Innehållsförteckning

Uppsala universitet Institutionen för läkemedelskemi. Avdelning för Farmakognosi. Biologiskt aktiva naturprodukter i läkemedelsutveckling, 7,5p. Apotekarprogrammet termin 8. Vårterminen 2011. Handledare: Lars Bolin. Kinidin 1 Dina Hulo

Innehållsförteckning Historisk bakgrund s. 3 Hur och varför projektet startade s. 4 Metodbeskrivning s. 4 Biologisk aktivitet s. 5 Läkemedelsutveckling s. 5 Klinisk effekt och användning s. 6 Referenslista s. 8 2

Historisk bakgrund Kinidin erhålls ur träden från släktet Cinchona. Kinabarkalkaloider eller kinin bark som det också kallas, är regnskogens mest kända växter och viktigaste upptäckter. Legenden säger att namnet Kinabarkalkaloider kom från grevinnan av Chinchon, fru till en peruansk vicekung, som var botad av malaria genom att använda barken från Cinchona trädet år 1638. Kinin bark hade förmodligen införts i europeisk medicin år 1640 av grevinnan av Chinchon, redan innan botaniker hade namngetts de olika arterna av trädet. Kinin bark hade först annonserats till försäljning i England 1658, och blev offentligt i den brittiska farmakopén år 1677. "Grevinnans pulver" kom sedan till Spanien flera år efter att det anlände till England. I Spanien var cinchona använd av jesuiterna mycket tidigt i sin historia och på grund av påverkan av bolaget Jesus, blev det istället omnämnt till "jesuitens pulver" och blev känd i hela Europa. Trädet blev slutligen botaniskt klassad nästan hundra år senare, år 1737. Under hela mitten av 1600-talet fram till mitten av 1800-talet var cinchona den primära behandlingen mot malaria, som gav mycket framgångsrika resultat. Det var också använd mot feber, matsmältningsbesvär, mun och hals sjukdomar och cancer. År 1820 lyckades två forskare, Pelletier och Caventou, isolera en alkaloid ur barken som gav högsta malaria effekt och fick namnet kinin. Cinchona kom från vilda träd i Sydamerika som var då den enda källa. Producenterna där försökte att monopolisera cinchona produktionen, men i mitten av 1800-talet, frön av Cinchona calisaya och Cinchona pubescens utsmugglades ur Sydamerika av britter och holländar. Calisaya arten planterades och odlades i Java av de nederländska och pubescens arten odlades i Indien och Ceylon av britterna. Alkaloid innehållet var dock för låg i dessa arter. Holländarna smugglade då frön av Cinchona ledgeriana ur Bolivia, och snart hade fastställt omfattande odlingar med alkaloidrik Cinchona träd i Java. Dessa odlingar dominerade snabbt världsproduktionen av cinchona, och genom 1918 var majoriteten av världens utbud av cinchona och Cinchona alkaloider under total kontroll av den nederländska "Kina Bureå" i amsterdam. Enorma vinster var skördade - men Bolivia och Peru, varifrån den härstammar ursuprungligen, såg inget av det. När Java ockuperades av japaner 1942, blev det en allvarlig brist på kinin på sidan av de allierade. Sydamerikanska källor var i ropet igen. Denna hemska brist på kinin drev forskning för att utveckla och producera en syntetisk version av kinin alkaloid. År 1944 lyckades forskarna att syntetisera alkaloiden kinin på laboratoriet. 3

De effekterna på hjärtat av kinabarken noterades i akademiska medicinen på slutet av 1700-talet. Kinin användes tillfälligt under den första hälften av 1800-talet för hjärtproblem och arytmi och det blev en standard för hjärt behandling i den andra hälften av 1800-talet. Alkaloiden kinidin upptäcktes för att ansvara för den gynnsamma hjärteffekten. Kinidin, en förening som produceras av kinin, används fortfarande i kardiologi i dag, säljs som ett receptbelagt läkemedel för behandling av arytmi. Försäljningens efterfrågan på denna drog genererar fortfarande behovet av att skörda naturligt kinin bark i dag. Eftersom vetenskapsmän har misslyckats med att syntetisera kinidin används fortfarande den naturliga kinin som finns i kinabark (rain-tree.com). Hur och varför projektet startade Wenckebach, en nederländsk kardiolog, beskrev år 1914 kinaalkaloiders effekt vid förmaksflimmer. Wenchebach undersökte en gång en patient med hjärtklappning och oregelbunden hjärtrytm. Patienten berättade att dessa symptom försvann när han använde sin malariamedicin. Wenchebach bestämde sig därför att studera kinaalkaloider, kinin som var då använd för behandling av malaria. Tillsammans med W Frey publicerade Wenckebach år 1918, artiklar om kinidins användning vid förmaksflimmer. Kinidin fick därmed en stor betydelse och under mitten av 1900- talet blev den en viktig del för behandling av hjärtarytmier (Werkö, 2007). Metodbeskrivning Ur barken från träd i släktet Cinchona kan kinidin extraheras. Därifrån kan ett antal alkaloider bl.a. kinidin som tillhör kinolinalkaloider, isoleras. Nermalt växtmaterialet blöts upp med vatten och blandas med kalciumhydroxid (släckt kalk), som löser upp alkaloidsalterna i barken. Därmed omvandlas alkaloider till fria baser. Ammoniak eller natriumkarbonat kan även änvändas istället för kalciumhydroxiden. Kalket kommer samtidigt att binda upp organiska syror, tanniner och andra oönskade föreningar. Alkaloider extraheras sedan från blandningen m.h.a. ett organiskt lösningsmedel som t.ex. kloroform. Extraktet renas därefter genom att skakas med utspädd syra och alkaloiderna går därmed över till saltform. Ytterligare reningssteg kan utföras genom att tillsätta en bas i överskott till vattenlösningen och återigen extrahera med ett organiskt lösningsmedel. Extraktet som innehåller en blandning av olika alkaloider avdunstas för att få bort lösningsmedlet. Nästa steg är isolering av kinidin från alkaloid blandningen genom att använda kromatografiska separationsmetoder som t.ex. HPLC (Samuelsson och Bohlin, 2009). 4

