임상검사와 정도관리：제30권 제2호 2008
J Lab Med Qual Assur 2008 ; 30：243-7 - 종 설 -
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Mycophenolic Acid의 치료적 약물농도 감시
윤여민1․김진규2
건국대학교 의과대학 진단검사의학교실1, 서울대학교 의과대학 검사의학교실2
Therapeutic Drug Monitoring of Mycophenolic Acid
Yeo Min Yun1 and Jin Q Kim2
Department of Laboratory Medicine, Konkuk University School of Medicine
1; Department of Laboratory Medicine, Seoul National University Medical College
2,
Seoul, Korea
교신저자: 김진규
우) 110-744 서울시 종로구 연건동 28번지 서울대학교 의과대학 검사의학교실
전화: 02)2072-3326, FAX: 02)747-0359 E-mail: jqkim@snu.ac.kr
서 론
Mycophenolic acid (MPA)는 1896년 Gosio에 의하 여 푸른곰팡이(Penicillium) 배지에서 분리되었다. 1960 년대에 이르러 MPA의 항균과 항진균 기능이 발견되었고, 주로 inosine 5’-monophosphate dehydrogenase (IMPDH) 활성 억제를 통하여 작용하는 것으로 알려졌다. 1970년대 에 건선(psoriasis) 치료에 효과가 있는 것으로 보고 되었 고, 이후 새로운 전구약물(prodrug) 형태인 mycopheno- late mofetil (MMF)에서 치료 효건선과가 입증되었다.
MPA의 면역억제작용은 1969년 면양적혈구(sheep red blood cell)로 면역된 쥐에서 처음으로 알려진 후, 여러 동 물 실험에서 면역억제 약물효과가 다양한 동종이식(allo- grafts; heart transplants in rats and cynomolgus monkeys, pancreatic islets in mice and rats, renal and intestinal in dogs, aortic, liver and hind limb in rats, thyroid in mice) 과 이종이식(xonografts; hamster hearts transplanted to rats, cynomolgus hearts transplanted to baboons, rat pancreatic islet xenografts to hamsters) 사례에 서 보고 되었다. MPA는 체외 림프구 증식을 선택적으로 억제하며, 최근에 장기이식 환자에서 MMF의 사용이 효과 적인 면역억제제임이 보고 되었다.
본 론
1. 작용기전과 약력학
1) 작용기전
MPA는 구아노신 뉴클레오티드(guanosine nucleotides) 생 합성의 속도 제한 효소인 IMPDH 활성을 강력하고, 특이적 이며, 비경쟁 및 가역적으로 억제하는 약물이다. IMPDH는 inosine monophosphate (IMP)를 guanosine monophosphate (GMP)로 변환하는 2가지 효소 중 첫 번째 효소이며, GMP 는 RNA나 DNA 합성에 사용된다. Purine은 de novo 경로 와 salvage 경로에 의하여 합성되는데 IMPDH는 de novo 경로에만 관여한다(Fig. 1).
유전성 purine 대사 장애 연구에서 purine de novo 합 성은 mitogen에 대한 사람 T와 B 림프구 증식 반응에 결 정적으로 중요하게 작용하는 반면, salvage 합성은 림프구 증식에 필요하지 않은 것으로 보고 되었다.
2) 약력학(pharmacodynamics)
MPA의 기본적인 효과는 새로운 DNA 합성 억제와 증 식하는 T 림프구에 대한 세포분열(G1-S 사이) 억제이다.
MPA 혈중 농도가 증가함에 따라 증식하는 림프구에서 IMPDH의 억제가 빠르고, 가역적으로 발생한다. 이 외에 MPA가 활성화된 T 림프구의 증식 시 세포 표면의 표지 발 현을 억제하는 효과가 있음이 새롭게 보고 되었다. 하지만 아직 MPA 혈중 농도 변화와 상기 약물 효과 간에 자세한 평가가 보고된 바 없어 앞으로 추가 연구가 필요하다.
2. 임상 약동학(clinical pharmacokinetics) 1) 흡수(absorption)
경구 투여 시 MMF (prodrug)는 빠르고 거의 완전히
Fig. 1. De novo and salvage pathways of purine biosynthesis. (Cited from Allison AC et al., Ann NY Acad Sci 1993;696:63-87.)
