Abstract

Duloxetin ist ein selektiver Serotonin- und Noradrenalin-Wiederaufnahme-Hemmer der zweiten Generation, der hauptsächlich zur Behandlung von Depressionen eingesetzt wird. Im Zusammenhang mit der Anwendung von Duloxetin wurden relativ wenige Todesfälle gemeldet. Ebenso sind keine Berichte bekannt, die eine umfassende Analyse von Blut-, Flüssigkeits- und Gewebeproben im Zusammenhang mit einer Überdosierung enthalten. Wir stellen hier einen tödlichen Fall von Duloxetin-Toxizität vor, bei dem sowohl die höchste postmortale Blutkonzentration als auch eine umfassende toxikologische Analyse von Duloxetin in Femoralblut, Glaskörper, Lebergewebe, Urin und Mageninhalt festgestellt wurde. Damit hoffen wir, Daten zu liefern, die sowohl Toxikologen als auch Gerichtsmediziner bei der Bewertung der Duloxetin-Toxizität in der Zukunft unterstützen können.

Einführung

Duloxetin (Cymbalta®) ist ein potenter und selektiver Serotonin- und Noradrenalin-Wiederaufnahmehemmer (SNRI), der in Form von Kapseln mit verzögerter Freisetzung erhältlich ist. Seine chemische Bezeichnung ist (+)-(S)-N-Methyl-γ-(1-naphthyloxy)-2-thiophenepropylaminhydrochlorid (1) (Abbildung 1). Die Summenformel lautet C18H19NOS-HCl, was einem Molekulargewicht von 333,88 g/mol entspricht (2).

Duloxetin ist für die Behandlung einer Reihe von Erkrankungen des zentralen Nervensystems (ZNS) zugelassen, unter anderem als Analgetikum bei diabetischen peripheren neuropathischen Schmerzen, Fibromyalgie und chronischen Schmerzen des Bewegungsapparats. Dieses Medikament der zweiten Generation wird auch zur Behandlung von schweren depressiven Störungen, generalisierten Angststörungen und Stressharninkontinenz bei Frauen eingesetzt (1). Dieser wachsende Anwendungsbereich sowie mehrere bekannte Wechselwirkungen zwischen verschreibungspflichtigen Medikamenten und Arzneimitteln können zu neuen Bedenken in der Post-Mortem-Toxikologie führen. Duloxetin wurde in Kombination mit bestimmten Arzneimitteln mit Serotonin-Toxizität in Verbindung gebracht, aber es sind nur wenige Fälle von Toxizität bekannt, die ausschließlich auf eine Überdosierung von Duloxetin zurückzuführen sind (3). Wie die anderen SNRI der zweiten Generation hat auch Duloxetin weniger Nebenwirkungen als trizyklische Antidepressiva (TCA) und führt bei einer Überdosierung seltener zum Tod (3). Zu den Symptomen einer Duloxetin-Überdosierung können Somnolenz, Koma, Serotonin-Syndrom, Krampfanfälle, Synkope, Tachykardie, Hypotonie, Hypertonie und Erbrechen gehören (2).

Duloxetinhydrochlorid wird in Tagesdosen von 60-120 mg verschrieben, wobei die Dosis zur Behandlung von Angst und/oder Depression typischerweise zwischen 40 und 60 mg liegt, entweder einmal täglich oder in zwei geteilten Dosen. Die maximale Plasmakonzentration wird nach 6 Stunden erreicht, und der Steady-State wird innerhalb von 3 Tagen erreicht. Duloxetin ist im menschlichen Plasma stark an Proteine gebunden (>90%), wobei das scheinbare Verteilungsvolumen im Durchschnitt ∼1.640 L beträgt (1). Der Stoffwechsel findet überwiegend in der Leber statt, wobei die Biotransformation unter Beteiligung des Cytochrom-P450-Systems zu 80-90 % über die Iso-Enzyme CYP1A2 und CYP2D6 zu zahlreichen nicht aktiven Metaboliten erfolgt (4). Die Kinetik ist innerhalb der empfohlenen Dosierung linear, jenseits derer eine Sättigung mit einer nichtlinearen kinetischen Rate zu beobachten ist. Die mittlere Eliminationshalbwertszeit (t1/2) liegt bei etwa 12 Stunden und schwankt in klinischen Studien zwischen 8 und 17 Stunden (4).

