title: Thrombin-Generierung durch Asparaginase
title: Thrombin generation by asparaginase
Creators: name: Chalkitis, Danuta
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2012
Subjects: Thrombin
Asparaginase
Medizin, Gesundheit
RECA
SC200

description: The bacterial enzyme asparaginase
      is an important antineoplastic drug used for the treatment of
      a variety of lymphoproliferative disorders and lymphomas, in
      particular acute lymphoblastic leukemia. Its capacity to
      modulate the plasmatic coagulation is a known clinical
      complication. As a side effect the asparaginase might
      pathologically activate or inactivate the intrinsic
      coagulation. The aim of the present research work is to
      analyze the action of different asparaginase drugs on the
      plasmatic thrombin generation in 118 individual normal plasma
      samples using the new ultra specific, ultra-sensitive and
      precise thrombin generation test recalcified coagulation
      activity assay (RECA). Three different asparaginases were
      utilized for the laboratory analytical experiments; two
      native Escherichia coli (E. coli) asparaginases and an E.
      coli asparaginase coupled to polyethylene glycol
      (PEG-asparaginase). The two native E. coli asparaginases only
      differed in their time of production (the first lot produced
      would be referred to as the old lot, whereas the second lot
      produced would be called the new lot). The RECA diagnosed the
      coagulation modulating (especially the prothrombotic) power
      of the present asparaginases. Therefore, the approximate
      (approx.) 200 % stimulatory concentration (SC200) or the
      approx. 50 % inhibitory concentration (IC50) was determined.
      The SC200 is the plasmatic asparaginase concentration that
      results in 200 % of the original thrombin generation. The
      IC50 is the asparaginase concentration that results in only
      50 % of the original thrombin generation. The supplemented
      plasmas became procoagulant or anticoagulant, or stayed
      resistant to hemostasis modulation by asparaginase. The old
      lot asparaginase was procoagulant in every plasma sample with
      approx. SC200-values of 5.8 ± 5.4 unit per milliliter (U/ml)
      (mean value ± 1 standard deviation) [MV ± 1 SD]. By contrast,
      only 51 % of the plasma samples that were supplemented with
      the new lot asparaginase became procoagulant, 24.5 % of the
      supplemented plasmas had a combination of SC200 and IC50
      (depending on coagulation reaction time), 21 % had just an
      IC50 (MV = 6 U/ml) and 3,5 % of the plasmas were resistant
      towards modulation of coagulation. This means that the new
      lot has less thrombotic potential compared to the old one. In
      contrast the analyzed IC50-values point out that it could
      have an anticoagulant effect on the plasmatic blood
      coagulation of the individual patient, which could lead to
      bleeding complications. The PEG-asparaginase has been
      described as a modified molecule of asparaginase with less
      side effects than unmodified native asparaginase. The
      comparative plasma samples supplemented with both
      asparaginase preparations demonstrated no difference between
      the native E. coli asparaginase and the PEG-asparaginase with
      regard to the blood coagulation. The approx. SC200-values of
      both asparaginases correlated with a correlation coefficient
      greater than 0.9 . This high correlation and the similar mean
      values indicated, that respective plasmatic thrombin
      generation the rather expensive modified PEG-asparaginase
      behaved similar as the native asparaginase. Thus the
      hemostatic system of every patient responds individually to
      certain asparaginase preparations. Using the RECA, the
      patient’s individual coagulation triggering response to
      asparaginase can be previewed and the drug dosage could be
      adjusted: it is suggested to diagnose the patient´s
      individual coagulation response to bacterial asparaginase
      prior to and during the administration of the drug. Patients
      with an increased risk for asparaginase-induced thrombosis
      should be treated with prophylactic to therapeutic
      concentrations of low molecular weight heparin
      (LMWH).
