Terapeutisk monitorering med plasma anti-Xa aktivitet: Indikationer og fejlkilder

Det skal sikres, at terapeutisk monitorering med blodprøveanalyser har en klinisk effekt fremfor justering ved vanlige kliniske parametre.

Abstrakt

Terapeutisk monitorering med blodprøveanalyser kan have klinisk relevans for lægemidler med variabel farmakokinetik, -farmakodynamik og/eller et snævert terapeutisk område. Det skal dog sikres, at terapeutisk monitorering med blodprøveanalyser har en klinisk effekt fremfor justering ved vanlige kliniske parametre (f.eks. vægt og nyrefunktion). Terapeutisk monitorering ved blodprøveanalyser er en central del af den antikoagulante behandling med ufraktioneret heparin, hvor dosis justeres ved aktiveret partiel tromboplastintid (aPTT). I modsætning til ufraktioneret heparin, har de nyere lav-molekylære heparin præparater en mere forudsigelig farmakokinetik, hvorfor de ikke i samme grad kræver laboratoriemonitorering. Det er snarere undtagelsen end reglen, at disse skal monitoreres ved eksempelvis at analysere plasma anti-Xa aktivitet. Her gennemgås indikationer og potentielle fejlkilder ved terapeutisk monitorering med plasma anti-Xa aktivitet.

Heparin

Heparin er et negativt-ladet glykosaminoglykan, der består af en varierende mængde sammenhængende disakkarider, hvorfor molekylestørrelsen varierer fra 3.000 til 30.000 Dalton1. Heparin binder og aktiverer antitrombin, som primært hæmmer koagulationsfaktor IIa og -Xa, men også andre serin proteaser involveret i koagulationskaskaden. Heparins antikoagulante effekt medieres af en specifik pentasakkarid-sekvens2. Farmakokinetikken for ufraktioneret heparin er variabel og påvirkelig af akutfase reaktanter, da ufraktioneret heparin binder positivt ladede proteiner, endotelceller og makrofager2. I kliniske studier er det vist, at aktiveret partiel tromboplastintid (aPTT)styret behandling med ufraktioneret heparin mindsker risikoen for venøse tromboembolier3. Det har derfor igennem årtier været rekommanderet at dosisjustere behandling med ufraktioneret heparin ved aPTT3

Lav-molekylært heparin fremstilles ved kemisk- eller enzymatisk depolymerisering af heparin til en gennemsnitlig molekylestørrelse på 4.500-5.000 Dalton2. Heparinmolekyler bestående af færre end 18 sakkarider (~5.400 Dalton2) kan i terapeutiske doser ikke mediere bindingen mellem antitrombin og koagulationsfaktor IIa, men stadig mediere bindingen til koagulationsfaktor Xa4 (Figur 1, side 22). Ved behandling med ufraktioneret heparin er ændringer i aPTT næsten udelukkende forårsaget af hæmningen af koagulationsfaktor IIa. Derfor vil lav-molekylære heparin præparater kun have en beskeden (eller ingen) effekt på aPTT2. I stedet er der udviklet alternative analysemetoder til monitorering af lav-molekylære heparin præparater med fokus på hæmningen af koagulationsfaktor Xa.

Heparin binder og aktiverer antitrombin, som primært hæmmer koagulationsfaktor IIa og -Xa, men også andre serin proteaser involveret i koagulationskaskaden.

Anti-Xa aktivitet assays

Plasma koncentrationen af heparin kan måles direkte, men dette har ingen klinisk relevans, da kun omkring 1/3 af heparin i plasma indeholder den specifikke pentasakkaridsekvens med antikoagulant effekt2. Der er i stedet udviklet funktionelle metoder til at bestemme plasmaets evne til at hæmme koagulationsfaktor Xa, da lav-molekylært heparin primært hæmmer koagulationsfaktor Xa. Fælles for analysemetoderne er, at der tilsættes et kendt overskud af koagulationsfaktor Xa, hvorefter plasmaets evne til at hæmme koagulationsfaktor Xa bestemmes enten ved en koagulations baseret-, fluorescens baseret- eller kromogen metode.

efter subkutan administration3. Analysen anvendes også i laboratoriemæssige sammenhænge ved tvivl om plasma indeholder en eksogen (eller endogen) hæmmer af koagulationsfaktor Xa, der kan påvirke de øvrige laboratoriemålinger.