Die American Association of Poison Control Centers (AAPCC) meldete im Jahr 2013 3.428 Vergiftungsfälle mit Duloxetin (5). Darüber hinaus wird berichtet, dass die Zahl der Todesfälle im Zusammenhang mit Duloxetin von einem Fall im Jahr 2004 auf 14 im Jahr 2007 gestiegen ist (4). Trotz dieser Tatsache wurden in der Literatur relativ wenige Fälle von tödlicher Duloxetin-Toxizität beschrieben. Einem Bericht aus Australien zufolge gab es zwischen 2009 und 2012 19 tödliche Mischintoxikationen, bei denen Duloxetin im Spiel war. Die höchste gemeldete Duloxetin-Konzentration im Femoralblut betrug in dieser Serie 1,42 mg/L (3). Anderson et al. untersuchten die Post-mortem-Konzentrationen von Duloxetin bei 12 Todesfällen, wobei die Konzentrationen im peripheren Blut zwischen 0,0 und 0,26 mg/l lagen (6). In ähnlicher Weise berichteten Vey und Kovelman über sechs Todesfälle, bei denen Duloxetin nachgewiesen wurde, wobei der höchste postmortale zentrale Blutspiegel 2,5 mg/l betrug (4). Während diese vereinzelten Berichte Blutspiegel beschreiben, gibt es keine bekannten Daten über die Gewebe- und Körperflüssigkeitsspiegel von Duloxetin bei Überdosierung/Toxizität. Daher berichten wir über einen Fall eines gemischten Drogentodes, bei dem Duloxetin im Oberschenkelblut, in der Glaskörperflüssigkeit, im Lebergewebe, im Urin und im Mageninhalt gemessen wurde.

Fallbericht

Eine 70-jährige kaukasische Frau mit einer Anamnese, die auf eine Herzklappenerkrankung mit entferntem Herzklappenersatz, Bluthochdruck, chronische Rückenschmerzen mit mehreren Operationen und früherer Medikamentenüberdosierung und entferntem Alkoholmissbrauch hinwies, wurde in ihrer Wohnung auf dem Boden liegend aufgefunden, als ein Nachbar den Gesundheitszustand überprüfte. Sie war wach, aber verwirrt, klagte über einen trockenen Mund und gab an, seit dem frühen Morgen auf dem Boden gelegen zu haben. In ihrer Nähe wurde eine leere Wodkaflasche gefunden, und sie war urininkontinent. Sie wurde in ein nahe gelegenes Krankenhaus gebracht, wo man feststellte, dass sie afebril (37,2 °C), normotensiv (130/101 mmHg), tachykard (104 Schläge pro Minute) und tachypnoisch (22 Atemzüge pro Minute) war. Die ersten Laboruntersuchungen ergaben eine erhöhte Anzahl weißer Blutkörperchen, leicht erhöhte Blut-Harnstoff-Stickstoff- (BUN) und Kreatinin-Werte sowie eine metabolische Azidose mit Anionenlücke. Eine Röntgenaufnahme des Brustkorbs ergab den Verdacht auf eine Lungenentzündung der rechten Lunge, eine CT-Aufnahme des Kopfes ergab kein Trauma. Kurz nach ihrer Rückkehr von der radiologischen Untersuchung erlitt sie einen Herz-Lungen-Stillstand und konnte nicht erfolgreich reanimiert werden.

