Her beskriver vi en sag med en 25-årig kvinde (kropsvægt, 43 kg), som med vilje tog en overdosis på 5,9 g koffein (sædvanlig klinisk dosis, 0,2-0,9 g/dag) som et selvmordsforsøg og blev indlagt på Kyoto Medical Center. Patienten, som havde en historie med neurotisk depression, kan have taget lorazepam, quetiapin, risperidon og trazodon (doser ukendt) samtidig. De kliniske laboratorieresultater for denne sag vises i tabel. Patienten gav skriftligt informeret samtykke til at deltage i dette studie og til dets offentliggørelse. Etikkekomitéen i Kyoto Medical Center godkendte dette studie (18-018). Ved ankomsten var patientens bevidsthedsniveau, vurderet ved hjælp af Glasgow Coma Scale-skalaen, øjen 3, verbal 5 og motorisk 6 (E3V5M6) med en vejrtrækningsfrekvens på 16 vejrtrækninger/min, en kropstemperatur på 36,6 °C, et blodtryk på 113/72 mmHg, en hjertefrekvens på 83 bpm og en QT-forlængelse på elektrokardiogrammet med en QTc på 491 ms. Laboratorietest viste hypokaliæmi, hyperglykæmi og hyperlaktacidæmi. Patienten fik en infusion med bicarbonat, Ringer's opløsning og kaliumchlorid, men fik ikke aktivt kul og gennemgik ikke kunstig dialyse. 24 timer efter indlæggelsen var patientens bevidsthedsniveau forbedret til E4V5M6 med en reduceret QTc på < 430 ms. Patienten nægtede endoskopisk undersøgelse for mistanke om mavesår som følge af indtagelse af koffein; følgelig blev lansoprazol administreret. Patienten blev udskrevet på den tredje dag efter indlæggelsen, efter at de unormale vitale tegn var normaliseret. Vi målte plasmakoncentrationerne af koffein og dets primære metabolit paraxanthine sammen med de andre lægemidler og genererede også PBPK-modellerede koncentrationsprofiler af koffein og dets metabolit for den aktuelle patient efter en selvadministreret enkelt oral overdosis af koffein (5,9 g); resultaterne vises i figur. Frosne plasmaprøver indsamlet fra patienten efter overdosis blev analyseret farmakokinetisk. Efter deproteinisering med tre volumener metanol blev koffein og paraxanthine kvantificeret ved hjælp af en væskekromatografi med et gradient-elueringsprogram efterfulgt af tandem-massespektrometri [] i overensstemmelse med de tidligere beskrevne metoder [] med små ændringer. En API4000 tandem-massespektrometer (AB Sciex, Framingham, MA, USA) blev brugt i en positiv ioniseringsmetode med elektrosprøjt og blev direkte koblet til et Shimadzu LC-20 AD-system udstyret med en octadecylsilan (C18) kolonne (XBridge, 3,5 um, 2,1 mm x 150 mm, Waters, Milford, MA, USA). Væskekromatografi-betingelserne for koffein og paraxanthine var som følger: opløsningsmiddel A var 0,1 % formic acid i vand, og opløsningsmiddel B var 0,1 % formic acid i methanol. Følgende gradientprogram blev brugt ved en flowhastighed på 0,20 ml/min: 0-1 min, hold ved 5 % B; 1,1-17 min, lineær gradient fra 5 % B til 100 % B (v/v); 17,1-21 min, hold ved 100 % B; og 21,1-24 min, hold ved 5 % B. Kolonnens temperatur blev holdt ved 40 °C. Forberedte prøver (2,0 uml) blev injiceret med en auto-sampler. Koffein og paraxanthine blev kvantificeret ved hjælp af m/z 195 138 og 181 124-overgangene, henholdsvis med 13C-koffein som en intern standard (m/z 198 140). Under disse betingelser var koffein- og paraxanthinniveauerne i plasma målbare ved koncentrationer ≥10 ng/ml og detekterbare ved koncentrationer ≥1,0 ng/ml. Inter- og