Salmeterol w kontroli antydopingowej – czy MRL wymaga rewizji?

Czy obecny próg MRL dla salmeterolu skutecznie wykrywa nadużycia dopingowe?

Beta-2-agoniści wziewne należą do najczęściej stosowanych leków w sporcie, co wiąże się z wysoką częstością występowania astmy i skurczu oskrzeli wywołanego wysiłkiem wśród sportowców. Ponieważ beta-2-agoniści mogą poprawiać wydolność przy stosowaniu drogą systemową lub w wysokich dawkach wziewnych, Światowa Agencja Antydopingowa (WADA) nałożyła ograniczenia na ich użycie. Dla salbutamolu i formoterolu WADA ustaliła progi stężeń w moczu (odpowiednio 1000 ng/mL i 40 ng/mL), których przekroczenie uznaje się za niezgodne ze standardowym dawkowaniem terapeutycznym.

Salmeterol – długodziałający beta-2-agonista stosowany w leczeniu niestabilnej astmy, zwykle w połączeniu z wziewnym glikokortykosteroidem – nie ma jednak ustalonego progu decyzyjnego. Lista Substancji i Metod Zabronionych określa górny limit dawkowania na 200 µg w ciągu 24 godzin. W praktyce laboratoria akredytowane przez WADA stosują minimalny poziom raportowania (MRL) wynoszący 10 ng/mL w moczu, aby odróżnić dozwolone stosowanie terapeutyczne od zabronionego użycia.

Od czasu wprowadzenia tego MRL nie zgłoszono żadnych nieprawidłowych wyników analitycznych (AAF) dla salmeterolu, co sugeruje, że większość sportowców przestrzega standardowych dawek. Jednak definicja obecnego MRL opiera się na ograniczonych danych dotyczących farmakokinetyki salmeterolu – częściowo z powodu niskich stężeń w moczu przy dawkach terapeutycznych, trudnych do zmierzenia metodami analitycznymi dostępnymi w czasie wprowadzenia leku na rynek. Dodatkowo α-hydroksysalmeterol, główny metabolit salmeterolu powstający w wyniku hydroksylacji przez cytochrom P450 3A4, stanowi ponad 95% dawki wydalanej z moczem, podczas gdy sam salmeterol – mniej niż 5%.

Jak model farmakokinetyczny może udoskonalić wykrywanie nadużyć?

Celem badania było stworzenie modelu farmakokinetyki populacyjnej (popPK) opisującego stężenia salmeterolu i jego głównego metabolitu α-hydroksysalmeterolu w osoczu i moczu po inhalacji salmeterolu. Model miał dostarczyć podstaw do oceny, czy obecny MRL 10 ng/mL skutecznie rozróżnia dozwolone stosowanie terapeutyczne od zabronionego nadużycia dopingowego.

Do analizy zagregowano dane z sześciu opublikowanych badań oraz jednego nieopublikowanego badania wspieranego przez WADA. Łącznie przeanalizowano 966 stężeń (258 i 289 dla salmeterolu oraz 185 i 234 dla α-hydroksysalmeterolu odpowiednio w osoczu i moczu) zmierzonych u 85 uczestników. Mediana liczby obserwacji na osobę wynosiła 6 (zakres: 1-58). Badania obejmowały zdrowych uczestników, sportowców wytrenowanych wytrzymałościowo oraz pacjentów z przewlekłą astmą, którzy otrzymywali dawki salmeterolu od 50 µg do 400 µg podawane za pomocą inhalatorów suchego proszku (DPI) lub dozowanych inhalatorów aerozolowych (MDI).

Jakie parametry farmakokinetyczne najlepiej opisują kinetykę salmeterolu?

Model dwukompartmentowy z absorpcją przypominającą wstrzyknięcie dożylne najlepiej opisywał kinetykę salmeterolu w osoczu (∆OFV = -127, p < 0,0001 w porównaniu do modelu jednokompartmentowego). Maksymalne stężenia salmeterolu w osoczu obserwowano w ciągu pierwszych 15 minut po inhalacji, co jest zgodne z wcześniejszymi obserwacjami dotyczącymi szybkiej absorpcji płucnej. Model umożliwił oszacowanie średnich okresów półtrwania dla salmeterolu w osoczu: 0,13 godziny (odpowiadający początkowej dystrybucji do kompartmentu obwodowego) oraz 5 godzin (odpowiadający końcowej eliminacji po osiągnięciu równowagi).

Klirens pozorny salmeterolu z osocza (CL_S/F) oszacowano na 193 L/h [95% CI: 154-231], a objętości dystrybucji dla kompartmentu centralnego i obwodowego wynosiły odpowiednio 446 L [95% CI: 356-524] i 871 L [95% CI: 766-985]. Znaczne objętości dystrybucji wskazują na rozległą dystrybucję w organizmie ze względu na wysoką lipofilowość salmeterolu.