흡수된다. 혈장에서 전구약물의 제거는 빠르게 일어나는데, 정맥 투여 시 MMF의 청소율은 10 L/min이고, 반감기는 2분이다.
건강한 자원자에서, MPA 1.5 g을 경구 투여의 생체이 용률(bioavailability)은 정맥 투여했을 때대비 평균 94%
정도이다(the mean AUC 101 mg hr/L for oral ad- ministration vs. 108 mg hr/L for intravenous admin- istration).
2) 분포(distribution)
혈액 내 MPA의 99%는 혈장에 존재한다. MPA는 혈장 단백질인 인체 혈청 알부민(human serum albumin, HSA)에 강력하게 결합하여 투석에 의하여 제거되지 않는 다. 체외 실험에서 유리 MPA 혈중 농도에 따라 T 세포 증 식 억제와 IMPDH 효소 활성 저하의 정도가 결정되는 것 이 관찰되었다. 임상 혈중 농도에서 MPA의 98에서 99%, MPAG (MPA의 glucuronide metabolite)의 82%가 알 부민에 결합한다.
급성 및 만성 신장 기능 장애를 동반한 신장 이식 환자 의 혈장에서 유리 MPA와 MPAG 농도가 증가되는 것이 관찰되었고, 만성 신부전 환자에서 유리 MPA AUC가 증 가하였다. 또한 신장 기능 장애를 동반한 초기 신장이식 환 자의 total MPA AUC가 좋은 신장 기능을 보이는 신장이식 환자에 비하여 유의하게 낮은 것으로 보고 되었다(장기 이 식 4일 째 MPA AUC가 좋은 신장 기능을 보이는 환자에 비하여 86% 낮음). 신장 기능 장애 시 요독증(uremia)에 의 한 직접적인 영향이나 MPAG 증가에 의한 결합 부위 경쟁
으로 MPA의 혈청 알부민 결합이 감소한다. 따라서, 신장 기능 장애 시 MPA의 혈청 알부민 결합 감소에 따라 혈장 유리 MPA 농도가 증가되면서 상대적으로 약물 제거율이 상승하여, 결과적으로 total MPA AUC가 감소되는 것으로 생각할 수 있다.
3) 대사(metabolism)
MPA는 uridine diphosphate glucuronosyltransferase (UGT) 효소에 의하여 7-O-MPA--glucuronide (MPAG) 로 일차 대사되며, 대사가 이루어 지는 주요 장기는 간이다 (Fig. 2). MPAG의 약리학적 활성은 없으며, MPAG 림 프구 증식 억제 농도(IC50)가 MPA 농도에 비하여 1,000 배 높다. MPAG는 담즙으로 배설된 후 소장의 microflora -glucuronidase에 의하여 MPA로 변환되어 재흡수 되는 장간 재순환(enterohepatic recycling, EHC)을 거친다.
이러한 장간 재순환은 총 MPA AUC 값 증가에 기여하며, MPA 장간 재순환은 장기이식 환자에서 MMF 투여 후 4 시간에서 12시간 사이에 나타나는 2차 peak의 주요 원인 으로 생각된다. 신장 동종이식 환자의 50에서 61%에서 MPA 혈장 농도의 2차 증가가 관찰된다. 장간 재순환은 소 장 microflora의 deglucuronidation에 의하여 이루어지 고, MMF 생체이용률은 항생제 사용에 의한 예방적 항균 요법(selective bowel decontamination, SBD)에 의하 여 감소될 수 있으므로, 예방적 항균요법 상황이나 MMF와 광범위 항생제(broad spectrum antibiotics)와 같이 투 여할 경우 이를 고려하여야 한다.
Mycophenolic Acid의 치료적 약물농도 감시 245
Fig. 2. Metabolic pathway for mycophenolate mofetil (MMF).
Abbreviations: MPAG, mycophenolic acid 7-O-phenolic glucuronnide; MPA, mycophenolic acid; EHC, enterohe- patic recycling. (Cited from Allison AC et al., Ann NY Acad Sci 1993;696:63-87.)