Børn

Det anbefales at monitorere plasma anti-Xa aktivitet ved behandling af børn med lav-molekylære heparin præparater, da børns fysiologi og respons på heparin er anderledes end voksnes. Det er derfor svært at dosisjustere børn med lav-molekylært heparin ved vægt til terapeutisk niveau10

Gravide med særlige risikofaktorer

Den fluorescens-baserede metode er ikke følsom for farveændringer i plasma fra andre substrater og kan benyttes i fuldblod.

Den koagulationsbaserede metode blev først introduceret, men er mindre automatiseret og forbundet med en større usikkerhed end de øvrige analysemetoder, hvorfor metoden kun sjældent benyttes i dag5 Den fluorescensbaserede metode har fordelen, at den ikke er følsom for farveændringer i plasma fra andre substrater og kan benyttes i fuldblod6. Den kromogene metode anses som referencemetoden og bliver hyppigst anvendt, da der findes automatiserede metoder med standardiserede analysekits3,7. Da plasma anti-Xa aktivitet kvantificeringen ved fotometri, så er metoden følsom over for andre substrater, der bidrager med farveændring i plasma herunder hæmolyse, ikteri og lipædimi8

Indikationer for monitorering af lav-molekylær heparin med plasma anti-Xa aktivitet

De fleste patienter, der får lav-molekylære heparin præparater har ikke brug for nogen laboratoriemonitorering3,9. Det kan dog være relevant at monitorere plasma antiXa aktivitet hos personer, hvor doseringen er vanskelig (eksempelvis hos børn, personer med svær overvægt eller gravide med særlige risikofaktorer) eller ved risiko for overdosering (eksempelvis ved nedsat udskillelse pga. svær nedsat nyrefunktion). Ved monitorering måles maksimum koncentrationen, der oftest indfinder 4 timer

I forbindelse med graviditet øges vægt, plasmavolumen og udskillelsen af lav-molekylært heparin, hvorfor det har været foreslået at monitorere behandling med lavmolekylært heparin hos gravide. De seneste guidelines for behandling med lav-molekylært heparin under graviditet har som udgangspunkt ikke anbefalet rutinemæssig anti-Xa aktivitets monitorering, da det ikke har vist klinisk effekt, men en guideline anbefaler at overveje plasma anti-Xa aktivitets monitorering ved antitrombinmangel og tidligere trombofili-relateret venøs tromboemboli7. Ligeledes anbefales det fortsat at monitorere plasma anti-Xa aktivitet hos gravide kvinder med mekanisk hjerteklap på trods af kliniske studier fortsat ikke underbygger en terapeutisk gevinst eller færre blødningskomplikationer7

Det anbefales at monitorere plasma anti-Xa aktivitet ved behandling af børn med lav-molekylære heparin præparater.

Personer med svær overvægt

Personer med overvægt, der får subkutant administreret lav-molekylært heparin har en farmakokinetik, målt ved plasma anti-Xa aktivitet, som forventet11, men personer med svær overvægt synes ofte at få subterapeutiske niveauer af plasma anti-Xa aktivitet ved vægt-justeret doseringer12. Kliniske studier viser ingen terapeutisk effekt af behandling med lav-molekylært heparin ved monitorering med plasma anti-Xa aktivitet13, men på baggrund af manglende data fra personer med svær overvægt, så kan måling af plasma anti-Xa aktivitet have en relevans i denne population.

Personer med svært nedsat nyrefunktion

Det anbefales at monitorere lav-molekylær heparin behandling med plasma anti-Xa aktivitet hos patienter med svært nedsat nyrefunktion (=’kreatininclearence’ ≤30 mL/ min), der ikke modtager dialyse3. Det skyldes, at ’kreatininclearence’ korrelerer med plasma anti-Xa aktivitet3 og patienter med ’kreatininclearence’ ≤30 mL/min har forhøjet plasma anti-Xa aktivitet ved standard terapeutisk dosering med lav-molekylært heparin associeret med øget risiko for større blødning3.