Konwersja salmeterolu do α-hydroksysalmeterolu w osoczu została opisana stałą szybkości k₁₃ wynoszącą 0,30 h^-1 [95% CI: 0,23-0,39]. Klirens pozorny α-hydroksysalmeterolu (CL_α/F) wyniósł 233 L/h [95% CI: 177-293]. Stała szybkości wydalania nerkowego salmeterolu (k₁₄) została oszacowana na 0,00094 h^-1 [95% CI: 0,00075-0,0012], podczas gdy dla α-hydroksysalmeterolu (k₃₅) wynosiła 0,015 h^-1 [95% CI: 0,012-0,017].

Analiza kowariancji wykazała istotne różnice między populacjami. Sportowcy i osoby trenowane wytrzymałościowo miały 63% wyższy CL_S/F (współczynnik θ = 1,63, 95% CI: 1,23-2,16) oraz 191% wyższy k₁₄ (współczynnik θ = 2,91, 95% CI: 2,28-3,70) w porównaniu do zdrowych uczestników i pacjentów z astmą. Wyższy klirens u sportowców może być związany z wywołanymi treningiem zmianami w przepływie krwi przez wątrobę lub drobnymi zmianami w wiązaniu z białkami. Nie stwierdzono istotnego wpływu typu urządzenia inhalacyjnego (DPI vs MDI) na parametry farmakokinetyczne.

Jakie stężenia salmeterolu w moczu przewiduje model przy różnych dawkach?

Symulacje Monte Carlo oparte na modelu wygenerowały przewidywane profile stężeń w moczu dla salmeterolu i α-hydroksysalmeterolu po różnych schematach dawkowania (dozwolonych i zabronionych) podawanych przez 1 tydzień u sportowców i osób trenowanych wytrzymałościowo. Założono opróżnianie pęcherza co 4 godziny oraz przed inhalacją salmeterolu, a fizjologiczne objętości moczu symulowano przy użyciu stałej produkcji moczu (UR_PROD = 0,079 L/h, 95% CI: 0,062-0,100).

Przy dawce 100 µg podawanej dwukrotnie dziennie (o godzinie 8:00 i 16:00), mediana maksymalnego stężenia salmeterolu w moczu wynosiła około 3,6 ng/mL (95% przedział predykcji: 1,4-9,6 ng/mL) bezpośrednio po inhalacji. Po 30 minutach od podania stężenie spadało do mediany 2,0 ng/mL (95% PI: 0,7-5,6 ng/mL). Żadne ze stężeń nie przekraczało obecnego MRL 10 ng/mL w warunkach praktycznych.

Przy dawce 200 µg podawanej dwukrotnie dziennie (o 8:00 i 16:00 lub 8:00 i 20:00), mediana maksymalnego stężenia wynosiła odpowiednio 7,3 ng/mL i 7,2 ng/mL bezpośrednio po inhalacji. Po 30 minutach stężenia wynosiły medianę 3,9 ng/mL i 3,8 ng/mL. Symulacje wskazały prawdopodobieństwo przekroczenia MRL 10 ng/mL na poziomie 4,1% i 3,3% odpowiednio, 30 minut po ostatniej dawce.

Dla dawki 200 µg podawanej raz dziennie (o 8:00), mediana maksymalnego stężenia wynosiła 6,9 ng/mL bezpośrednio po inhalacji i 3,5 ng/mL po 30 minutach. Prawdopodobieństwo przekroczenia MRL było minimalne. Co istotne, prawdopodobieństwa te były podobne dla dawki 200 µg podawanej raz dziennie i dwukrotnie dziennie w różnych punktach czasowych, co sugeruje brak znaczącej akumulacji leku przy porównywaniu schematów pojedynczej i powtarzanej dawki.

Jak wyniki badania mogą wpłynąć na kontrolę antydopingową?

Kluczowym odkryciem badania jest to, że stężenia salmeterolu w moczu po terapeutycznej inhalacji do 200 µg raz dziennie prawdopodobnie nie będą zgłaszane jako nieprawidłowe przy obecnym MRL 10 ng/mL. Symulacje sugerują również bardzo niskie prawdopodobieństwo przekroczenia MRL po powtarzanych zabronionych dawkach wziewnych do 400 µg dziennie (dwukrotnie wyższych niż dozwolony schemat). Wyższe dawki, bardziej podatne na wywołanie stężeń w moczu powyżej obecnego MRL, mogą prowadzić do działań toksycznych, takich jak drżenie mięśni szkieletowych, bóle głowy, nudności, zmęczenie czy kołatanie serca.

Wyniki wskazują, że obecna reguła WADA (limit dawkowania 200 µg w ciągu 24 h dla wziewnego salmeterolu) mogłaby zostać udoskonalona w celu zwiększenia prawdopodobieństwa wykrycia podejrzanych przypadków stosowania ponadterapeutycznego. Ponieważ nie oczekuje się akumulacji leku, może być trudno odróżnić dozwolony schemat 200 µg raz dziennie od zabronionej dawki 200 µg dwukrotnie dziennie. Dostosowanie obecnej reguły do limitu dawki 100 µg na okres 12 godzin dla wziewnego salmeterolu, zgodnie z zaleceniami terapeutycznymi, mogłoby mieć istotne znaczenie praktyczne.