4) 제거(elimination)
건강인에서 MPA의 93%가 대부분 MPAG(87%) 형태 로 소변으로 배설되며, 6%가 대변으로 제거된다. 평균 혈 장 반감기는 투여 방식과 관계 없이, 건강 자원자에서 정맥 투여와 경구 투여 모두에서 17시간 정도이다. 혈액 투석은 MPA 약동학에 영향을 미치지 않는다.
5) 장기 이식 후 경과 시간이 MPA 약동학에 미치는 영향 신장 이식 환자에서 용량-보정 평균 MPA AUC는 장기 이식 처음 몇 주 동안이 이식 후기(1에서 6개월)에 비하여 최소30에서 50% 정도 적은데, 이러한 현상은 신장 이식 환자의 신 기능 장애에 의한 것으로 여겨진다.
6) 면역억제제 병용 투약에 의한 상호 작용
Cyclosporine과 MMF를 병용 투여한 환자에서 MMF 단독 투여 환자에 비하여 용량-보정 MPA 최저 농도가 유 의하게 낮다. 평균 MPA AUC가 cyclosporine 병용 투여 하지 않는 환자에서 15.7 mg hr/L, cyclosporine 최저 농도가 300 ng/mL 이하인 환자에서 22.6 mg hr/L, 그 리고 cyclosporine 최저 농도가 300 ng/mL 이상인 환자에서 30 mg hr/L으로 보고 되었다. Gelder 등은 실험을 통해 cyclosporine 병용 투여에 의한 MPA AUC 감소에 대한 가 능한 기전으로 cyclosporine에 의하여 MPAG의 담즙 저하 가 발생하면서, 혈장 MPAG 농도가 증가하고 담즙으로 배
설된 MPAG에 의한 MPA의 장간 재순환이 감소하여 결과 적으로 MPA의 AUC 감소한다고 제시하였다.
스테로이드 병용 투여는 주로 MPA 대사에 영향을 미치 는 간 UGT (uridine diphosphate glucuronosyltrans- ferase) 효소 활성을 증가시켜, 결과적으로 MPA AUC를 감소시킨다.
3. MPA 농도 측정을 위한 분석법
1) 검체 채취
TDM과 약동학 연구를 위한 검체로 EDTA 튜브로 채취 한 혈장이 권장된다. 경구 투여 시 MPA는 실온에서 전혈 의 경우 2시간 안정하고, 혈장인 경우 최소 4시간 동안 안 정하다. 혈장 MPA의 경우 영하 20도에서 최소 11개월간 안정하다. 혈장 MPA의 냉동과 해동은 4회까지 안정하다.
2) MPA 측정
MPA 농도 측정을 위하여 주로 RP (reverse phase)- HPLC에 UV 흡광도 검출기나 형광 검출기 또는 질량 분 석기(mass spectrometry)를 동반 사용한 분석법을 사용 한다. 이러한 분석법은 대부분 유기 용매(organic solvent) 를 사용하여 단백질을 침전시키는 간단한 전 처리 과정을 시행한다. 혈장 MPA 농도 측정을 위하여 상용화된 EMIT 면역분석법의 사용이 가능하다. 몇몇의 연구에서 EMIT 면
Fig. 3. Kaplan-Meier curves for freedom from rejection for renal transplant patients. (Cited from Hale MD et al., Clin Pharmacol Ther 1998;64:672-683.)
역분석법이 일상적인 TDM에 충분한 정밀도(intraassay와 interassay CV <11%)와 정확도, 민감도(0.01 μg/mL) 수준인 것으로 보고하였다. 하지만 EMIT 분석법의 정확도 를 HPLC법으로 평가하였을 때 신장 및 심장 이식 환자에 서 7에서 35% 정도의 유의한 양성 바이어스(positive bias) 를 보이는 것으로 보고 되었다. EMIT 분석법에서 이렇게 과대 측정되는 이유는 측정에 사용되는 MPA 항체가 MPA 대사물인 acyl glucuronide에 대한 교차 반응(cross- reactivity)을 보이기 때문인 것으로 생각된다.
3) 간섭(interference)
대부분의 알려진 MPA 분석법에서 병용 약물에 의한 간 섭 현상이 없는 것으로 보고 되었다.
