Substanzen

Substanz  RV  CV/RV  T2  ≤50% in 

Kategorie A 

Änderung 

Streuung R‐R  IC50(hERG) 

E‐4031  3 nM  10 nM  ‐  3 nM  10 nM  7,7 nM 

Dofetilid  1 nM  3 nM  3 nM  10 nM  10 nM  3 nM 

Ibutilid  10 nM  10 nM  10 nM  30 nM  30 nM  10 nM 

Chinidin  300 nM  ‐  ‐  1 µM  1 µM  500 nM 

Sertindol  10 nM  ‐  ‐  100 nM  300 nM  14 nM 

Cisaprid  30 nM*  ‐  ‐  30 nM  30 nM  9,4 nM 

Procainamid  100 µM  100 µM  ‐  100 µM  100 µM  139 µM 

Thioridazin  3 µM  3 µM  3µM  30 µM  3 µM  30 nM 

Ampicillin  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐  ‐ 

Verapamil  10 nM*  ‐  ‐  ‐  ‐  200 nM 

Amiodaron**  250 min*  ‐  ‐  ‐  1 µM / 250 min  1 µM 

Tabelle  11:  Zusammengefasste  Auswertung  aller  getesteten  Substanzen,  CV= 

Kontraktionsgeschwindigkeit, RV= Relaxationsgeschwindigkeit, CV/RV= Verhältnis CV zu RV, T2= 

Relaxationszeit, *= Kraft ebenfalls signifikant reduziert, **= Konzentration 1 µM. 

Zur Auswertung der überprüften Substanzen wurden insgesamt drei verschiedene Verfahren  angewendet.  Um  die  repolarisationshemmende  Wirkung  auf  die  Kontraktionen  zu  beschreiben, wurden die Parameter RV und T2 ausgewertet, zusätzlich das Verhältnis CV/RV  (Kapitel  3.14.1).  Um  den  Übergang  von  einem  regulären  Kontraktionsmuster  in  ein  irreguläres  zu  beschreiben,  wurden  die  EHTs  nach  irregulären  Ereignissen  („≤50%  in  Kategorie A“, Kapitel 3.14.2) und nach der Regelmäßigkeit der Kontraktionen ausgewertet  („Änderung Streuung R‐R“, Kapitel 3.14.3). 

Diskussion ‐ Gemeinsame Auswertung 

Unter den getesteten Substanzen waren mit E‐4031, Dofetilid und Ibutilid drei spezifische  Inhibitoren des hERG‐Kanals, deren IC50(hERG) im nanomolaren Bereich liegen (Redfern et al. 

2003). Bei allen drei Substanzen führten Konzentrationen zu einer verminderten RV, die  exakt mit denen im hERG‐Assay ermittelten übereinstimmten (Ibutilid, Dofetilid), oder die  sogar darunter lagen (E‐4031). Die Betrachtung des Verhältnis CV/RV, welches bei zwei der  drei Substanzen erhöht war, bedeutete hier keinen zusätzlichen Nutzen, da bei allen drei  Substanzen  die  RV  isoliert  vermindert  war,  also  ohne  gleichzeitig  verminderte  Kraftentwicklung. Der Übergang von einem regulären in ein irreguläres Kontraktionsmuster  fand bei allen drei Substanzen in einer Konzentration statt, welche etwas über der lag, die  zur isoliert verminderten RV führte und damit etwas über dem Bereich der IC50(hERG). Damit  entsprach die Auswertung nach Parametern der Erwartung, den Übergangsbereich zwischen  normaler Kontraktion und komplett unregelmäßiger Kontraktion zu charakterisieren.  

Die nächste Gruppe an getesteten Substanzen umfasste Chinidin, Sertindol, Cisaprid und  Procainamid. Jede dieser vier Substanzen hat eine Affinität zum hERG‐Kanal und verursacht  nachweislich in vivo Arrhythmien vom Torsades de pointe Typ (Tabelle 2, www.qtdrugs.org). 

Gleichzeitig haben sie ihre pharmakologische Hauptwirkung abseits vom hERG‐Kanal, zum  Teil  sind  die  Substanzen  sehr  unspezifisch.  Auch  bei  dieser  Gruppe  lagen  die  Konzentrationen, die zu einer isolierten Verminderung der RV führten, im Bereich der  IC50(hERG), bzw. etwas darüber. Cisaprid bildete hier die Ausnahme, da es gleichzeitig zu  einer  verminderten  Kraft  führte,  so  dass  die  Aussagekraft  der  verminderten  RV  eingeschränkt war. Auch die beiden zusätzlich ausgewerteten Parameter CV/RV und T2  brachten keinen weiteren Erkenntnisgewinn. Allerdings führten alle vier Substanzen, und  damit auch Cisaprid, zu einem Übergang vom regulären zum irregulären Kontraktionsmuster,  und dass in Konzentrationen, welche etwas über denen lagen, die zur verminderten RV  führten.  Hier  bildete  Sertindol die  Ausnahme,  da die benötigten Konzentrationen sich  deutlich voneinander unterschieden. 

