Methotrexát je protinádorový lék užívaný v léčbě řady onkologických onemocnění. Je základem léčby akutní lymfoblastické leukemie dětského věku a choriokarcinomu již od poloviny minulého století. Zároveň je jedním z nejpoužívanějších antirevmatik, kde je lékem volby u revmatoidní artritidy, psoriázy, systémové sklerodermie a dalších autoimunitních onemocnění. Vedlejší účinky terapie methotrexátem jsou dobře známé, avšak jejich výskyt lze jen těžko předpovědět kvůli absenci specifických markerů toxicity. Plazmatické hladiny methotrexátu jsou v onkologii monitorovány vzhledem k zavedenému terapeutickému monitorování hladin léčiva. Tento monitoring však nezahrnuje měření koncentrací jeho četných metabolitů. Během léčby methotrexátem lze v krevní plazmě detekovat 7-hydroxymethotrexát a 2,4-diamino-N10-methylpteroovou kyselinu, která může být dále hydroxylována a glukuronidována, čímž může vzniknout celkem pět různých plazmatických metabolitů. Cíle farmakodynamického účinku methotrexátu se nacházejí v cytoplazmě buněk, kde methotrexát podstupuje extenzivní enzymatickou polyglutamylaci. Tato intracelulární konverze udržuje léčivo v aktivní formě v buňkách a navíc zvyšuje jeho afinitu vůči cílovým enzymům. Přehledový článek popisuje farmakokinetické a farmakodynamické vlastnosti metabolitů methotrexátu, shrnuje problematiku dosažení terapeutických koncentrací methotrexátu v mozkomíšním moku, jako prevence leukemického postižení centrálního nervového systému a diskutuje využití karboxypeptidázy G2 v managementu akutní toxicity léčby. Publikace se také zabývá laboratorní problematikou monitorování methotrexátu a jeho metabolitů, které by v budoucnu mohly být novými biomarkery terapeutického efektu a toxicity léčby.

Methotrexate is an anti-cancer drug used to treat several malignancies including pediatric acute lymphoblastic leukemia and choriocarcinoma. Despite recent advances in cancer chemotherapy, it remains a mainstay of therapy since its discovery in the early second half of the previous century. Moreover, low-dose methotrexate is a gold standard antirheumatic drug in the treatment of rheumatoid arthritis, psoriasis, systemic scleroderma and other autoimmune disorders. Side effects of methotrexate treatment are well known and described; however, their occurrence may often be unpredictable due to lack of specific biomarkers of toxicity. Methotrexate plasma levels are routinely monitored by therapeutic drug monitoring, nevertheless, occurrence and concentrations of its metabolites are not measured. During methotrexate treatment 7-hydroxymethotrexate and 2,4-diamino-N10-mehylpteroic acid appear in plasma. The latter can further be hydroxylated and glucuronidated resulting in five possible extracellular methotrexate metabolites. In addition, methotrexate is intracellularly converted to its active polyglutamylated forms. Therapeutic efficacy is dependent on formation of methotrexate polyglutamates as it keeps intracellular pool of the drug and enhances its affinity towards various target enzymes. In this study, we describe pharmacokinetic and pharmacodynamic characteristics of methotrexate metabolites. We also review methotrexate blood brain barrier transport to cerebrospinal fluid regarding its use in the prevention of leukemic central nervous system involvement and management of methotrexate toxicity with the use of carboxypeptidase-G2. Finally, we discuss laboratory methods for monitoring methotrexate metabolites and benefits of simultaneous determination of methotrexate and metabolites as possible biomarkers of therapeutic efficacy and clinical toxicity. Key words: methotrexate – 7-hydroxymethotrexate – toxicity – pharmacokinetics – drug monitoring – polyglutamates This study was supported by European Regional Development Fund and the State budget of the Czech Republic for Regional Centre of Applied Molecular Oncology (RECAMO, CZ.1.05/2.1.00/03.0101), by the project MEYS – NPS I – LO1413 and by IGA Czech Ministry of Health NT14327. The authors declare they have no potential conflicts of interest concerning drugs, products, or services used in the study. The Editorial Board declares that the manuscript met the ICMJE “uniform requirements” for biomedical papers. Submitted: 27. 3. 2015 Accepted: 28. 4. 2015