Biologisk aktivitet Kinidin tillhör antiarytmika, klass I A. Kinidin blockerarar de snabba natriumkanalerna som finns i cellmebranen, vilket leder till att aktionspotentialens stighastighet förlångsammas (fas 0), vilket i sin tur ger en minskad ledningshastighet. Dessutom minskar retbarheten och automaticiteten i hjärtats kammare, AV-nod och förmak. Kinidin blockerar även kaliumkanaler, framför allt, Ikr-typen. Blockaden medför en förlängd aktionspotentials duration och refraktärperiod. Kindin har en antikolinerg effekt som dominerar vid låga plasmakoncentrationer. Detta modifierar kinidins elektrofysiologoska effekter såsom, ökad överledning genom AV-noden och större frekvens av sinusknutan. Toxiska plasmakoncentrationer av kinidin ger en markant förlängning i QT- tidsintervall, vilket kan framkalla proarytmi, torsades de pointes typ och kammarflimmer. Kinidin verkar kärldilaterande perfiert. Man måste därför vara uppmärksam på detta speciellt vid användning av kinidin som profylax efter förmaksflimmers regularisering, eftersom detta kan leda till dödlighet (legemiddelsiden.no). Klinisk effekt och användning Klinsk användning: Kinidin har använts mot prematura ventrikulära extraslag och ventrikulär takykardi, supraventrikulär arytmi och underhåll av sinusrytm efter elkonvertering av förmaksfladder eller förmaksflimmer (inchem.org). Kinidin Duretter, som är numera avregisterad i Sverige är enligt läkemedelsverket: godkänd för profylax mot allvarlig supraventrikulär eller ventrikulär takyarytmi där annan medikamentell behandling ej haft effekt eller givit oacceptabla biverkningar eller där ickefarmakokologisk behandling ej är aktuell. Kinidin Duretter är depottabletter som innehåller 200 mg kinidinsulfat (lakemedelsverket.se). Klinisk effekt: Toxiska effekter av kinidin förekommer inom 2-4 timmar efter intag men detta kan variera beroende på kinidins beredningsform. Symptomen kan även omfatta störningar av hjärtrytm (särskilt hos patienter med underliggande hjärt-och kärlsjukdomar) neurotoxicitet och respiratorisk depression. Hjärttoxicitet kan förstärkas om andra kardiotoxiska läkemedel har tagits (antiarytmika, tricykliska antidepressiva). 5