Setzt man den in der Publikation von Redfern und Kollegen angegebenen Wert für die  IC50(hERG) voraus, fiel bei Thioridazin die Diskrepanz zwischen den Konzentrationen, die im  hERG‐Assay ermittelt wurden, und denen, die im EHT‐Modell zu Veränderungen führten,  noch  deutlicher  auf.    Eine  verminderte  RV,  ein  erhöhtes  Verhältnis  CV/RV  und  eine 

Diskussion ‐ Gemeinsame Auswertung 

verlängerte  T2  waren  bei  Konzentrationen  zu  messen,  die  der  100‐fachen  IC50(hERG)  entsprachen. Um die Regelmäßigkeit der Kontraktionen zu beeinflussen waren 100 bis  1000‐fache Konzentrationen notwendig. Es gibt bei Thioridazin allerdings auch eine deutlich  Diskrepanz zwischen IC50(hERG) und der Konzentration, bei der in vivo Arrhythmien vom  Torsades de pointe Typ auftreten (Redfern et al. 2003). Diese Konzentration liegt mit etwa  10 µM in dem Bereich, in dem es zur Veränderung der Parameter im EHT‐Model kommt. Es  ist also möglich, dass diese Diskrepanz in den Eigenschaften der Substanz begründet liegt. 

Denkbar  ist  eine  Modulation  verschiedener  Rezeptoren  und  Ionenkanälen,  in  deren  Zusammenspiel der repolarisationshemmende Effekt auf die Kardiomyozyten abgeschwächt  wird, oder eine Interaktion von Thioridazin mit dem hERG‐Kanal an anderer Stelle als der  porenformenden  α‐Untereinheit,  welche  im  hERG‐Assay  heterolog  exprimiert  wird. 

Möglicherweise ist es also als Vorteil des EHT‐Models anzusehen, dass hier Konzentrationen  zu Veränderungen führten, die nicht den Daten des hERG‐Assays entsprachen, sondern den  in vivo Daten. Eine wesentlich simplere Erklärung wäre die Tatsache, dass der bei Redfern  und Kollegen angegebene Wert für die IC50(hERG) nicht korrekt ist (Redfern et al. 2003),  sondern  der  Wert  eher  im  Bereich  von  1 µM  liegt,  wie  er  in  anderen  Publikationen  angegeben wird (Drolet et al. 1999; Tie et al. 2000; Pacher & Kecskemeti 2004). 

Weitere Einsicht in den Wert der am EHT‐Model generierten Daten lieferte die Analyse von  Amiodaron. Unter dem Einfluss von Amiodaron kam es einerseits zur Verminderung der RV,  andererseits aber auch zur Verminderung der Kraft. Weiterhin nahm die Streuung der R‐R  Intervalle zwar zu, aber ein komplett unregelmäßiges Kontraktionsmuster oder irreguläre  Ereignisse traten nicht auf. Tatsächlich spiegeln diese diversen Ergebnisse den Charakter von  Amiodaron wider. Als Klasse III Antiarrhythmikum zählt es zu den Kaliumkanalblockern, hat  aber  gleichzeitig  eine  Wirkung  auf  zahlreiche  andere  Strukturen  („Klasse  I  bis  IV  Antiarrhythmikum). Klinisch betrachtet ist Amiodaron eines der wenigen Antiarrhythmika,  das  häufig  eingesetzt wird, da es  mit  geringer proarrhythmischer  Wirkung einhergeht,  obwohl es eine deutliche Affinität zum hERG‐Kanal hat.  

Verapamil führte eine weitere Grenze des EHT‐Models vor. Und zwar war es nicht möglich,  diese Substanz in einem Bereich zu messen, der nahe der IC50(hERG) liegt. Die potentere  Wirkung auf L‐Typ Calciumkanäle unterdrückte die Kontraktionen der EHTs. Die gemessenen 

Diskussion ‐ Gemeinsame Auswertung 

Konzentrationen zeigten die Auswirkungen einer primär negativ inotropen Intervention auf  das System, vor allem die mit der Kraft verminderte RV legte die Verknüpfung dieser beiden  Parameter offen und validierte damit die Betrachtung der isoliert verminderten RV. 

Zu Bedenken ist, dass alle getesteten Substanzen, mit Ausnahme von E‐4031, Ibutilid und  Dofetilid,  andere  pharmakologische  Ziele  als  den  hERG‐Kanal  mit  höherer  Affinität  beeinflussen. Chinidin zum Beispiel beeinflusst nicht nur den hERG‐Kanal, sondern auch  Natrium‐Kanäle, Calcium‐Kanäle und Acetylcholinrezeptoren. So konnte nie ausgeschlossen  werden,  dass  nicht  andere  pharmakologische  Wirkungen  die  gemessenen  Parameter  veränderten, sei es entweder direkt oder indirekt über Kraft oder Frequenz. Auch wenn die  indirekten Effekte über die Kontrolle von Frequenz und Kraft ausgeschlossen werden sollen,  so  hatten  auch  solche  Effekte  einen  Einfluss  auf  die  Parameter,  die  statistisch  nicht  signifikant waren. Gerade durch das eher heterogene Auftreten von verschiedenen EHTs aus  verschiedenen Chargen, wurden kleinere Veränderungen von der Statistik nicht erfasst.