Untersuchungen zur in vivo und in vitro Fototoxizität von Hydrochlorothiazid

Abstract

Einleitung Pharmakoepidemiologische Studien assoziierten die langjährige Einnahme von Hydrochlorothiazid (HCT) mit einer erhöhten Auftretenswahrscheinlichkeit von Hautkrebs (vor allem nicht-melanotischem Hautkrebs). Dies hatte zur Folge, dass die Anzahl an Verschreibungen von HCT signifikant zurückgingen, ohne, dass es einen ausreichenden Ersatz durch andere, ähnlich wirksame Substanzen gegeben hatte. Da HCT eines der am häufigsten verordneten Antihypertensiva ist und das häufigste in Fixkombinationen vorkommende Diuretikum ist, hat der Rückgang mutmaßlich zu einer vorübergehenden Verschlechterung der Blutdruckkontrolle vieler Patienten mit arterieller Hypertonie und Herzinsuffizienz geführt. Jedoch beruhen die Assoziationen auf epidemiologischen Analysen und randomisierte, kontrollierte Studien fehlen bisher. Ob HCT möglicherweise über fotosensibilisierende und fototoxische Effekte Hautkrebs verursacht, ist gegenwärtig unzureichend verstanden. Daher untersuchten wir erstmalig in einem randomisierten und kontrollierten Design die fotosensibilisierenden und fototoxischen Eigenschaften von HCT bei gesunden Probanden. Um die möglichen pathophysiologischen Prozesse genauer zu untersuchen, wurden zudem eine Reihe von Experimenten durchgeführt, in denen humane Keratinozyten mit HCT und ultraviolettem Licht (UV-Licht) behandelt wurden. Material und Methoden Insgesamt 30 freiwillige gesunde Probanden wurden in die HCTox Studie eingeschlossen und in einem Verhältnis von 2:1 entweder in die HCT- oder die Placebogruppe randomisiert. Probanden nahmen entweder 25 mg HCT täglich für 15 Tage (375 mg kumulativ) oder ein Placebo ein. Die Lichtempfindlichkeit wurde mittels Lichttreppe bestimmt, der Blutdruck seriell gemessen, Serum Vitamin D-Spiegel und andere Laborparameter erhoben und mittels toxikologischer Analysen die Adhärenz der Probanden gemessen. Ferner wurde die Ausscheidung von Pyrimidindimeren, Abbauprodukten der Nukleotidexzisionsreparatur, im Urin der Probanden als Folge von Ganzkörperbestrahlungen bestimmt. Zusätzlich wurden in präklinischen Experimenten humane Keratinozyten mit HCT behandelt und mit ultraviolettem Licht Typ B (UVB) bestrahlt. Die Zellen wurden dann auf die Expression von proinflammatorischen Markern (IL-6, TNFα), apoptotischen Markern (Bax, Bak), Mediatoren reaktiver Sauerstoffspezies (SOD-1, Catalase) und onkogener Proteine (p53, phospho-p53) mittels Western Blot oder real-time Polymerasekettenreaktion (rt-PCR) untersucht. Ergebnisse Alle Teilnehmer waren adhärent zur Studienmedikation, was mittels toxikologischer Analysen von Blut, Urin und Speichel nachgewiesen werden konnte. Es kam nicht zu Änderungen der Fotosensibilität (minimale Erythemdosis - MED) der Haut der Probanden im Wellenlängenbereich von ultraviolettem Licht Typ A (UVA) oder UVB (MED-UVA: HCT Δ=0,0 J/cm2 vs. Placebo Δ=0,0 J/cm2; Intergruppenvergleich p=0,99; MED-UVB: HCT Δ=0,0 J/cm2 vs. Placebo Δ=0,2 J/cm2; Intergruppenvergleich p=0,06). Es konnten keine Pyrimidindimere im Urin der Probanden beider Gruppen nachgewiesen werden. Der systolische Blutdruck (SBP) nahm in der HCT und der Placebo-Gruppe signifikant ab (HCT Δ=-5,2 mmHg vs. Placebo Δ=-5,4 mmHg), allerdings war der Unterschied zwischen den Gruppen nicht signifikant (Intergruppenvergleich p=0,94). Der diastolische Blutdruck (DBP) nahm ebenfalls in beiden Gruppen ab. In der HCT-Gruppe kam es zu einer signifikanten Senkung des DBP, in der Placebo-Gruppe nicht (HCT Δ=-4,3 mmHg vs. Placebo Δ=-1,9 mmHg). Der Unterschied zwischen den Gruppen war ebenfalls nicht signifikant (Intergruppenvergleich p=0,34). Die Serum Vitamin D-Spiegel stiegen in beiden Gruppen an (HCT Δ=3,1 ng/ml vs. Placebo Δ=1,2 ng/ml; Intergruppenvergleich p=0,52). Die in vitro Behandlung der humanen Keratinozyten mit HCT führte nicht zu einer Änderung der Expression von p53, phospho-p53 (pp53), Bax, Bak, SOD-1 und Catalase. Vorversuche zeigten, dass eine alleinige UVB-Bestrahlung in HaCaT-Zellen zur vermehrten mRNA Expression von inflammatorischen Markergenen (IL-6, TNFα) führte. Eine Kombination aus einer HCT-Therapie und einer UVB-Bestrahlung resultierte nicht in einer potenzierten Proteinexpression antioxidativer (SOD-1, SOD-2, Catalase) und onkogener Marker-Proteine (p53, pp53, SOD-1, Catalase, Bax, Bak). Fazit In dieser klinischen Studie und den präklinischen Experimenten war eine Kombination aus HCT und UVB-Bestrahlung nicht mit fototoxischen oder fotosensibilisierenden Effekten in gesunden Probanden assoziiert. Es konnten keine Änderungen der Fotosensibilität im UVA- oder UVB-Bereich und keine DNA-Schäden nachgewiesen werden. Weitere Studien mit größeren Fallzahlen und längerer Nachbeobachtung sind notwendig, um die kutane Sicherheit von HCT zu evaluieren.