Die am folgenden Tag durchgeführte Autopsie ergab eine fettleibige Frau mit einem Gewicht von 168 Pfund und einer Größe von 61 Zoll (BMI = 31,7 kg/m2) mit Anzeichen für einen früheren bioprothetischen Aortenklappenersatz, der keine grobe oder mikroskopische Vegetation aufwies. Aus postmortalen Blutkulturen wurden keine Mikroorganismen isoliert. Es bestand eine leichte systemische Atherosklerose und Hypertonie mit einem vergrößerten und dilatierten Herzen (450 g). Der Mageninhalt bestand aus 40 cm³ dicker, braun-gelber Flüssigkeit ohne Fremdkörper oder nachweisbare Tabletten. Es lagen keine Verletzungen vor, mit Ausnahme von kardiopulmonalen Wiederbelebungsmaßnahmen im Zusammenhang mit vorderen Rippenfrakturen. Weder grob noch mikroskopisch war eine Lungenentzündung zu erkennen.

Eine femorale Blutprobe von 50 ml wurde bei der Aufnahme des Leichnams im Büro des Gerichtsmediziners (∼3 h nach dem Tod) durch eine transkutane Entnahme gewonnen. Weitere toxikologische Proben, die bei der Autopsie (∼20 h nach dem Tod) entnommen wurden, waren: Glaskörper, Mageninhalt, Lebergewebe und Urin. Es wurde kein zentrales Blut entnommen. Die von den Rettungskräften am Unfallort gesammelten Medikamente/Behältnisse sind in Tabelle I aufgeführt.

Experimental

Post-mortem Probenentnahme

Femoralblut wurde ∼3 h nach dem Tod wie oben beschrieben entnommen. Glaskörper, Urin, Leber und Mageninhalt wurden zum Zeitpunkt der Autopsie ∼20 Stunden nach dem Tod entnommen. Alle Proben wurden bis zur Analyse gekühlt.

Toxikologische Analyse

Das postmortale Femoralblut wurde auf Alkohol und flüchtige Verbindungen (GC-FID Headspace), Kohlenmonoxid (UV-Vis), Ethylenglykol (GC-MS) untersucht, gängige Missbrauchsdrogen mittels ELISA (Amphetamin, Barbiturate, Benzodiazepine, Cannabinoide, Kokain/Metaboliten, Fentanyl, Methamphetamin, Methadon, Opiate, Oxycodon/Oxymorphon und Phencyclidin) (Immunalysis Inc., Pomona, CA), ein Standard-Screening auf saure/neutrale Drogen nach einer Flüssig-Flüssig-Extraktion, die der von Lo et al. (7) veröffentlichten entspricht, und ein Standard-Screening auf alkalische Drogen mittels GC-MS nach einer Flüssig-Flüssig-Extraktion, die der von Foerster und Mason (8) veröffentlichten entspricht. Positive Ergebnisse wurden durch nachfolgende und spezifische Techniken bestätigt und quantifiziert.

Materialien

Lösungsmittel; Methanol wurde von EMD Chemicals (Deutschland) bezogen, OmniSolv grade wurde über VWR International (Randor, PA) und JT Baker über Fisher Scientific (Hampton, NH) bezogen, Acetonitril (20%) in Wasser von EMD (Deutschland) wurde von Fisher Scientific (Hampton, NH) bezogen, n-Butylchlorid wurde von EMD Chemicals (Deutschland), OmniSolv grade wurde über VWR International (Randor, PA) bezogen, 80:20 Wasser-Acetonitril, 5 mM Ammoniumbicarbonat (Fluka) und 0.2% Essigsäure in Acetonitril (Sigma) wurden von Sigma (St. Louis, MO) bezogen. Konzentriertes Ammoniumhydroxid (NH4OH), konzentrierte Salzsäure (HCl) und 0,5 M Schwefelsäure (H2SO4) wurden von JT Baker über Fisher Scientific (Hampton, NH) bezogen und (1% v/v) methanolische HCL wurde intern hergestellt.

Positivkalibratoren/Kontrolle: Diphenhydramin wurde von Cerilliant (Round Rock, TX) bezogen. Diphenhydramin-Kontrolle aus zweiter Quelle, hergestellt in Methanol von Lipomed (Cambridge, MA). Interner Standard: Diphenhydramin-d3, hergestellt von Cerilliant (Round Rock, TX), zubereitet in Methanol. Positive Kalibratoren/Kontrollen: Cyclobenzaprin, bezogen von Cerilliant (Round Rock, TX). Zweite Ausgangskontrolle von Lipomed (Cambridge, MA), hergestellt in Methanol. Interner Standard: Cyclobenzaprin-d3 von Toronto Research (North York, ON, Kanada) in Methanol.