Indikationer for monitorering af ufraktioneret heparin med anti-Xa aktivitet måling

Behandling med ufraktioneret heparin rekommanderes som udgangspunkt at monitoreres med aPTT, da det har vist klinisk effekt3. Anti-Xa aktivitet og aPTT korrelerer dårligt i flere populationer14, og da det synes lettere at opnå laboratoriemæssig styring ved anti-Xa aktivitet fremfor aPTT15, så kan det være, at man bevæger sig mod brugen af anti-Xa aktivitet styret ufraktioneret heparin. Det kræver dog, at der vises en klinisk effekt ved plasma anti-Xa aktivi-tet monitorering samt en større tilgængelighed (og færre omkostninger). Aktuelt findes der dog situationer, hvor det kan være hensigtsmæssigt at monitorere plasma anti-Xa aktivitet fremfor aPTT ved behandling med ufraktioneret heparin:

I) Personer med lupus antikoagulans (pga. forlænget aPTT)3

II) Personer med mangel på koagulationsfaktorer involveret i den kontakt-aktiveret koagulationskaskade3

III) Personer, hvor aPTT ikke responderer på ufraktioneret heparin16

IV) Kritisk syge børn (Det skal især overvejes ved børn yngre end 1 år, da korrelationen mellem anti-Xa aktivitet og aPTT er særligt dårlig i denne population14)

Fejlkilder ved anti-Xa aktivitet assays

Der findes automatiserede og standardiserede kromogene anti-Xa aktivtet assays, men der skal stadig være opmærksomhed på forskelle imellem assays med hensyn til standardisering til heparintype og intra-assay variabilitet ved reagenser og kalibratorer7. Nogle anti-Xa assays tilsætter eksogen antitrombin for at anti-Xa aktiviteten ikke påvirkes af antitrombinmangel. Dette kan medvirke til overestimering af personens antikoagulante aktivitet, hvorfor det bør have skærpet opmærksomhed6.

Anti-Xa aktivitet assays er følsomme for neutralisering af heparin ved frigivelse af blodpladefaktor 4 fra trombocytter, hvorfor prøven opbevares i isvand efter prøvetagning og blodprøver centrifugeres indenfor 1 time17. Som ved andre fotometriske analyser, kan der være interferens ved farvepåvirkning fra andre substrater herunder hæmolyse, ikteri eller lipidæmi3. Direkte orale koagulationsfaktor Xa-hæmmere påvirker anti-Xa assay, hvorfor det kan være problematisk at monitorere heparin behandling med anti-Xa aktivitet assays op til 72 timer efter ophør af direkte orale koagulationsfaktor Xa-hæmmere18

Der findes automatiserede og standardiserede kromogene anti-Xa aktivtet assays, men der skal stadig være opmærksomhed på forskelle imellem assays med hensyn til standardisering til heparintype og intra-assay variabilitet ved reagenser og kalibratorer.

Konklusion

Anti-Xa aktivitet og aPTT korrelerer dårligt i flere populationer, og da det synes lettere at opnå laboratoriemæssig styring ved anti-Xa aktivitet fremfor aPTT, så kan det være, at man bevæger sig mod brugen af anti-Xa aktivitet styret ufraktioneret heparin.

Der findes klinisk evidens for terapeutisk monitorering af ufraktioneret heparin med aPTT, men den kliniske evidens for terapeutisk monitorering med plasma anti-Xa aktivitet er sparsom. Lav-molekylære heparin præparater har en mere forudsigelig farmakokinetik end ufraktioneret heparin, hvorfor monitorering bør være reserveret til tilfælde, hvor det kan være svært at dosere behandlingen (herunder børn, personer med svær overvægt og gravide med særlige risikofaktorer) og/eller ved risiko for overdosering (herunder svært nedsat nyrefunktion).

Heparinmolekyler bestående af færre end 18 sakkarider (~5.400 Dalton) kan i terapeutiske doser ikke mediere bindingen mellem antitrombin og koagulationsfaktor IIa, men stadig mediere bindingen til koagulationsfaktor Xa. Forkortelser: F, koagulationsfaktor. Figuren er lavet med Biorender.com.

Lav-molekylært heparin fremstilles ved kemiskeller enzy-matisk depolymerisering af heparin til en gennemsnitlig molekylestørrelse på 4.500-5.000 Dalton.

Heparinmolekyler bestående af færre end 18 sakkarider (~5.400 Dalton) kan i terapeutiske doser ikke mediere bindingen mellem antitrombin og koagulationsfaktor IIa, men stadig mediere bindingen til koagulationsfaktor Xa.

Referencer

1. Mulloy B, Hogwood J, Gray E, Lever R, Page CP. Pharmacology of Heparin and Related Drugs. Pharmacol Rev. 2016;68(1):76-141. doi:10.1124/ pr.115.011247.

