Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)

Pharmakokinetik von unfraktioniertem und niedermolekularem Heparin bei Katzen und Wirkung auf aktivierte partielle Thromboplastinzeit, Thrombinzeit und Resonanzthrombogramm

Schmitt, Judith

The aim of the present study was to determine pharmacokinetic parameters for cats based on measurements of heparin plasma activity by a chromogenic substrate after subcutaneously and intravenously administered unfractionated sodium heparin (UFH; porcine sodium heparin) and low molecular weight heparin (LMWH; dalteparin). In addition, the influence of heparin on different coagulation tests was examined to test the useability for heparin monitoring. Heparin was given to healthy sober adult cats. UFH was given subcutaneously in doses of 100, 200 or 400 IU/kg to 6 cats (respectively 7 in a dose of 100 IU/kg). The intravenous injection of UFH was given to 6 cats each in doses of 25, 50 or 100 IU/kg. Dalteparin was administered subcutaneously in doses of 50, 100 or 200 anti-XaU/kg and intravenously at doses of 25, 50 or 100 anti-XaU/kg to 6 cats each. Enoxaparin and nadroparin was applied intravenously in a dose of 100 anti-XaU/kg to 2 cats each. Blood samples were taken before heparin administration and 1, 2, 3, 4, 6, 8, 10 and 12 hours after subcutaneous heparin application and 2, 5, 15, 30 min as well as 1, 2, 3, 4, 6 and 8 hours after intravenous heparin injection. At each time apart from the heparin plasma activity, the activated partial thromboplastin time (APTT) with 4 different commercial reagents, the thrombin time (TT) with 2 thrombin activities (1 and 2 IU/ml, final concentration in test assay) and the reaction time of the resonance thrombogram (RTG-r), the platelet count and the packed cell volume were measured. For the highest doses additionally the antithrombin activity was determined for each time point. For enoxaparin and nadroparin only heparin plasma activity was measured. After subcutaneous injection of UFH, plasma heparin activities were adjusted by a correction factor to abolish the dilution effect of the sodium citrate. The corrected maximal heparin plasma activities (Cmax) after subcutaneous injection of UFH were measured after 1.5 to 3 hours in a dose dependent manner with values of 0.37 ± 0.12 (100 IU/kg), 0.76 ± 0.18 (200 IU/kg) and 2.25 ± 0.63 IU/ml (400 IU/kg). The half-life (t50) was dose dependent 75–123 min (mean values). The total clearance (Cltot) decreased with increasing dose from 1.19 to 0.41 ml/min/kg. The invasion half-life reached values of 59 min after 100 IU/kg, 100 min after 200 IU/kg and 122 min after the highest dose. The bioavailability was approximately 30 % for 100 IU/kg, 46 % for 200 IU/kg and near appreciated 89 % for 400 IU/kg. Shortly after intravenous application of 25, 50 or 100 IU/kg UFH plasma levels of 0.58 ± 0.07, 1.62 ± 0.46 or 4.19 ± 1.17 IU/ml (mean ± standard deviation) were measured. The t50 was dose dependent between 21 and 50 min. With increasing dose the Cltot decreased from 1.47 to 0.39 ml/min/kg. The apparent volume of distribution (Vd) decreased from 41.2 to 27.1 ml/kg with increasing dose. After subcutaneous administration of 50, 100 or 200 anti-XaU/kg dalteparin the measured Cmax was 0.43 ± 0.10, 1.00 ± 0.10 and 1.92 ± 0.17 anti-XaU/ml and it was