Effects of Metabolizing Enzyme Gene Polymorphisms on Sulindac Pharmacokinetics in Pregnant Women with Preterm Labor

Abstract

OBJECTIVES To establish a population pharmacokinetic model of sulindac and its metabolites was the primary objective of this study. In addition, the secondary purpose was to evaluate the effects of the genetic polymorphisms of sulindac-related metabolizing enzymes gene including FMO3, FMO6, and CYP2C9 on pharmacokinetic characteristics of sulindac and its metabolites. METHODS Sixty eight patients diagnosed with preterm labor between 16 and 37 weeks’ gestation were enrolled and given 200mg sulindac orally twice a day. Blood samples were collected at 1.5, 4, and 10 hours after the first dose and subsequently plasma concentrations of sulindac and its metabolites were determined using a validated HPLC method. In order to investigate the influences of metabolizing gene polymorphisms on the pharmacokinetics of sulindac, 19 single nucleotide polymorphisms (SNPs) including FMO3 (rs2266782, rs2266780, rs909530, rs1800822, rs1736557, rs2075992, rs72549322, E24D, N61K, and K416N), FMO6 (rs7885012, rs2281004, rs1920150, rs17565766, rs1795243, and rs1795242) and CYP2C9 (rs12772675, rs1057910, and rs225335) were analyzed by the SNapShot and Taqman genotyping assays. The pharmacokinetic analysis was performed by standard two-stage and one-stage analysis. A statistical method was used to analyze the influence of genetic polymorphisms on pharmacokinetic characteristics. RESULTS The mean maternal age and gestational age at dosing were 32.6 ± 4.3 (20-41) years old and 26.4 ± 4.7 (16.4-33.1) weeks, respectively. The body weight of patients was 60.9 ± 9.8 (45-92) kg. The retention times for sulindac, sulindac sulfone, sulindac sulfide, and IS were approximately 4.3, 5.9, 13.2, and 7.2 minutes, respectively, and their corresponding peaks were well separated from endogenous interfering peaks in human plasma. The calibration curves were linear over the concentrations ranging from 0.5 μg/mL to 10 μg/mL and 0.3 μg/mL to 5 μg/mL for sulindac and its metabolites (sulindac sulfone and sulindac sulfide), respectively (r2=0.9987, 0.9993 and 0.9960, respectively). The intra- and inter-day accuracies and precisions met the quality control acceptance criteria. In population pharmacokinetic analysis of the nonlinear mixed effect model, one compartment model for sulindac and two compartments model for its metabolites adequately described the data. For absorption model, one depot compartment model of sulindac with lag time adequately described the data. A First-order conditional estimation method with an interaction option (FOCE+I) was an optimal approach for modeling the collected data. In stepwise covariate modeling, gestational age on Vc/F and FMO3 rs2266782 genotype on K24 were included in the forward selection, but these were eliminated in the backward step. In two-stage pharmacokinetic analysis, the homozygote wild type group of CYP2C9 rs1057910 (AA) had greater AUC0→10hr of sulindac sulfide than the heterozygote group (AC), roughly twice the size (P=0.04). In one-stage analysis, FMO3 rs2266780, rs2266782 and FMO6 rs17565766 showed significant effects on the AUC0→10hr values of sulindac and its metabolites. The CYP2C9 SNPs including rs12772675, rs1057910, and rs2253635 had influence on K32 (formation rate constant of sulindac sulfide to sulindac). CONCLUSIONS This study provides pharmacokinetic characteristics of sulindac and its metabolites in pregnancy and confirmed that genetic polymorphisms of FMO3, FMO6, and CYP2C9 affected pharmacokinetics of sulindac in subjects with preterm labor. The results of this study could help to predict the efficacies and adverse effects of sulindac and could be used for developing individualized treatment of patients with preterm labor.;연구 목표 본 연구는 조기진통 환자에서 조산방지를 위해 사용하는 sulindac의 약물동력학적 분석을 통해 sulindac의 대사에 관여하는 효소의 유전적 다형성이 sulindac의 약물동력에 미치는 영향을 평가하고자 하였다. 연구 방법 Sulindac 200mg을 경구로 복용한 임신주수 16-37주의 68명의 조기진통환자가 연구에 포함되었다. 약물을 복용한 후 1.5, 4, 10 시간 후에 채혈하여 sulindac과 그 대사체들의 혈중 농도를 HPLC 방법을 통해 분석하였다. Sulindac의 대사에 관여하는 효소인 FMO3, FMO6, CYP2C9의 유전적 다형성을 분석하기 위해 SNapShot 방법과 Taqman 유전자 분석방법을 이용하였다. 분석에 포함된 단일염기다형성은 FMO3 (rs2266782, rs2266780, rs909530, rs1800822, rs1736557, rs2075992, rs72549322, E24D, N61K, K416N), FMO6 (rs7885012, rs2281004, rs1920150, rs17565766, rs1795243, rs1795242), CYP2C9 (rs12772675, rs1057910, rs225335) 이었다. 약물동력학적 분석은 WinNonlin과 NONMEM 프로그램을 통해 이루어졌다. 유전적 다형성이 약물동력에 미치는 영향 분석은 SPSS 프로그램을 이용하였다. 결과 모집된 환자의 약물 복용 시 평균 나이와 임신주수는 각각 32.6 ± 4.3 (세), 26.4 ± 4.7 (주) 이었다. 평균 몸무게는 60.9 ± 9.8 (kg) 이었다. HPLC분석 시 sulindac, sulindac sulfone, sulindac sulfide, 내부표준물질의 유지시간은 각각 4.3 분, 5.9 분, 13.2 분, 7.2 분이었고, 분석 조건에서 모두 잘 분리되었으며, 정밀성 및 정확성 기준을 만족시켰다. 검량선은 sulindac에 대해서는 0.5 μg/mL부터 10 μg/mL의 범위에서 대사체에 대해서는 0.3 μg/mL부터 5 μg/mL의 범위에서 작성되었으며, 세 물질 모두 직선성을 나타냈다. 집단 약동학 분석에서는 sulindac에 대해서는 1 구획, 두 대사체에 대해서는 2 구획 모델이 가장 적합했다. 흡수 모델은 지연시간이 있는 sulindac 흡수 모델이 가장 적합했으며, 추정 방법은 FOCE+I이 가장 적합하였다. 단계적 공변량 모델링 과정에서는 임신 주수와 분포용적, FMO3 rs2266782 유전자형과 K24의 관계가 유의했으나, 최종모델에서는 제거되었다. 2단계 약동학 분석결과에서는 CYP2C9의 rs1057910 AA 유전형을 가진 군이 변이가 있는 군인 AC군보다 sulindac sulfide의 AUC0→10hr 가 유의하게 높았다. (P=0.04) NONMEM을 통한 집단 약동학 분석결과에서는, FMO3 rs2266780, rs2266782와 FMO6 rs17565766 이 sulindac과 그 대사체의 AUC0→10hr와 유의한 관계를 보였다. 분석한 CYP2C9 3개의 유전자 형은 모두 sulindac sulfide가 sulindac으로 전환되는 속도 상수인 K32와 통계적으로 유의한 관계가 있었다. 결론 본 연구는 조기진통환자에서 sulindac의 약물동력학적 정보를 제공하며 sulindac의 대사에 관여하는 효소의 유전적 다형성이 sulindac의 약물동력에 미치는 영향을 보여주었다. 이 연구의 결과는 sulindac의 약효와 유해반응을 예측하고 더 나아가 조기진통환자의 환자맞춤형치료 개발에 기여할 수 있을 것이다.