Model popPK może również umożliwić obliczanie indywidualnych parametrów farmakokinetycznych sportowca poprzez estymację największej wiarygodności z wykorzystaniem podejścia bayesowskiego. Powtarzane pomiary zebrane od sportowca mogłyby zmniejszyć niepewność predykcji jego indywidualnego profilu farmakokinetycznego, pomagając w lepszym rozróżnieniu stosowania terapeutycznego od ryzyka nadużycia salmeterolu.

Biorąc pod uwagę ogólnie wyższe stężenia α-hydroksysalmeterolu w moczu w porównaniu do salmeterolu, może być bardziej wykonalne opracowanie wiarygodnych metod analitycznych dla tego związku. Jak pokazują symulacje, stężenia α-hydroksysalmeterolu w moczu są mniej zmienne w czasie, oferując większą elastyczność w planowaniu pobierania próbek moczu. Alternatywne podejście mogłoby zatem wykorzystywać MRL lub próg dla metabolitu α-hydroksysalmeterolu, zakładając dostępność odpowiednich materiałów referencyjnych i deuterowanego standardu wewnętrznego dla laboratoriów antydopingowych.

Jakie są ograniczenia opracowanego modelu?

Model popPK został opracowany przy użyciu pojedynczego zbioru danych zawierającego dane o stężeniach w osoczu, co może ograniczać solidność przewidywań modelu dla innych populacji. Jednak model został uzupełniony przez kilka zbiorów danych zawierających dane o stężeniach w moczu, co dostarczyło dodatkowych informacji o dyspozycji leku. Chociaż nie można było przeprowadzić walidacji zewnętrznej, wykorzystano techniki walidacji wewnętrznej, takie jak bootstrapping i predykcyjne kontrole wizualne skorygowane o predykcję (pcVPC), aby ocenić wiarygodność modelu.

Stężenia α-hydroksysalmeterolu w osoczu były dostępne tylko w badaniu Jessen i wsp., które obejmowało osoby trenowane wytrzymałościowo. Ze względu na niskie zmierzone stężenia, dane wydają się charakteryzować brakiem szczegółowości, co prawdopodobnie utrudnia oszacowanie zmienności międzyosobniczej (IIV) dla klirensu α-hydroksysalmeterolu (CL_α/F) i jego wydalania z moczem (k₃₅). Niemniej jednak dane te dostarczyły cennych informacji do opisu stężeń α-hydroksysalmeterolu w moczu.

Ograniczony rozmiar i heterogeniczność zbioru danych uniemożliwiły walidację zewnętrzną, ponieważ podzielenie go na oddzielne zestawy treningowe i walidacyjne zmniejszyłoby moc statystyczną potrzebną do wiarygodnego oszacowania parametrów i identyfikacji kowariancji. Dodatkowe badania obejmujące różnorodne populacje pozostają zatem odpowiednie, aby upewnić się, czy nasze odkrycia mogą być uogólnione. W szczególności potrzebne są badania skupiające się na sportowcach z astmą, aby określić ilościowo łączny, potencjalnie kompensacyjny wpływ stanu chorobowego i statusu sportowca na CL/F.

Podejście zakładające stałą szybkość produkcji moczu ignoruje wewnętrzne fluktuacje fizjologicznego mikcji. Odwodnienie i następująca rehydratacja, szczególnie w kontekście przedłużonej wyczerpującej aktywności fizycznej podczas profesjonalnych zawodów, mogą dodatkowo zwiększyć tę zmienność. Zaobserwowane efekty kowariancji mogą być zakłócone przez nieuwzględnioną zmienność poziomów nawodnienia i objętości moczu w próbkach pozbawionych korekty USG (ciężaru właściwego moczu).

Co oznaczają te wyniki dla przyszłej kontroli antydopingowej?

Opracowany model farmakokinetyki populacyjnej skutecznie opisuje stężenia salmeterolu i jego metabolitu α-hydroksysalmeterolu zarówno w osoczu, jak i w moczu. Analiza stanowi pierwszy krok w kierunku udoskonalenia podejścia opartego na MRL do oceny stosowania salmeterolu u sportowców. Kluczowym odkryciem jest to, że obecny MRL 10 ng/mL zapewnia niskie prawdopodobieństwo zgłaszania nieprawidłowych wyników analitycznych u sportowców stosujących się do dozwolonego schematu terapeutycznego do 200 µg raz dziennie. Jednak model ujawnia istotne ograniczenie obecnej reguły – prawdopodobieństwo przekroczenia MRL pozostaje bardzo niskie nawet przy zabronionych dawkach do 400 µg dziennie (200 µg dwukrotnie dziennie), co utrudnia wykrycie nadużyć. Dostosowanie limitu dawkowania do 100 µg na okres 12 godzin, zgodnie z zaleceniami terapeutycznymi, mogłoby znacząco poprawić zdolność wykrywania stosowania ponadterapeutycznego. Dodatkowo α-hydroksysalmeterol, charakteryzujący się wyższymi i bardziej stabilnymi stężeniami w moczu, może stanowić bardziej niezawodny marker kontroli antydopingowej niż sam salmeterol.