Introduction Pharmacoepidemiologic studies associated the use of the diuretic hydrochlorothiazide (HCT) with an increased incidence of skin cancer, especially non-melanoma skin cancer, resulting in a decrease of HCT prescriptions, which in turn possibly lead to worsening of blood pressure control in a relevant proportion of patients. Whether HCT causes skin cancer remains elusive. Hence, we aimed to examine the photosensitive and phototoxic potential of HCT in vivo in a randomized, double-blind, placebo-controlled trial. To further explore the pathophysiologic mechanisms of carcinogenesis and phototoxicity caused by HCT in vitro, we conducted a series of laboratory experiments. Methods Thirty healthy, normotensive, adult volunteers were randomized in a 2:1 ratio to either HCT 25 mg daily or placebo once daily for 15 days. The skin photosensitivity by phototesting, office blood pressure, serum 25-hydroxyvitamin D (25(OH)D) status and urinary excretion of pyrimidine dimers by ultra-high-performance liquid chromatography-high resolution mass spectrometry (UHPLC-HRMS/MS) following whole-body irradiation were assessed. To further assess the pathophysiologic mechanisms of possibly HCT induced photosensitivity, human keratinocytes (HaCaT) were incubated with HCT for 1 hour, and then irradiated with UVB. RT-PCR and western blots were performed to analyze proteins reducing reactive oxygen species (SOD-1, Catalase), apoptosis (Bax, Bak), inflammation (Il-6, TNFα), and carcinogenesis (p53, pp53). Results All 30 participants were adherent to the protocol, as confirmed by UHPLC-HRMS/MS analysis of oral fluid, urine, serum, and plasma. Skin photosensitivity (minimal erythema dose - MED) to exposure to UVA did not change in both groups. MED-UVB did not change in the HCTgroup, however MED-UVB decreased numerically in the placebo group, albeit intergroup differences showed no statistical significance (MED-UVB: HCT Δ=0,0 J/cm2 vs. placebo Δ=0,2 J/cm2; p=0,06). No pyrimidine dimers were detected in either group. SBP decreased in both groups (HCT Δ=-5,2 mmHg vs. placebo Δ=-5,4 mmHg; intergroup difference p=0.94), as did DBP (HCT Δ=-4,3 mmHg vs. placebo Δ=-1,9 mmHg; intergroup difference p=0,34). Serum 25(OH)D increased in both groups (HCT Δ=3,1 ng/ml vs. placebo Δ=1,2 ng/ml; intergroup difference p=0,52). No adverse events related to the study medication were reported. In vitro, HCT and DMSO alone did not increase the expression of inflammatory proteins (IL- 6, TNFα) or tumor suppressor proteins (p53, pp53). Moreover, HCT in combination with a high intensity burst of UVB irradiation did not cause increased expression of inflammatory proteins and reactive oxygen species. Conclusions HCT did not appear to be associated with increased photosensitivity for UVA or UVB irradiation in this small study of healthy volunteers compared with placebo. No relevant DNAdamages as measured by UHPLC-HRMS/MS could be detected in either group. HCT alone was not associated with increased inflammation, formation of proteins mediating reactive oxygen species, or proteins mediating carcinogenesis in human keratinocytes. The combination of a UVB burst and HCT, was not associated with an increase in inflammatory markers. Future studies with langer sample size and longer follow-up duration are required to finally assess the cutaneous safety of HCT.