description: Das bakterielle Enzym Asparaginase
      ist ein sehr effektives Zytostatikum in der Therapie
      lymphoproliferativer Erkrankungen. Die Eigenschaft des
      Enzyms, die plasmatische Blutgerinnung zu verändern, ist eine
      bekannte klinische Komplikation. Nebenwirkungen der
      Asparaginase können sowohl Blutungen als auch disseminierte
      intravaskuläre Thrombosen sein. Das Ziel der vorliegenden
      laboranalytischen Arbeit war es, die Auswirkungen
      unterschiedlicher Asparaginasen auf die plasmatische
      intrinsische Thrombin-Generierung in 118 individuellen
      normalen Plasmaproben mittels eines neuen hochsensitiven,
      hochspezifischen Thrombin-Generierungstests, dem „recalcified
      coagulation activity assay“ (RECA) zu bestimmen. Für die
      Versuche wurden drei verschiedene Asparaginasen verwendet;
      zwei native E. coli Asparaginasen, die sich nur in ihrem
      Herstellungs- datum unterschieden (alte Charge/neue Charge)
      und eine modifizierte Form der Asparaginase, die
      Polyethylenglykol (PEG)-Asparaginase, eine E. coli
      Asparaginase gekoppelt an Polyethylenglykol. Mit Hilfe des
      RECA wurden die Auswirkungen (besonders die prothrombotische)
      der jeweiligen Asparaginasepräparation auf die plasmatische
      Gerinnung ermittelt. Dafür wurde für jedes normale Plasma die
      approximative 200 % stimulatory concentration (approx. SC200)
      oder die approximative 50 % inhibitory concentration (approx.
      IC50) bestimmt. Die approx. SC200 ist die
      Asparaginasekonzentration, bei der 200 % der
      Thrombin-Generierung von unsupplementiertem Plasma erreicht
      werden. Die approx. IC50 ist die Asparaginase-Konzentration,
      bei der nur noch 50 % der Thrombin-Generierung von
      unsupplementiertem Plasma erreicht werden. Die
      supplementierten Plasmen verhielten sich prokoagulatorisch,
      antikoagulatorisch oder Gerinnungs-resistent hinsichtlich der
      Hämostase-modulierenden Eigenschaft der Asparaginase. Bei der
      alten Charge Asparaginase zeigten alle Proben uneingeschränkt
      ein prothrombotisches Verhalten mit approx. SC200-Werten von
      5,8 ± 5,4 U/ml (Mittelwert ± 1 Standardabweichung; Bereich: 1
      - 25 U/ml). Im Gegensatz dazu demonstrierten bei der neuen
      Charge nur 51 % der untersuchten Plasmen ein
      prothrombotisches Verhalten, 24,5 % besaßen eine Kombination
      aus IC50 und SC200 (abhängig von der
      Gerinnungs-Reaktions-Zeit), 21 % der Proben verfügten über
      eine alleinige IC50 (Mittelwert = 6 U/ml) und 3,5 % der
      Plasmen erwiesen sich als gerinnungs- modulationsresistent.
      Dies bedeutet, dass die neue Charge Asparaginase im Vergleich
      zur alten weniger thrombogen wirkt. Hingegen deuten die
      ermittelten IC50-Werte jedoch an, dass die neue Charge
      empfindliche Plasmen stark antikoagulieren könnte. Die
      PEG-Asparaginase als modifizierte Form der nativen E. coli
      Asparaginase wird als weniger nebenwirkungsreich beschrieben.
      Hinsichtlich der Gerinnung ergab sich jedoch kein
      signifikanter Unterschied zwischen der nativen E. coli
      Asparaginase und der PEG-Asparaginase. Beide modulierten
      gleichermaßen die Gerinnung. Die approx. SC200-Werte von
      beiden Asparaginasen korrelierten mit einem
      Korrelationskoeffizienten größer 0,9. Diese hohe Korrelation
      und die ähnlichen Durchschnittswerte verdeutlichen, dass sich
      die (teurere) PEG-Asparaginase bezüglich der plasmatischen
      Thrombin-Generierung ähnlich wie die native E. coli
      Asparaginase verhielt. Die Ergebnisse zeigen, dass das
      Hämostase-System jedes Patienten individuell empfindlich auf
      die jeweilige Asparaginasepräparation reagiert. Mit Hilfe des
      RECA kann die individuelle prothrombotische Antwort des
      intrinsischen Gerinnungssystems jedes einzelnen Patienten auf
      Asparaginase vor Gabe bestimmt werden. Es sollte der
      differenzierte Gerinnungsstatus des individuellen Patienten
      und seine Veränderung durch Asparaginase in vitro vor und
      während der Therapie ermittelt werden. So kann insbesondere
      eine prokoagulatorische Tendenz des Zytostatikums auf das
      Patientenplasma diagnostiziert werden. Dies erlaubt vor
      Asparaginase-Gabe Risikopatienten zu erkennen und ggf. mit
      niedermolekularem Heparin prophylaktisch stärker
      entgegenzusteuern.