Effect of valproate dose on formation of hepatotoxic metabolites.

Summary: Valproate (VPA) therapy has been associated with a rare but fatal hepatotoxicity. 4-ene-VPA and 2(E), 4-diene-VPA, unsaturated metabolites of VPA, are hepatotoxins several times more potent than VPA. In a previous study, a dose-dependent excretion of hepatotoxic metabolites was noted in patients receiving VPA. Our study was designed to evaluate the effect of dose on VPA metabolism under controlled conditions. Nineteen healthy volunteers sequentially received three different daily doses of VPA (250, 500, and 1,000 mg). Each dose was given twice daily for 4 days. Urine was collected for one dosage interval (12 h) at steady state for each dose and assayed for 15 VPA metabolites by gas chromatography/mass spectrometry (GCMS). Blood samples were also obtained from eight of the subjects, and VPA was assayed by GCMS. No effect of dose was noted on total plasma clearance. There was a significant dose-dependent decrease in intrinsic hepatic clearance. The intrinsic formation clearance (Clf) of the 4-ene-VPA path-way showed a statistically significant dose-dependent increase (0.22, 0.33, 0.40 ml/h/kg). The corresponding percentage of dose recovered as 4-ene-VPA and its sequential metabolites showed significant dose-dependent increases (0.15, 0.27, 0.62%). The role of VPA dose in the pathogenesis of hepatotoxicity may be more important than was previously believed. Key Words: Valproate–4-ene-VPA formation clearance—Hepatotoxicity—Dose—Drug-induced abnormalities. RESUME Le traitement par valproate (VPA) a ete rendu responsable de cas rares mais letaux d'hepatotoxicite. Le 4-ene-VPA et le 2(F), 4-diene-VPA, qui sont des metabolites non satures du VPA, sont des hepato-toxines beaucoup plus puissantes que le VPA. Dans une etude anterieure, une excretion dose-dependante des metabolites hepato-toxiques a ete notee chez les patients recevant du VPA. L'objet de ce travail a ete d'evaluer l'effet de la dose de VPA sur le metabolisme du VPA en condition controlee. 19 volontaires sains ont recu de facon sequentielle 3 dosages quotidiens differents de VPA (250, 500, et 1,000 mg). Chaque dose etait donnee 2 fois par jour pendant 4 jours. Les urines ont ete recueillies pour un intervalle de dose (12 heures) a l'etat d'equilibre pour chaque dose et ont permis le dosage de 15 metabolites du VPA par chromatographie gazeuse et spectrometrie de masse. Des echantillons de sang ont egalement ete obtenus chez 8 sujets, et le VPA a ete dose selon les memes methodes. Les auteurs n'ont pas trouve d'effet de dose au niveau de la clairance plasmatique totale. Il y avait une diminution significative, dose-dependante, de la clairance hepatique intrinseque. La clairance de formation intrinseque (CLF) de la voie metabolique 4-ene-VPA presentait une augmentation statistiquement significative, dose-dependante (0.22, 0.33, 040 ml/h/kg). Le pourcentage de dose retrouve comme 4-ene-VPA et ses metaolites suivants etait augmente de facon dose-dependante et significative (0.15%, 0.27%, 0.62%). Le role de la dose de VPA dans la pathogenie de l'hepato-toxicite est sans doute plus important qu'on le pense actuellement. RESUMEN La terapia con Valproato (VPA) ha sido asociada con rara, pero fatal hepatotoxicidad. El 4-ene-VPA y el 2(E), 4-diene-VPA metabolitos no saturados del VPA, son hepato-toxinas varias veces mas potentes que el VPA. En previos estudios se ha notado una secretion dosis-dependiente de metabolitos patotoxicos en enfermos que recibian VPA. Nuestro estudio ha sido disenado para valorar el efecto de la dosis sobre el metabolismo del VPA bajo condiciones controladas. Diecinueve voluntarios sanos recibieron 3 dosis diarias diferentes de VPA (250 mg, 500 rng y 1000 mg). Cada dosis se administroi 2 veces diarias durante 4 dias. Se recogio la orina para dosificacion en intervalos de 12 horas, en el estado estable para cada dosis, y se analizaron 15 metabolitos del VPA rnediante espectrometria de cromatografia de gas/masa (GCMS). Las muestras de sangre tambien se obtuvieron en 8 de los sujetos y se analizo el VPA mediante la GCMS. No se observo efecto de dosis en el aclaramiento total plasmatico. Se encontro una reduction significativa, dosis-dependiente, en elaclaramiento hepatico intrinseco. La formacion intrinseca por aclaramiento ((Clf) de la via 4-ene-VPA mostro un increment0 significativo dosis-dependiente (0.22, 0.33, 0.40 mlihikg). El porcentaje de la dosis correspondiente se recobro a medida que el 4-ene-VPA y sus metabolitos secuenciales mostraron un incrernento significativo dosis-dependiente (0.15%, 0.27%,0.62%). El papel de las dosis de VPA en la patogenesis de la hepatotoxicidad puede ser mas importante que previamente considerado. ZUSAMMENFASSUNG Valproat (VPA)-Therapie ist mit einer seltenen, jedoch todlichen Hepatotoxizitat assoziiert. Das 4-ene VPA und das 2(E), 4-diene-VPA, ungesattigte Metaboliten von VPA, sind vielfach starkere Hepatoxine als VPA. In einer vorangehenden Untersuchung wurde eine dosisabhangige Ausscheidung von hepatoxischen Metaboliten bei Patienten unter VPA festgestellt. Unsere Untersuchungen sollte eine dosisabhangige Wirkung auf den VPA-Metabolismus unter kontrollierten Bedingungen evaluieren. Hierzu erhielten 19 gesunde Freiwillige sequentiell 3 unterschiedliche tagliche VPA-Dosen (250 mg, 500 mg und 1000 mg). Jede Dosis wurde 2 × taglich fur 4 Tage gegeben. Urin wurde fur ein Dosisintervall(12 h) im steady state fur jede Dosis gesammelt und auf 15 VPA-Metabolite mit einem gaschromatographischenlmassenspektrometischen Assay untersucht. Von 8 Personen wurden Blutproben untersucht. In der gesamten Plasmaclearance wurde kein Dosiseffekt gefunden. Es gab einen signifikanten dosisabhangigen Abfdl der intrinsischen hepatischen Clearance. Die intrinsische Clearance (CLF) des 4-ene-VPA Abbaus zeigte eine statistisch signifikante dosisabhangige Zunahme (0.22, 0.33 und 0.40 mlihrlkg). Die zugehiirige prozentuale Dosis (als 4-ene-VPA und seine Metabohten) zeigte eine signifikante dosisabhangige Zunahme (0.15%, 0.27% und 0.62%). Die VPA-Dosis spielt in der Pathogenese der Hepatotoxizitat vermutlich eine wichtigere Rolle als bisher angenommen.