• Klíčová slova
• 7-hydroxymethotrexát, polyglutamáty,
• MeSH
• akutní poškození ledvin komplikace   MeSH
• antagonisté kyseliny listové metabolismus   MeSH
• antirevmatika * analýza   farmakokinetika   metabolismus   MeSH
• biotransformace MeSH
• kyselina polyglutamová metabolismus   MeSH
• lidé MeSH
• methotrexát * analogy a deriváty   analýza   farmakokinetika   farmakologie   metabolismus   MeSH
• monitorování léčiv * metody   MeSH
• mozkomíšní mok chemie   MeSH
• nádory farmakoterapie   MeSH
• nežádoucí účinky léčiv MeSH
• protinádorové antimetabolity * analýza   farmakokinetika   farmakologie   metabolismus   MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH
• Publikační typ
• práce podpořená grantem MeSH
• přehledy MeSH

Methotrexát byl před 70 lety zaveden do klinické praxe pro svou imunosupresivní a protinádorovou aktivitu. Přestože jsou neustále vyvíjena nová chemoterapeutika a imunomodulátory včetně antifolátových léčiv zůstává methotrexát zlatým standardem v terapii revmatoidní artritidy a některých maligních onemocnění. Methotrexát je dlouhodobě znám jako kompetitivní inhibitor enzymu dihydrofolátreduktasy, což je jeho hlavní mechanismus účinku. Byly popsány další farmakodynamické účinky a aktuálním předmětem zkoumání jsou mechanismy účinku nezávislé na inhibici tohoto enzymu. Při léčbě revmatoidní artritidy methotrexát snižuje hladiny významných mediátorů zánětu, jako jsou polyaminy a leukotrien-B4. Methotrexát snižuje expresi genů Jun N-terminální kinázy a B-cell lymfomu 2. Jeho endogenními metabolity jsou 7-hydroxymethotrexát, který vzniká jaterní biotransformací parentální sloučeniny a intracelulárně syntetizované polyglutamátové formy. Metabolity methotrexátu jsou farmakologicky aktivní a mají rozdílnou inhibiční aktivitu vůči dihydrofolátreduktase. V tomto přehledovém článku shrnujeme aktuální poznatky o léčivu v onkologické a revmatologické terapii a diskutujeme nové potenciální biomarkery toxicity, jejichž monitorování by mohlo zlepšit zavedené terapeutické protokoly.

Immunosupressive and antineoplastic activity brought methotrexate to its clinical use many years ago. Although modern antitumour and antiinflammatory drugs and new antifolates have challenged methotrexate, its use in rheumatoid arthritis and in some types of pediatric and adult malignancies remains a gold standard. The principal main mechanism of action of methotrexate is competitive inhibition of dihydrofolate reductase. Recently, other pharmacodynamic effects have been described. Potent inflammation inducers such as leukotriene-B4 and polyamine synthesis were found to be reduced by methotrexate treatment. Jun N-terminal kinase and B cell lymphoma 2 gene are downregulated by methotrexate. Its metabolite, 7-hydroxymethotrexate and also its intracellular polyglutamated forms show a different spectrum of inhibitory activity as well as potency towards dihydrofolate reductase and other enzymes. In this review, we summarize recent information data on methotrexate in both fields of its use, oncology and rheumatology. We also discuss new biomarkers of toxicity for further improvement of therapeutic protocols.

• MeSH
• autoimunitní nemoci farmakoterapie   MeSH
• bezpečnost MeSH
• biologické markery MeSH
• dítě MeSH
• lidé MeSH
• methotrexát * aplikace a dávkování   metabolismus   škodlivé účinky   terapeutické užití   MeSH
• nádory farmakoterapie   MeSH
• revmatoidní artritida farmakoterapie   MeSH
• senioři MeSH
• Check Tag
• dítě MeSH
• lidé MeSH
• senioři MeSH
• Publikační typ
• práce podpořená grantem MeSH
• přehledy MeSH