2. Hirsh J, Warkentin TE, Shaughnessy SG, et al. Heparin and low-molecular-weight heparin: mechanisms of action, pharmacokinetics, dosing, monitoring, efficacy, and safety. Chest. 2001;119(1 Suppl):64S-94S. doi:10.1378/chest.119.1_suppl.64s.

3. Hutt Centeno E, Militello M, Gomes MP. Anti-Xa assays: What is their role today in antithrombotic therapy? Cleve Clin J Med. 2019;86(6):417-425. doi:10.3949/ccjm.86a.18029.

4. Oosta GM, Gardner WT, Beeler DL, Rosenberg RD. Multiple functional domains of the heparin molecule. Proc Natl Acad Sci U S A. 1981;78(2):829833. doi:10.1073/pnas.78.2.829.

5. Yin ET, Wessler S, Butler JV. Plasma heparin: a unique, practical, submicrogram-sensitive assay. J Lab Clin Med. 1973;81(2):298-310.

6. Babin JL, Traylor KL, Witt DM. Laboratory Monitoring of Low-Molecular-Weight Heparin and Fondaparinux. Semin Thromb Hemost. 2017;43(03):261269. doi:10.1055/s-0036-1581129.

7. Kjaergaard AB, Fuglsang J, Hvas AM. Anti-Xa Monitoring of Low-Molecular-Weight Heparin during Pregnancy: A Systematic Review. Semin Thromb Hemost. 2021;47(7):824-842. doi:10.1055/s-0041-1726374.

8. Teien AN, Lie M, Abildgaard U. Assay of heparin in plasma using a chromogenic substrate for activated factor X. Thromb Res. 1976;8(3):413-416. doi:10.1016/0049-3848(76)90034-7.

9. Alhenc-Gelas M, Guernic CJL, Vitoux JF, et al. Adjusted Versus Fixed Doses of the Low-Molecular-Weight Heparin Fragmin in the Treatment of Deep Vein Thrombosis. Thromb Haemost. 1994;71(05):698-702. doi:10.1055/s-0038-1642507.

10. Monagle P, Chan AKC, Goldenberg NA, et al. Antithrombotic therapy in neonates and children: Antithrombotic Therapy and Prevention of Throm bosis, 9th ed: American College of Chest Physicians Evidence-Based Clinical Practice Guidelines. Chest. 2012;141(2 Suppl):e737S-e801S. doi:10.1378/ chest.11-2308.

11. Sanderink GJ, Le Liboux A, Jariwala N, et al. The pharmacokinetics and pharmacodynamics of enoxaparin in obese volunteers. Clin Pharmacol Ther. 2002;72(3):308-318. doi:10.1067/ mcp.2002.127114.

12. Schijns W, Deenen MJ, Aarts EO, et al. The Effect of Obesity on Anti-Xa Concentrations in Bariatric Patients. Obes Surg. 2018;28(7):1997-2005. doi:10.1007/s11695-018-3130-2.

13. Egan G, Ensom MHH. Measuring anti-factor xa activity to monitor low-molecular-weight heparin in obesity: a critical review. Can J Hosp Pharm. 2015;68(1):33-47. doi:10.4212/cjhp.v68i1.1423.

14. Arachchillage DRJ, Kamani F, Deplano S, Banya W, Laffan M. Should we abandon the APTT for monitoring unfractionated heparin? Thromb Res. 2017;157:157-161. doi:10.1016/j.thromres.2017.07.006.

15. Guervil DJ, Rosenberg AF, Winterstein AG, Harris NS, Johns TE, Zumberg MS. Activated partial thromboplastin time versus antifactor Xa heparin assay in monitoring unfractionated heparin by continuous intravenous infusion. Ann Pharmacother. 2011;45(7-8):861-868. doi:10.1345/aph.1Q161.

16. Levine MN, Hirsh J, Gent M, et al. A randomized trial comparing activated thromboplastin time with heparin assay in patients with acute venous thromboembolism requiring large daily doses of heparin. Arch Intern Med. 1994;154(1):49-56.

17. Lehman CM, Frank EL. Laboratory Monitoring of Heparin Therapy: Partial Thromboplastin Time or Anti-Xa Assay? Lab Med. 2009;40(1):47-51. doi:10.1309/LM9NJGW2ZIOLPHY6.

18. Faust AC, Kanyer D, Wittkowsky AK. Managing transitions from oral factor Xa inhibitors to unfractionated heparin infusions. Am J Health Syst Pharm. 2016;73(24):2037-2041. doi:10.2146/ ajhp150596.