Methoden

Alkalisches Drogenscreening

Unter Verwendung von Mepivacain als internem Standard und einer modifizierten Flüssig-Flüssig-Extraktion, die der von Foerster und Mason (8) veröffentlichten ähnelt, wurden die Fallprobe und die entsprechenden Kontrollen mittels GC-MS im Full-Scan-Modus analysiert. Diphenhydramin, Cyclobenzaprin und Duloxetin wurden auf der Grundlage der relativen Retentionszeit und der Full-Scan-Massenspektren identifiziert.

Die präsumtive Identifizierung von Analyten durch MS im Full-Scan-Modus umfasst eine Retentionszeit-Übereinstimmung (RRT) im Vergleich zu einem Referenzstandard und eine Bibliotheksübereinstimmung, die mindestens die drei häufigsten Ionen in angemessenen Anteilen enthält.

Diphenhydramin und Cyclobenzaprin wurden intern quantifiziert. Das Femoralblut, der Glaskörper, die Leber, der Urin und der Magen wurden zur Quantifizierung von Duloxetin an NMS Laboratories geschickt.

Diphenhydramin-Quantifizierungsanalyse (GC-MS SIM)

Diphenhydramin wurde mit einem deuterierten internen Standard und einem modifizierten Extraktionsverfahren nach Foerster (8) gemessen. Kalibratoren von Cerilliant (Round Rock, TX) und Kontrollen von Lipomed (Cambridge, MA) wurden in Methanol aus 1,0 mg/mL Standards hergestellt. Diphenhydramin-d3 wurde von Cerilliant (Round Rock, TX) bezogen. Die Analyse wurde mit einem Gaschromatographen Agilent Technologies 7890A und einem inerten XL MSD Agilent Technologies 5975C durchgeführt. Die analytische Säule war eine HP-1 MS (15 m, 0,25 mm Durchmesser und 0,25 µm Dicke) mit Helium als Trägergas (0,9 mL/min). Der Ofen wurde für 1 Minute auf eine Anfangstemperatur von 100°C programmiert und dann mit einer Rampe von 20°C/min auf 320°C gebracht. Die überwachten Ionen für Diphenhydramin waren 58,1 m/z (Quantifizierungsion) und 73,0 m/z; für Diphenhydramin-d3 61 m/z (Quantifizierungsion) und 76 m/z. Eine Sechs-Punkte-Kalibrierung wurde aus den Stammstandards im Bereich von 20 bis 750 ng/ml mit einer 400 ng/ml-Kontrolle erstellt.

Cyclobenzaprin-Quantifizierungsanalyse (LC-MS-MS dynamic multiple reaction monitoring, DMRM)