intra-assay-variabilitet for koffein- og paraxanthindeterminationer var inden for 15 % af variationskoefficienterne. Autentisk koffein og paraxanthine blev købt fra Fujifilm Wako Pure Chemicals, Osaka, Japan, og 13C-koffein blev opnået fra Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA. Plasmakoncentrationer af quetiapin, trazodon og risperidon, som blev indtaget samtidig med koffeinen, blev også bestemt som beskrevet tidligere [] Figur B viser de målte plasmakoncentrationer af koffein og dets primære metabolit paraxanthin sammen med de PBPK-modellerede koncentrationsprofiler af lægemidlet, som blev selvadministreret i en enkelt oral overdosis i det aktuelle tilfælde. Plasmakoncentrationerne af koffein og paraxanthin var henholdsvis 100 og 7,3 μg/mL, 81 og 9,9 μg/mL, 63 og 12 μg/mL og 21 og 14 μg/mL ved 12, 20, 30 og 56 timer efter en oral overdosis på 5900 mg. Målinger af de samtidigt administrerede lægemidler afslørede et plasma-quetiapin-niveau på 10 ng/mL 12 timer efter administration, med sporbare (≥0,10 ng/mL) spor efter 20-56 timer, muligvis efter en omtrent normal dosis på 25 mg quetiapin []. Plasma-trazodon-niveauer på 50 og 17 ng/mL ved henholdsvis 12 og 20 timer efter administration blev også bestemt, med sporbare (≥0,10 ng/mL) spor efter 30 og 56 timer, muligvis efter en omtrent normal dosis på 50 mg trazodon [], som bedømt af vores tidligere simuleringssystem [, ]. På samme måde blev der fundet sporbare spor af risperidon (~ 0,10 ng/mL) i plasma, men koncentrationen kunne ikke bestemmes (data ikke vist). En hurtig urinprøve til påvisning af benzodiazepiner (Triage DOA, Sysmex, Kobe, Japan) viste et marginalt falsk positivt niveau i dette tilfælde. Vi rapporterer også plasmakoncentrationsprofilerne for koffein og paraxanthin genereret ved PBPK-modellering. Baseret på de rapporterede humane blodkoncentrationer af raske frivillige, som blev behandlet oralt med en normal terapeutisk dosis [,, ] blev en forenklet PBPK-koffeinmodel bestående af tarm-, lever-, nyre- og centralkompartmenter oprettet som beskrevet tidligere [,, ]]. De indledende værdier for den absorberede fraktion × intestinal tilgængelighed (F·F) og hepatisk clearance (CLh) blev estimeret fra elimineringskonstanterne i empiriske en-kompartment modeller. Absorptionshastighedskonstanten (ka), volumen af det systemiske kredsløb (V1), og hepatisk intrinsic clearance (CLh,int) værdier med standardafvigelser (som parametre for PBPK-modellerne) blev bestemt ved at tilpasse ved hjælp af ikke-lineær regressionsanalyse; disse endelige parametre er vist i tabel. Det resulterende system af differentialligninger blev løst for at opnå koncentrationerne af koffein og dets metabolit (angivet med underskrift m) for overdosis patienten i den aktuelle undersøgelse: hvor Xg, Ch, Cr og Cb er mængden af forbindelse i tarmkompartmentet og koncentrationerne i lever-, nyre- og blodsubstratet, henholdsvis. V og Vr er levervolumen (1,5 l) og nyrevolumen (0,28 l), og Qh/Qr er blodgennemstrømningshastighederne i den systemiske cirkulation til lever- og nyrekompartmenterne (96,6 l/t). En fuld PBPK-modelleringssimulering af koffein blev også udført med koffeinspecifikke fysisk-kemiske parametre ved hjælp af Simcyp-simulatorversion 20 (Certara UK, Simcyp Division, Sheffield, UK) efter de modificerede populations-parametre, der for nylig er beskrevet [].