dose-dependently reached after 91–110 min. T50 was 106–122 min, while values calculated for the invasion half-life were 48–57 min. The bioavailabilities for subcutaneous LMWH administration of 50 and 100 anti-XaU/kg BW were 101% and 122%. After intravenous injection of 25, 50 or 100 anti-XaU/kg dalteparin the mean Cmax values were 0.68 ± 0.16, 1.54 ± 0.32 or 3.06 ± 0.40 anti-XaU/ml. The t50 was 39 min after 25 anti-XaU/kg, 55 min after 50 anti-XaU/kg and 57 min after the highest dose. There was no significant influence of the dose on the Vd with values of 35.3–38.6 ml/kg. The Cltot reached values of 0.92 ± 0.53 (25 anti-XaU/kg), 0.46 ± 0.09 (50 anti-XaU/kg) and 0.45 ± 0.13 ml/min/kg (100 anti-XaU/kg). The intravenous administration of 100 anti-XaU/kg enoxaparin showed longer t50 values and as well as a reduced Cltot in comparison to dalteparin. The degree of the APTT-prolongation after UFH injection compared to baseline values (APTT-ratio) was significantly dependent on the APTT-reagent used and the dose of UFH. After subcutaneous administration maximal APTT-ratios were 1.3–1.6 (100 IU/kg), 2.3–3.5 (200 IU/kg) and >3.5–>11.6 (400 IU/kg). After intravenous injection – dependent on reagent–     maximal APTT-ratios of 2.1–5.3 (25 IU/kg), 4.4–>16.7 (50 IU/kg) and >3.7–>17.1 (100 IU/kg) were attained. The TT already reached immeasurable values with anti-Xa-activities in the therapeutic range (>0.40 anti-XaU/ml). Between the anti-Xa-activities (range: 0.05–1.0 anti-XaU/ml) and the APTT-ratio Spearman´s rank coefficients (rs) between 0.757 and 0.898 were determined, dependent on reagent. The rs between the TT-ratio and the heparin plasma activity (range: 0.05–1.0 anti-XaU/ml) was 0.909 (1 IU thrombin/ml) and 0.907 (2 IU thrombin/ml). The rs between the RTG-r-ratio and anti-Xa-activities (range: 0.05–1.0 anti-XaU/ml) was  0.677. Less pronounced effects on coagulation tests were seen after injection of dalteparin. For example, subcutaneous administration induces maximal mean APTT-ratios of only 1.1–1.4 (50 anti-XaU/kg), 1.2–1.4 (100 anti-XaU/kg) and 1.4–1.9 (200 anti-XaU/kg). The TT-ratios reached in a dose dependent manner values of 1.0–1.5 (1 IU thrombin/ml) and 1.1–1.4 (2 IU thrombin/ml). The rs between heparin plasma activity and APTT-ratio was between 0.579 and 0.698, between  TT-ratio and heparin plasma activity 0.683 (1 IU/ml) or 0.707 (2 IU/ml) and between RTG-r-ratio and heparin plasma activity 0.606. It can be concluded, that after subcutaneous administration of LMWH the terminal t50 is shorter for cats than for humans and also not longer when compared to UFH. Therefore, the advantage of wide dosing intervals for humans does not seem to apply to the cat. Monitoring  of an UFH-therapy with APTT demands a reagent-specific calibration of the APTT. The TT and RTG-r proved to be inappropriate or only less suited for monitoring of therapeutic heparin levels. The most sensitive screening test for LMWH was the RTG-r followed by APTT and TT. The wide variability of the RTG-r also seen for UFH and the limited degree of pronlongation make this test also inappropriate for monitoring of LMWH-therapy analogous to the situation in humans. For monitoring of LMWH, the determination of anti-Xa-activity with a chromogenic substrate is the test of choice for cats as well.