Cyclobenzaprin wurde mit einem deuterierten internen Standard und einem modifizierten Foerster (8)-Extraktionsverfahren gemessen. Kalibratoren von Cerilliant (Round Rock, TX) und Kontrollen von Lipomed (Cambridge, MA) wurden in Methanol aus 1,0 mg/mL Standards hergestellt. Cyclobenzaprin-d3 wurde von Toronto Research (North York, ON, Kanada) erworben. Die Analyse erfolgte mittels LC-Tandem-Massenspektrometrie (MS-MS), bestehend aus einem Agilent 6410 LC-Triple-Quadrupol-Massenspektrometer (Santa Clara, CA), das mit Elektrospray-Ionisierung (ESI) im positiven Modus betrieben wurde, und einem Agilent 1290 Infinity HPLC-System. Die Chromatographie wurde mit einer Waters X-Bridge BEH Phenyl-Säule (2,1 × 50 mm × 2,5 µm) mit Gradientenelution durchgeführt. Die mobilen Phasen bestanden aus 5 mM Ammoniumbicarbonat (pH 10) in DI-Wasser (mobile Phase A) und 0,2 % Essigsäure in LC-MS-Grade Acetonitril (mobile Phase B). Die Flussrate beträgt 0,6 mL/min. Der Gradient der mobilen Phase betrug 0,0-9,0 min, wobei die mobile Phase B von 25 auf 50 % anstieg; bei 9,0-9,1 wurde die mobile Phase B auf 75 % erhöht und bis 10,5 min isokratisch gehalten, gefolgt von einer 2-minütigen Äquilibrierungsphase nach der Injektion. Das Injektionsvolumen betrug 4 µL, und die Säulentemperatur wurde auf 55°C gehalten. Das Massenspektrometer wurde im ESI-Modus mit Stickstoffgas unter folgenden Bedingungen betrieben: Temperatur, 350°C; Gasflussrate, 8 L/min; Zerstäubergasdruck, 45 psi; Kapillarschnittstellenspannung, 1.500 V; delta EMV +20; die Polarität war positiv. Die überwachten Ionen für Cyclobenzaprin waren 276,2 m/z > 84,1 m/z (Quantisierungsion), 276,2 m/z > 58,2 m/z und 276,2 m/z > 231,1; für Cyclobenzaprin-d3 279,2 m/z > 87,1 m/z (Quantisierungsion) und 279,2 m/z > 61,2 m/z. Eine Sechs-Punkte-Kalibrierung wurde aus den Stammstandards im Bereich von 20 bis 1.500 ng/mL mit drei Kontrollstufen erstellt.

Duloxetin-Quantifizierungsanalyse (LC-MS-MS) bei NMS Labs

Duloxetin wurde unter Verwendung eines deuterierten internen Standards mit Proteinausfällung mittels einer Zinksulfatlösung gemessen. Kalibratoren und Kontrolllösungen wurden in Methanol aus 1,0 mg/mL-Standards hergestellt, die von Cerilliant (Round Rock, TX) bezogen wurden. Duloxetin-d4 wurde von Eli Lilly & Co. (Indianapolis, IN). Die Analyse wurde mit einem Waters TQD Tandem-Massenspektrometer (Milford, MA) und einem Waters Acquity Ultra Performance LC-System durchgeführt. Die verwendete Säule war eine Phenomenex Synergi Hydro-RP (2,0 × 50 mm, 2,5 µm) (Torrance, CA) mit einer Thermo Aquasil C18, 2,1 × 10 mm, 5,0 µm Vorsäulenschutzkartusche (Bellefonte, PA). Die überwachten Ionen für Duloxetin-d4 waren 302,1 m/z > 46,9 m/z (Quantifizierungsion) und 302,1 m/z > 158 m/z; und für Duloxetin 298 m/z > 43,8 m/z (Quantifizierungsion) und 298 m/z > 154 m/z. Aus der Standard-Stammlösung wurde eine Sechs-Punkte-Kalibrierung im Bereich von 3,0 bis 300 ng/mL erstellt. Die Bestimmung von Duloxetin in Urin, Lebergewebshomogenat, Mageninhalt und Glaskörper wurde unter Verwendung von zwei Standardzugabestufen für jede Probe durchgeführt.

Ergebnisse

Das alkalische Drogenscreening ergab das Vorhandensein von Diphenhydramin, Cyclobenzaprin und Duloxetin. In Tabelle II sind die quantitativen Ergebnisse aufgeführt.

Diskussion

Die Todesursache in diesem Fall wurde als eine gemischte Medikamententoxizität von Duloxetin, Cyclobenzaprin und Diphenhydramin ermittelt. Die wichtigste Komponente der Toxizität war das Duloxetin. Interessanterweise wurde die anfängliche Beschwerde des Verstorbenen über „Mundtrockenheit“, die zwar unspezifisch war, als eine Nebenwirkung der Duloxetin-Therapie beschrieben (9), wahrscheinlich aufgrund seiner noradrenergen Wirkungen.

