durch Titration mit einer aus Hühnerleber angereicherten FH2-Reductase quantitativ bestimmt werden. Ein Konzentrationsmaximum in den Leukocyten wird im allgemeinen 30 min bis 2 Std nach der Injektion gefunden.

     
  3. 3.

    Niedrige Aktivitäten der FH2-Reductase und der Thymidin-Kinase begünstigen die Empfindlichkeit der Leukämiezellen gegenüber Folsäureantagonisten.

     
  4. 4.

    Gegen Methotrexat resistente Zellen können den cytotoxischen Hemmeffekt des Medikamentes auf die FH2-Reductase kompensieren:

     
  1. a)

    durch Aktivitätsanstieg der Thymidin-Kinase;

     
  2. b)

    durch Neubildung von FH2-Reductase. Ob diese zur Resistenz einer Leukämie gegenüber Methotrexat führt, ist abhängig von der Geschwindigkeit der Enzymneubildung nach Methotrexatgabe und von der Konzentration des Folsäureantagonisten in den Paramyeloblasten.

     
  3. 5.

    Ein Aktivitätsanstieg der FH2-Reductase unter Methotrexateinwirkung ist nur dann auf eine Induktion zurückzuführen und als Resistenzzeichen zu bewerten, wenn sich das Blutbild nicht geändert hat. Bei abgefallener Leukocytenzahl oder Änderung des Differentialblutbildes kann er durch Selektion resistenter Zellpopulationen bedingt sein. Bei diesen kann es sich um resistente Paramyeloblasten, in denen die FH2-Reductase infolge zu niedriger Methotrexatkonzentration nicht genügend gehemmt wird, und um normale Leukocyten mit induzierter Enzymaktivität handeln.

     
  4. 6.

    Die Empfindlichkeit der Zellen gegenüber Methotrexat ist außerdem abhängig von der intrazellulären Konzentration des Medikamentes. Wenn diese hoch genug ist, kann auch neugebildete FH2-Reductase wieder gehemmt werden. Je höher die Aktivität der FH2-Reductase ist und je schneller deren Neuinduktion unter Methotrexateinwirkung erfolgt, desto größere Konzentrationen des Folsäureantagonisten sind zur völligen Hemmung des Enzyms erforderlich.

     
  5. 7.

    Der von der Dosierung abhängige Methotrexatserumspiegel ist in 24 Std auf kaum meßbare Werte abgefallen. Bei bestehender Niereninsuffizienz bleibt das Medikament über längere Zeit im Serum nachweisbar.

     
  6. 8.

    Die Methotrexatausscheidung im Urin beträgt im Durchschnitt am ersten Tag 65%, am zweiten Tag noch 10% der applizierten Dosis. Die Ausscheidung ist verzögert bei Niereninsuffizienz.

     

Summary

The distribution of Methotrexate in white blood cells, serum, the excretion in the urine and enzyme activities of FH2-reductase and thymidinekinase in isolated leucocytes are investigated after intravenous injection of the drug to 10 patients with leukemia:
  1. 1.

    If the drug concentration within the cells is high enough the FH2-reductase is completely inhibited already 30–60 minutes after injection of 20 mg Methotrexate.

     
  2. 2.

    Methotrexate pseudoirreversibly bound to enzyme protein may be seperated from the protein by acid treatment. Quantitative determination of the free drug is possible by titration with FH2-reductase purified from chicken liver. A concentration maximum is reached 30–120 minutes after injection.

     
  3. 3.

    Low activities of FH2-reductase and of thymidine-kinase favour the senitivity of leucemic cells against folic acid antagonists.

     
  4. 4.

    Cells resistant against Methotrexate are able to compensate the cytotoxic inhibitory effect of the drug:

     
  1. a)

    by increase of thymidine-kinase activity;

     
  2. b)

    by new formation of FH2-reductase. If this mechanism may cause resistance of leukemia against Methotrexate depends on the velocity of new enzyme formation after application of the drug and on the concentration of the folic acid antagonist within the leucemic cells.

     
  3. 5.

    An increase of FH2-reductase activity under action of Methotrexate may be estimated as sign of “induction” and resistance only when there are no changes of white blood cell morphology. If the therapy effects a reduction of leucocytes or a change in the differential leucocyte count a selection of resistant cell populations may be the cause. These may consist of resistant leucemic cells with a Methotrexate concentration not high enough for complete inhibition of FH2-reductase or of mature leucocytes with induced enzyme activity.

     
  4. 6.

    The sensitivity of cells against Methotrexate depends on the intracellular concentration of the drug. If this concentration is high enough also new formed FH2-reductase can be inhibited. As higher the activity of FH2-reductase is and as faster the induction of enzyme activity occurs under action of Methotrexate as higher must be the dose of the folic acid antagonist for complete inhibition of the enzyme.

     
  5. 7.

    The dose dependent Methotrexate concentration in the serum decreases to almost no measurable values within 24 hours. If the disease is complicated by renal failure the drug in the serum can be detected during a longer period.

     
  6. 8.

    The average values of Methotrexate excretion in the urine are 65% of the given dose during the first and 10% during the second day. The excretion is delayed in patients with renal failure.

     

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Copyright information

© Springer-Verlag 1968

Authors and Affiliations

  • W. Wilmanns
    • 1
  • H. Martin
    • 1
  1. 1.Medizinische Klinik der Universität TübingenGermany

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