Das Ziel der vorliegenden Untersuchung war, basierend auf Messungen der Heparinplasmaaktivität mittels chromogenen Substrats nach subkutan und intravenös verabreichtem unfraktioniertem Heparin (UFH; porcinem Natriumheparin) und niedermolekularem Heparin (NMH; Dalteparin) pharmakokinetische Parameter für die Katze zu ermitteln. Des Weiteren wurde der Einfluss von Heparin auf verschiedene Gerinnungstests untersucht, um  ihre Eignung für eine Heparinüberwachung zu testen. Die Heparinverabreichung erfolgte an nüchternen, adulten und gesunden Katzen. UFH wurde subkutan in einer Dosierung von 100, 200 oder 400 I.E./kg  an jeweils 6 (bzw. 7 bei 100 I.E./kg) Katzen verabreicht. Die intravenöse Verabreichung von UFH erfolgte in einer Dosierung von 25, 50 oder 100 I.E./kg an jeweils 6 Katzen. Dalteparin wurde subkutan in Dosierungen von 50, 100 oder 200 Anti-XaE./kg und intravenös in Dosierungen von 25, 50 oder 100 Anti-XaE./kg  an jeweils 6 Katzen appliziert. Enoxaparin und Nadroparin wurde intravenös in einer Dosierung von 100 Anti-XaE./kg an jeweils 2 Katzen verabreicht. Blutentnahmen erfolgten vor Heparingabe sowie 1, 2, 3, 4, 6, 8, 10 und 12 h nach subkutaner Heparingabe und 2, 5, 15, 30 min sowie 1, 2, 3, 4, 6 und 8 h nach intravenöser Heparininjektion. Zu allen Zeitpunkten wurde neben der Heparinplasmaaktivität die aktivierte partielle Thromboplastinzeit (APTT) mit 4 verschiedenen kommerziellen Reagenzien, die Thrombinzeit (TZ) mit 2 unterschiedlichen Thrombinaktivitäten (1 und 2 I.U./ml, Endkonzentration im Testansatz), die Reaktionszeit des Resonanzthrombogramms (RTG-r), die Thrombozytenzahl sowie der Hämatokrit gemessen. Bei den jeweils höchsten Dosierungen wurde zu allen Blutentnahmezeitpunkten zusätzlich die Antithrombin-Aktivität ermittelt. Für Enoxaparin und Nadroparin wurde nur die Heparinplasmaaktivität bestimmt. Nach subkutaner Injektion von UFH wurden nach Anwendung eines Korrekturfaktors, um den Verdünnungseffekt durch das Na-Citrat im Plasma aufzuheben, korrigierte maximale Heparinplasmaaktivitäten (Cmax) dosisabhängig nach 1,5–3  h mit Werten von 0,37 ± 0,12 (100 I.E./kg), 0,76 ± 0,18 (200 I.E./kg) und 2,25 ± 0,63 I.E./ml (400 I.E./kg) gemessen. Die Halbwertszeit (t50) lag dosisabhängig im Mittel bei 75–123 min. Die totale Clearane (Cltot) sank mit steigender Dosierung von 1,19 auf 0,41 ml/min/kg. Die Anflutungshalbwertszeit erreichte Werte von 59 Min nach 100 I.E./kg, 100 Min nach 200 I.E./kg und 122 min nach höchster Dosierung. Die näherungsweise ermittelte Bioverfügbarkeit  lag für 100 I.E./kg bei 30 %, für 200 I.E./kg bei 46% und für 400 I.E./kg bei geschätzten 89 %. Kurze Zeit nach intravenöser Injektion von 25, 50 oder 100 I.E./kg UFH wurden Heparinplasmaspiegel von 0,58 ± 0,07, 1,62 ± 0,46 oder 4,19 ± 1,17 I.E./ml (arithmetischer Mittelwert ± Standardabweichung) gemessen. Die t50 lag dosisabhängig zwischen 21 und 50 min. Die mit steigender Dosierung abnehmende Cltot betrug im Mittel zwischen 0,39 und 1,47 ml/min/kg. Das scheinbare Verteilungsvolumen (Vd) sank von 41,2 über 32,6 auf 27,1 ml/kg mit steigender Dosierung. Nach subkutaner Verabreichung von 50, 100 oder 200 Anti-XaE./kg Dalteparin betrug die gemessene Cmax 0,43 ± 0,10, 1,00 ± 0,10 bzw. 1,92 ± 0,17 Anti-XaE./ml und wurde im Mittel je nach Dosis nach 91–110 min erreicht. Die t50 betrug 106–122 min, während für die Anflutungshalbwertszeit Werte von 48–57 min errechnet wurden. Die Bioverfügbarkeit betrug für die subkutane NMH-Applikation von 50 und 100 Anti-XaE./kg  101% und 122%. Für das NMH Dalteparin betrug nach intravenöser Injektion