Duloxetin ist ein relativ neues Medikament, und in der Literatur gibt es nur wenige Berichte über Überdosierungen und Todesfälle in diesem Zusammenhang. In einer Übersichtsarbeit aus dem Jahr 2010 legten Vey und Kovelman Post-mortem-Daten zu sechs Todesfällen vor, bei denen Duloxetin entweder allein oder in Verbindung mit anderen Medikamenten verabreicht wurde (4). Die in diesen Fällen berichteten Konzentrationen wurden alle aus zentralem Blut gewonnen, wobei die höchste Duloxetin-Konzentration (2,5 mg/L) weniger als die Hälfte der Konzentration betrug, die im vorliegenden Fall im peripheren Blut gefunden wurde (6,1 mg/L). Vey geht in seiner Arbeit auch auf die Frage der postmortalen Umverteilung ein und zitiert ein von Anderson et al. (6) ermitteltes Duloxetin-Verhältnis von 1,98 zwischen zentralem und femoralem Blut. In Anbetracht dessen ist es möglich, dass die in unserem Fall gefundene Konzentration fast sechsmal so hoch ist wie der höchste gemeldete Wert. Leider wurde im vorliegenden Fall keine zentrale Blutprobe zur Untersuchung entnommen.

Im vorliegenden Fall wurden auch eine Reihe anderer Flüssigkeiten und Gewebeproben analysiert. Obwohl die untersuchten Proben (Lebergewebe, Mageninhalt, Urin und Glaskörper) denen ähnlich waren, die in der Arbeit von Anderson et al. (6) aus dem Jahr 2006 untersucht wurden, veranschaulicht unser Bericht die Konzentrationen in verschiedenen Geweben bei einer Überdosierung/Toxizität. Im Gegensatz dazu beschrieb Anderson 12 Fälle, in denen Duloxetin in Post-mortem-Proben nachgewiesen wurde und nicht als einzige Todesursache in Frage kam. Ähnliche Ergebnisse meldeten Pilgrim et al. 2014 in einer Übersicht über die Prävalenz von Duloxetin in gerichtsmedizinischen Todesfalluntersuchungen (3). Sie berichten von Duloxetin-Werten in 34 Todesfällen mit postmortalem Femoralblut zwischen 0,01 und 1,42 mg/L mit einem Durchschnitt von 0,14 mg/L. Neunzehn dieser Todesfälle wurden auf die Toxizität des Arzneimittels zurückgeführt, jedoch nicht speziell auf Duloxetin. In einem Fallbericht über einen duloxetinbedingten Todesfall wurde ein Urinspiegel von 670 µg/L (0,67 mg/L) in Verbindung mit einer postmortalen femoralen Blutkonzentration von 910 µg/L (0,91 mg/L) festgestellt (10). Mit diesen Ergebnissen und unserem aktuellen Bericht wird der Bereich der therapeutischen und toxischen Duloxetin-Konzentrationen immer klarer definiert.

Schlussfolgerung

Die hier vorgestellte postmortale Fallstudie weist die höchsten Duloxetin-Konzentrationen auf, die bisher in einer Vielzahl von Ausgangsproben gefunden wurden. Diese Ergebnisse korrelieren gut mit dem hohen Verteilungsvolumen, das Duloxetin bekanntermaßen aufweist. Trotz der Duloxetin-Spiegel aus zahlreichen Quellen ist das komplexe pharmakologisch-toxikologische Profil von Duloxetin nach wie vor nicht vollständig bekannt. Mit dem Auftreten dieses und anderer Post-mortem-Fälle ist es wahrscheinlich, dass Duloxetin bei der Feststellung der Todesursache ein wichtigerer Faktor sein wird. Daher wird es für Toxikologen und forensische Pathologen wichtig sein, die Spannbreite der Duloxetinwerte in Blut und anderen toxikologischen Proben besser zu verstehen.

Danksagung

Die Autoren danken den folgenden Personen für ihre technische Unterstützung bei der Analyse dieser Proben: Amanda Cooke, Thanh Huynh, Anthony Rodriguez, Justin Spatafore, Jennifer Turri und Jackie Venarchick.