Her beskriver vi en 25 år gammel kvinne (kroppsvekt, 43 kg) som bevisst tok en overdose på 5,9 g koffein (vanlig klinisk dose, 0,2–0,9 g/dag) som et selvmordsforsøk og ble tatt inn på Kyoto Medical Center. Pasienten, som hadde en historie med nevrotisk depresjon, kan ha tatt lorazepam, quetiapin, risperidon og trazodon samtidig (doser ukjent). De kliniske laboratorieresultatene for denne saken er vist i tabell. Pasienten ga skriftlig informert samtykke til å delta i denne studien og til publikasjon. Etikkkomiteen ved Kyoto Medical Center godkjente denne studien (18–018). Ved ankomst var pasientens bevissthetsnivå, som ble vurdert ved hjelp av Glasgow Coma Scale-poeng, øye 3, verbal 5 og motor 6 (E3V5M6) med en pustfrekvens på 16 pust/min, en kroppstemperatur på 36,6 °C, et blodtrykk på 113/72 mmHg, en hjertefrekvens på 83 bpm og en QT-forlengelse på elektrokardiogram med en QTc på 491 ms. Laboratorietester viste hypokalemi, hyperglykemi og hyperlaktacidemi. Pasienten ble gitt en infusjon av Ringer's løsning med bikarbonat og kaliumklorid, men ble ikke gitt aktivt kull og ble ikke utsatt for kunstig dialyse. 24 timer etter innleggelsen hadde pasientens bevissthetsnivå forbedret seg til E4V5M6 med en redusert QTc på < 430 ms. Pasienten nektet en endoskopisk undersøkelse for mistanke om sår i spiserøret som et resultat av inntak av koffein; følgelig ble lansoprazol gitt. Pasienten ble utskrevet på den tredje dagen etter innleggelsen etter at unormale vitale tegn hadde normalisert seg. Vi målte plasmakonsentrasjonene av koffein og dens primære metabolitt paraxantin sammen med de andre medisinene og genererte også PBPK-modellerte konsentrasjonsprofiler av koffein og dens metabolitt for den aktuelle pasienten etter en selvadministrert enkel oral koffein overdose (5,9 g); resultatene er vist i fig.. Frosne plasmaprøver samlet fra pasienten etter overdose ble analysert farmakokinetisk. Etter deproteinisering med tre volumer metanol ble plasmakonsentrasjonene av koffein og paraxantin kvantifisert ved væskekromatografi ved bruk av et gradientelueringsprogram etterfulgt av tandem massespektrometri [] i henhold til de tidligere beskrevne metodene [] med små modifikasjoner. En API4000 tandem masseanalysator (AB Sciex, Framingham, MA, USA) ble brukt i positiv ionisering med elektrospray og ble koblet direkte til et Shimadzu LC-20 AD system utstyrt med en octadecylsilane (C18) kolonne (XBridge, 3,5 um, 2,1 mm x 150 mm, Waters, Milford, MA, USA). Væskekromatografiske betingelser for koffein og paraxantin var som følger: løsningsmiddel A var 0,1 % formikksyre i vann, og løsningsmiddel B var 0,1 % formikksyre i metanol. Følgende gradientprogram ble brukt ved en strømningshastighet 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 ble opprettholdt ved 40 °C. Preparerte prøver (2,0 ul) ble injisert med en auto-samler. Koffein og paraxantin ble kvantifisert ved hjelp av m/z 195 → 138 og 181 → 124 overganger, henholdsvis, med 13C-koffein som en intern standard (m/z 198 → 140). Under disse forholdene var koffein og paraxantin nivåer i plasma målbare ved konsentrasjoner ≥10 ng/mL og detekterbare ved konsentrasjoner ≥1,0 ng/mL. Inter- og intra-assay variabilitet for koffein og paraxantin bestemmelser var innenfor 15 % av koeffisienter av variasjon. Autentisk koffein og paraxantin ble kjøpt fra Fujifilm Wako Pure Chemicals, Osaka, Japan, og 13C-koffein ble oppnådd fra Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA. Plasmakonsentrasjoner av quetiapin, trazodone og risperidone, som ble inntatt samtidig med koffein, ble også bestemt som beskrevet tidligere [] Figur B viser de målte plasmakonsentrasjonene av koffein og dens primære metabolitt paraxantin sammen med PBPK-modellerte konsentrasjonsprofiler av stoffet, som ble selvadministrert i en enkelt oral overdose i den aktuelle saken. Plasmakonsentrasjonene av koffein og paraxantin var 100 og 7,3 μg/mL, 81 og 9,9 μg/mL, 63 og 12 μg/mL, og 21 og 14 μg/mL ved henholdsvis 12, 20, 30, og 56 timer etter en oral overdose på 5900 mg. Målinger av de samtidig administrerte medisinene avslørte et plasma-kvetiapin-nivå på 10 ng/mL 12 timer etter administrasjon, med sporbare (≥0.10 ng/mL) spor etter 20-56 timer, muligens etter en omtrent normal dose på 25 mg kvetiapin []. Plasma-trazodon-nivåer på 50 og 17 ng/mL ved henholdsvis 12 og 20 timer etter administrasjon ble også bestemt, med sporbare (≥0.10 ng/mL) spor etter 30 og 56 timer, muligens etter en omtrent normal dose på 50 mg trazodon [], som bestemt av vårt tidligere simuleringssystem [, ]. På samme måte ble sporbare spor av risperidon (~ 0.10 ng/mL) funnet i plasma, men konsentrasjonen kunne ikke bestemmes (data ikke vist). En rask urinprøve for å oppdage benzodiazepiner (Triage DOA, Sysmex, Kobe, Japan) viste et marginalt falskt positivt nivå i dette tilfellet. Vi rapporterer også plasmakonsentrasjonsprofilene for koffein og paraxantin generert av PBPK-modellering. Basert på de rapporterte konsentrasjonene i blodet hos friske frivillige som ble behandlet oralt med en normal terapeutisk dose [,, ] ble en forenklet PBPK-koffeinmodell bestående av tarm-, lever-, nyre- og sentrale rom satt opp som beskrevet tidligere [,, ]). De initiale verdiene for den absorberte fraksjonen × tarmtilgjengelighet (F·F) og hepatisk clearance (CLh) ble estimert fra eliminasjonskonstantene i empiriske en-romsmodeller. Absorpsjonshastighetskonstanten (ka), volumet av det systemiske sirkulasjonssystemet (V1), og hepatisk intrinsik clearance (CLh,int) verdiene med standard avvik (som parametere for PBPK-modellene) ble bestemt ved å tilpasse ved hjelp av ikke-lineær regresjonsanalyse; disse endelige parametrene er vist i tabell. Det resulterende systemet av differensielle ligninger ble løst for å oppnå konsentrasjonene av koffein og dets metabolitt (indikert med underskrift m) for overdose pasienten i den nåværende studien: der Xg, Ch, Cr og Cb er mengden av forbindelsen i tarmrommet og konsentrasjonene i lever, nyrer og blod, henholdsvis. V og Vr er volumene i lever (1,5 l) og nyrer (0,28 l), og Qh/Qr er blodstrømningshastighetene i systemisk sirkulasjon til lever/nyre-rommet (96,6 l/t). En fullstendig PBPK-modelleringssimulering av koffein ble også utført med koffeinspesifikke fysikalsk-kjemiske parametere ved hjelp av Simcyp-simulatorversjon 20 (Certara UK, Simcyp Division, Sheffield, UK) etter de nylig beskrevne modifiserte populasjonsparametrene [].