von 25, 50 oder 100 Anti-XaE./kg die gemessene Cmax 0,68 ± 0,16, 1,54 ± 0,32 oder 3,06 ± 0,40 Anti-XaE./ml. Die t50 lag bei 39 min nach 25 Anti-XaE./kg, bei 55 min nach 50 Anti-XaE./kg und bei 57 min nach der höchsten Dosierung. Die Dosierung hatte keinen signifikanten  Einfluss auf das Vdmit Werten von 35,3–38,6 ml/kg. Die Cltot ergab Werte von 0,92 ± 0,53 (25 Anti-XaE./kg), 0,46 ± 0,09 (50 Anti-XaE./kg) und 0,45 ± 0,13 ml/min/kg (100 Anti-XaE./kg). Die intravenöse Verabreichung von 100 Anti-XaE./kg Enoxaparin zeigte eine längere t50 sowie eine verminderte Cltotim Vergleich zu Dalteparin. Das Ausmaß der APTT-Verlängerung nach UFH-Injektion im Vergleich zum Ausgangswert (APTT-Ratio) hing neben der UFH-Dosis deutlich vom verwendeten APTT-Reagenz ab. Nach subkutaner Verabreichung ergaben sich maximale APTT-Ratio-Werte von 1,3–1,6 (100 I.E./kg), 2,3–3,5 (200 I.E./kg) und >3,5–>11,6 (400 I.E./kg). Nach intravenöser Injektion wurden  – reagenzabhängig – maximale APTT-Ratios von 2,1–5,3 (25 I.E./kg), 4,4–>16,7 (50 I.E./kg) und >3,7–>17,1 (100 I.E./kg) erzielt. Die TZ erreichte bereits bei Anti-Xa-Aktivitäten im therapeutischen Bereich (> 0,40 Anti-XaE./ml) nicht mehr messbare Werte. Zwischen der Anti-Xa-Aktivität (Bereich: 0,05–1,0 Anti-XaE./ml) und der APTT-Ratio wurden reagenzabhängig  Korrelationskoeffizienten nach Spearman (rs) zwischen 0,757 und 0,898 ermittelt. Der rs zwischen der TZ-Ratio und der Heparinplasmaaktivität (Bereich: 0,05–1,0 Anti-XaE./ml) betrug entsprechend 0,909 (1 I.U. Thrombin/ml) und 0,907 (2 I.U.Thrombin/ml). Für die RTG-r-Ratio wurde nur ein rs von 0,677 ermittelt (Bereich: 0,05–1,0 Anti-XaE./ml). Deutlich geringere Effekte auf Gerinnungstests wurden nach Injektion von Dalteparin gesehen. Für die subkutane Verabreichung ergaben sich z.B. nur maximale APTT-Ratio-Werte im Mittel von 1,1–1,4 (50 Anti-XaE./kg), 1,2–1,4 (100 Anti-XaE./kg) und 1,4–1,9 (200 Anti-XaE./kg). Die TZ-Ratio erreichte dosisabhängig Werte  im Mittel von 1,0-1,5 (1 I.U. Thrombin/ml) und 1,1–1,4 (2 I.U. Thrombin/ml). Die rs zwischen der Heparinplasmaaktiviät und der APTT-Ratio lagen zwischen 0,579 und 0,698, zur TZ-Ratio bei 0,683 (1 I.U./ml) bzw. 0,707 (2 I.U/ml) und zur RTG-r-Ratio bei 0,606. Aus den Ergebnissen kann geschlussfolgert werden, dass die terminale t50 nach subkutaner Verabreichung von NMH bei der Katze verglichen mit dem Mensch kürzer ist und ebenfalls nicht länger im Vergleich zu UFH. Der Vorteil eines ausgedehnten Dosierungsintervalls beim Menschen trifft somit nicht bei der Katze zu. Die Überwachung einer UFH-Therapie mittels APTT erfordert eine reagenzspezifische Kalibration. Die TZ und RTG-r erwies sich als un- oder wenig geeignet für das Monitoring therapeutischer Heparinspiegel. Als sensitivster Screeningtest für NMH zeigte sich die RTG-r vor der APTT und der TZ. Die auch hier im Vergleich zu UFH erheblichen Schwankungen der RTG-r sowie das limitierte Ausmaß der Verlängerung, lassen jedoch auch diesen Screeningtest analog zu den Verhältnissen beim Menschen als nicht geeignet für ein Monitoring der Therapie mit NMH-Präparaten erscheinen. Für eine Überwachung von NMH ist auch bei Katzen die Anti-Xa-Aktivitätsbestimmung mittels chromogenem Substrat der Test der Wahl.

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Schmitt, Judith: Pharmakokinetik von unfraktioniertem und niedermolekularem Heparin bei Katzen und Wirkung auf aktivierte partielle Thromboplastinzeit, Thrombinzeit und Resonanzthrombogramm. Hannover 2010. Tierärztliche Hochschule.

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