4. 치료적 약물 농도 감시(therapeutic drug monitoring, TDM)
1) MPA 약동학과 임상 치료 효과와의 관련성
MMF의 면역억제제로의 도입이 급성 거부반응의 감소와 만성 동종이식 거부 반응 감소와 관련이 있음이보고 되었다.
초창기 MMF가 소개되었을 때는 많은 기관에서 TDM을 하 지 않고 경험적으로 투여 용량을 정하는 것이 일반적이었다.
하지만, MPA에 대한 약동학적 특성과 혈중 농도와 급성 거 부 위험 간의 관련성에 대한 지식이 깊어짐에 따라, 보다 효과적인 면역 억제를 통한 임상적 예후 향상을 위하여 MPA에 대한 TDM의 중요성이 증가되고 있다. 150 건의 신 장 이식 환자에서 목표 MPA AUC를 low (1.0 g/day),
middle (2.3 g/day), high (3.8 g/day) 군으로 나누어 급성 거부 반응 빈도를 조사한 연구에서, median MPA AUC와 median trough MPA 농도가 병리 소견으로 확진된 급성 거 부 발생 빈도와 강한 연관성을 보였다(Fig. 3).
MPA TDM consensus panel에서는 지금까지 보고된 MPA 농도와 임상 예후 관련성연구 결과를 종합한 결과, MPA AUC의 목표(target)를 30에서 60 mg hr/L로 하 였을 때 MPA 약물 부작용을 피하면서 초기 급성 거부 위 험을 낮출 수 있는 것으로 결론지었다(Table 1). 상기 목 표 MPA AUC에 상응하는 MPA 최저 농도는 cyclospo- rine을 병용 투여할 경우 1.3에서 3.5 mg/L, tacrolimus 를 병용 투여할 경우 1.7에서 4.0 mg/L이다. 현재 장기 이식 환자에서 MMF 용량을 경험적으로 고정한 경우와 MPA에 대한 TDM을 시행한 경우의 임상 예후 비교를 위 한 전향적 임상시험이 진행 중이다.
결 론
지금까지의 연구에서 객관적으로 MPA 농도와 유의한 관련성이 확인된 사항은 다음과 같다.
1) 장기 이식 환자에서 약물 투여 12시간 경과 후 채취 한 림프구의 IMPDH 활성도 억제
2) 증식하는 림프구에서 새로운 DNA 합성 억제
3) 증식하는 림푸구에서 세포 표면 T 세포 활성화 표지 발현의 억제
4) Rat 심장 이식 모델에서 거부 반응 병리 소견 점수 5) 신장 및 심장 이식 환자에서 급성 거부 반응 위험도
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PARAMETER ISD SENSITIVITY SPECIFICITY THRESHOLD PATIENTS
A. Threshold values for acute rejection
AUC(mg․hr/L) CsA 75 64 33.8 54 Pediatric renal
C
12hr(mg/L) CsA 83 64 1.2 54 Pediatric renal
AUC(mg․hr/L) CsA 86 57 28.2 33 Adult renal
C
0hr(mg/L) CsA 71 45 1.1 33 Adult renal
AUC(mg․hr/L) CsA 100 67 41.6 17 Adult heart
C
0hr(mg/L) CsA 73 67 1.2 17 Adult heart
AUC(mg․hr/L) CsA 82 64 22 94 Adult renal
AUC(mg․hr/L) CsA 79 50 30 94 Adult renal
B. Threshold values for MPA-related toxicity
f AUC(mg․hr/L) CsA 92 61 0.4 54 Pediatric renal
AUC(mg․hr/L) Tacrolimus 83 62 37.6 51 Adult renal
C
0hr(mg/L) Tacrolimus 39 94 3.0 51 Adult renal
C
max(mg/L) Tacrolimus 78 67 8.1 51 Adult renal
Table 1. Predictive performance of MPA pharmacokinetic parameters in renal and heart transplant patients (Cited from Shaw LM et al., Am J Transplant 2003;3:534-42)
지금까지의 여러 연구 결과를 종합한 장기이식 초반 급 성 거부 위험 감소를 위한 최소 MPA AUC는 30 mg hr/L이다(Table 1).
참 고 문 헌
