Quantitative Estimation of Catechol/Methylcatechol Pathways in Human Phenytoin Metabolism

Summary: A gas-liquid chromatographic (GLC) assay utilizing an on-column methylation technique has been developed to assay urinary concentration of a phenytoin (5,5-diphenylhydantoin, PHT) metabolite, 5-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-5-phenylhydantoin (MCAT). Assay of MCAT in 35 24-h urine samples from patients receiving chronic phenytoin (PHT) therapy indicated that 0.3–4.0% of the daily dose could be accounted for as MCAT. The GLC assay was specific for MCAT, and provided a minimal estimate of the fraction of the PHT dose being metabolized via the catechol/MCAT route. Multiple regression analyses indicated that the amount of urinary MCAT was dependent on the quantities of both dihydrodiol (DHD) and p-phenolic (p-HPPH) metabolites. Oxidative pathways involving both DHD and p-HPPH as substrates appear to be responsible for catechol/MCAT production. RESUME Un dosage par chromatographic gaz-liquide (GLC) utilisant une technique de methylation sur colonne a ete mis au point pour le dosage urinaire ďun metabolite de la phenytoine (5,5-diphenylhydantoine, PHT), la 5-(4-hydroxy-3-methoxy-phenyl)-5-phenylhydantoine (MCAT). Le dosage de la MCAT dans 35 prelevements des urines de 24 heures chez des patients traites au long cours par PHT a montre que 0.3 a 4.0% de la dose quotidienne etaient retrouves sous forme de MCAT. Le dosage par GLC s'est montre specifique de la MCAT et a fourni une estimation minimale de la fraction de PHT metabolisee par la voie catechol/MCAT. Les analyses de regression multiple ont montre que la quantite de MCAT urinaire dependait des quantites de metabolites dihydrodiol (DHD) et p-phenolique (p-HPPH). Les voies metaboliques impliquant a la fois DHD et p-HPPH semblent etre responsables- de la production de catechol/MCAT. RESUMEN Para determinar las concentraciones urinarias de un metab-olito de la Fenitoina (55-Difenilhidantoina, PHT), la 5-(4-Hidroxi-3-Metoxi-Fenil)-5-Fenilhidantoina (MCAT), se hade-sarrollado una tecnica de cromatografia de gas-liquido (GLC) utilizando una metilacion en columna. La determination de la MCAT en 35 muestras de orina de 24 horas de pacientes que recibian Fenitoina cronica (PHT) indico que del 0.3 al 4.4% de la dosis diaria de PHT puede ser interpretada como MCAT. La GLC resulto ser especifica para la MCAT y proportiono una estimateon minima de la fraccion de la dosis de PHT que se metaboliza a traves de la ruta de Catecol/MCAT. Analisis de regression multiple indicaron que la cantidad de MCAT en orina dependia de las cantidades de ambos metabolitos: Dihidrodiol (DHD) y P-fenolico (P-HPPH). Las vias oxidativas que afectan al DHD y al P-HPPH actuando como sustratos, parece ser re-sponsables de la produccion del Catecol/MCAT. ZUSAMMENFASSUNG Zur Bestimmung der Urinkonzentration von 5-(4-Hydroxy-3-Methoxy-Phenyl)-5-Phenylhydantoin (MCAT) als Abbau-produkt von Phenytoin im Urin wurde mit einem Gasflussigkeits-chromatographischen Assay nach Methylierung auf der Saule entwickelt. Die Analyse des 24-Stunden-Urins von 35 Patienten unter chronischer Phenytoin-Therapie erbrachte 0.3 bis 4% der Tagesdosis als MCAT. Der Assay war fur MCAT spezifisch und erbrachte eine minimale Schatzung des Anteils von Phenytoin, der uber den Katechol-MCAT-Weg metabolisiert wurde. Eine multiple Regressionsanalyse ergab, das die MCAT-Menge im Urin sowohl von dem Betrag an Dihydrodiol (DHD) als auch p-Phenol-(p-HPPH) Metaboliten abhangt. Oxydative Abbauwege mit DHD und p-HPPH als Substrat scheinen fur die Kate-chol-MCAT-Produktion verantwortlich zu sein.