Kardiovaskulära symtom är de viktigaste egenskaperna av kinidin toxicitet. Takykardi pga antikolinerga effekter är vanligtvis observerad vid måttlig intoxikation. I allvarlig intoxikation, bradykardi till följd av atrioventrikulärt block kan förekomma. Hypotension på grund av perifer vasodilatation är vanligt. Vid svår förgiftning, kardiogen chock med ökad central ventrycket är oftast observerad och är relaterad till minskad hjärt kontraktilitet. Hjärtstillestånd kan inträffa, vilket kan vara relaterade till elektromekanisk dissociation, ventrikulär rytmrubbning eller asystoli. Dessutom rubbningar av hjärtrytmen såsom idioventrikulär rytm, ventrikulär takykardi och flimmer, torsades de pointes är vanliga och synkope på grund av torsade de pointes kan uppträda. Dessutom EKG-förändringar är ständigt närvarande i symtomatisk intoxikation. Andningsdepression eller andningsstillestånd är mest förknippad med svår hjärtstörningar såsom chock eller ventrikulär rytmrubbning. Neurologiska effekter såsom dåsighet, delirium, koma och konvulsioner kan visas utan hjärtsymtom. Men hjärtsvikt ska alltid övervägas när CNS symptom uppstår. Cinchonism kan ibland uppkomma. Kinidin kan orsaka flera immunologisk medierade reaktioner såsom trombocytopeni, hemolytisk anemi, angioneurotiskt ödem, hudutslag, feber. Gastrointestinal toxicitet (illamående, kräkningar, diarré och kolik) är den vanligaste biverkningar av kinidin (inchem.org). Läkemedelsutveckling Kinidin är en av de tidigaste antiarytmika medel som har haft en viktig roll i behandlingen av många arytmier. Fenomenet som kallas "kinidin synkope" beskrevs första gången på 1950-talet, och det var senare insågs att kinidin kan predisponera patienter för kammarflimmer. Efter oro för ökad risk för ventrikulär arytmi och efter att död med kinidin har uppstått, minskade användning av kinidin dramatiskt till förmån för nya antiarytmiska läkemedel. Men senare studier har genererat förnyat intresse för användning av kinidin. Studierna har visat att kinidin i kombination med verapamil, är relativt säker och effektivt alternativ till sotalol och amiodaron för upprätthållande av sinusrytm hos 6

patienter med förmaksflimmer. Experimentella och kliniska data tyder på att verapamil kan hämma efter-depolariseringen som produceras av antiarytmika i klass I och III, som sannolikt kommer att leda till torsades de pointes. Tillsats av verapamil är också önskvärt att undvika höga kammarfrekvenser under arytmi återfall som orsakas av ökad atrioventrikuläröverledning som i sin tur orsakas av den vagolytiska effekten av kinidin. Användning av kinidin kan omprövas med tanke på den lovande samverkan med verapamil. Det har även visats att Kinidin kan förhindra takyarytmier och plötslig hjärtdöd hos patienter med idiopatiskt ventrikelflimmer, Brugada syndrom och kort QT-syndrom. Kinidin kan ha en roll i patienter med idiopatiskt ventrikelflimmer med en normal vila elektrokardiogram (EKG). Mekaniskmen är dock okänd. Brugada syndrom är en genetisk sjukdom som karaktäriseras av icke normalt elektrokardiogram (EKG) resultat och en ökad risk för plötslig dödlighet. Användningen av kinidin i Brugada syndrom är motiverat genom sitt agerande på kalium strömmar. kort QT-syndrom beskrevs först 1999 och är en ärftlig primär elektrisk sjukdom i hjärtat. Kännetecknas av att QT är mindre än 300 ms. Patienter med kort QTsyndrom har ökad risk för att utveckla förmaksflimmer, plötslig hjärtdöd och livshotande takyarytmier, vilket förknippas förkortning av den effektiva refraktärperioden i kombination med en ökad spridning av repolarisering. Mutationer i mänskliga ether-a-go-go-genen har beskrivits där IKR-kaliumkanaler dramatiskt ökar, vilket leder till heterogen förkortning av aktionspotentialens varaktighet och refraktäritet och gör kanalerna relativt okänsliga för IKR blockerare, som t.ex. sotalol. ökningen av IKR resulterar i en förkortad QT, och därmed en ökad risk för plötslig hjärtdöd. I en studie för att undersöka klass IA, IC och III antiarytmika, var hydroxyquinidine den enda som gav en signifikant förlängning av QT. Kinidin producerar en ny jämvikt av jonströmmar, särskilt genom sin förmåga att blockera den långsamma komponenten av det försenade likriktade strömmar av IKS-kaliumkanaler(Yang et al., 2009). 7

Referenslista http://www.inchem.org/documents/pims/pharm/quinidin.htm#sectiontitle:4.2 Therapeutic dosage- 07.02.11 kl 08:10 http://www.lakemedelsverket.se/malgrupp/foretag/lakemedel/nyagodkannanden-andringar-och-fornyelser/avregistrerade-lakemedel/ - 03.02.11 kl 14:30 http://www.legemiddelsiden.no/default.aspx?pageid=66&ioid=5401&texttypeid =2&LanguageID=0&EditionID=22941&Pageview=print - 06.02.11 kl 09:10 www.rain-tree.com/quinine.htm 01.02.11 kl - 18:20 Samuelsson, G. and Bohlin, L. (2009). Drugs of Natural Origin: A textbook of pharmacognosy; Swedish Pharmaceutical Society, Swedish Pharmaceutical Press: Stockholm, Sweden; 6th ed. Werkö, L. (2007). Kinidinduretterna går i graven deras uppgång och fall. Läkartidningen, 38, 1. Yang, F., Hanon, S., Lam, P., Schweitzer, P. (2009). Quinidine Revisited. The American Journal of Medicine, 122, 317-321. 8

9