Arzneistoffe

Integrase-Inhibitoren

Integrase-Inhibitoren verhindern den Einbau der HIV-DNA ins Wirtsgenom, indem sie den Strangtransfer über eine Chelatisierung der Mg²⁺-Ionen im aktiven Zentrum blockieren. Den Kern bilden die hohe genetische Barriere der zweiten Generation, ihre Rolle als Ankersubstanz der ART, die Long-acting-Therapie mit Cabotegravir und die Interaktion mit mehrwertigen Kationen.

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Dein roter Faden7 Punkte
  • Einordnung: INSTI sind die bevorzugten Ankersubstanzen der ART, in zwei Generationen mit unterschiedlicher genetischer Barriere.
  • Mechanismus: Sie binden an das Intasom, chelatisieren die zwei Mg²⁺-Ionen im aktiven Zentrum und blockieren den Strangtransfer, sodass kein Provirus entsteht.
  • Barriere: Dolutegravir, Bictegravir und Cabotegravir binden lange und flexibel, Einzelmutationen gegen Raltegravir und Elvitegravir reichen daher meist nicht.
  • Anwendung: Erstlinie mit zwei NRTI, Zweifachtherapie mit Dolutegravir, Long-acting mit Cabotegravir plus Rilpivirin, PEP, Cabotegravir auch PrEP.
  • Kinetik: Abbau über UGT1A1 und CYP3A4, Elvitegravir nur mit Cobicistat, Cabotegravir-Depot mit langem Tail und Resistenzrisiko.
  • UAW: gut verträglich, Schlafstörungen, Gewichtszunahme, Pseudo-Kreatininanstieg durch OCT2-Hemmung.
  • Wechselwirkungen: mehrwertige Kationen senken die Resorption, Metformin-Spiegel steigen, Rifampicin und andere Induktoren senken die INSTI-Spiegel.

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Überblick

Integrase-Inhibitoren hemmen die HIV-Integrase und verhindern so den Einbau der revers transkribierten Virus-DNA in das Wirtsgenom. Alle zugelassenen Vertreter blockieren gezielt den Strangtransfer, daher der Name Integrase-Strangtransfer-Inhibitoren (INSTI). Sie sind die bevorzugten Ankersubstanzen der antiretroviralen Therapie (ART); die Prinzipien stehen unter Grundlagen der antiviralen Therapie.

  • Target ohne menschliches Gegenstück: hohe Selektivität, kaum mechanismusbedingte Toxizität.
  • Zwei Generationen: Raltegravir und Elvitegravir mit niedriger, Dolutegravir, Bictegravir und Cabotegravir mit hoher genetischer Barriere.
  • Indikationen: HIV-1-Therapie (Erstlinie, Zweifachtherapie, Long-acting), PEP, Cabotegravir auch PrEP.
  • Stellenwert: rasche Virussuppression, gute Verträglichkeit, ungeboostert wenige Interaktionen → Standard-Drittsubstanz neben zwei NRTI.
📖 Definition: INSTI

Arzneistoff, der an den Komplex aus Integrase und viraler DNA bindet, die zwei Mg²⁺-Ionen im aktiven Zentrum chelatisiert und so die kovalente Verknüpfung von Virus- und Wirts-DNA (Strangtransfer) verhindert.

Typischer Vertreter ist Dolutegravir, ein ungeboosterter INSTI der zweiten Generation zur einmal täglichen Einnahme.

Strukturformel von Dolutegravir
Dolutegravir
Integrase-Inhibitoren · Leitsubstanz
  • Prinzip: Strangtransfer-Hemmung über Mg²⁺-Chelat, lange Verweildauer am Intasom.
  • Kinetik: überwiegend UGT1A1, wenig CYP3A4, lange Halbwertszeit.
  • Einsatz: Erstlinie mit zwei NRTI, Zweifachtherapie mit Lamivudin oder Rilpivirin, PEP.
  • Besonderheit: hemmt OCT2 und MATE1 → Pseudo-Kreatininanstieg, Metformin-Spiegel ↑.

Vertreter

Unterschieden werden die Vertreter nach Generation (genetische Barriere), Boosterbedarf und Applikation. Gemeinsam sind das Metall-chelatisierende Pharmakophor und der Abbau über UGT1A1 und/oder CYP3A4. Bictegravir gibt es nur mit Tenofoviralafenamid/Emtricitabin (TAF/FTC), Elvitegravir nur mit Cobicistat in Fixkombination.

Wirkstoffe
Strukturformel von Raltegravir
1. Generation Raltegravir
Strukturformel von Elvitegravir
1. Generation Elvitegravir nur mit Cobicistat
Strukturformel von Dolutegravir
2. Generation, oral Dolutegravir
Strukturformel von Bictegravir
2. Generation, oral Bictegravir Fixkombination mit TAF/FTC
Strukturformel von Cabotegravir
2. Generation, Depot Cabotegravir i.m. mit Rilpivirin

Wirkmechanismus

Die HIV-Integrase katalysiert zwei Reaktionen, beide abhängig von zwei Mg²⁺-Ionen, die drei saure Aminosäuren im aktiven Zentrum (DDE-Motiv) koordinieren.

  1. 3’-Prozessierung (Zytoplasma): Abspaltung je eines Dinukleotids an den 3’-Enden der viralen DNA → freie 3’-OH-Gruppen.
  2. Kernimport: Der Präintegrationskomplex (Intasom) gelangt in den Zellkern.
  3. Strangtransfer: Die 3’-OH-Enden greifen die Wirts-DNA nukleophil an → kovalente Verknüpfung. Hier greifen INSTI an.
  4. Lückenreparatur: Zelluläre Enzyme schließen die Lücken → Provirus, dauerhaft im Genom.

Ablaufschema der HIV-Integration mit vier Schritten; der Strangtransfer ist als Angriffspunkt der Integrase-Inhibitoren hervorgehoben.

HIV-Replikation von der reversen Transkription (NRTI, NNRTI) bis zum Provirus, INSTI blockieren den Strangtransfer im Zellkern.

INSTI binden an das Intasom, nicht an freie Integrase. Drei koplanare Sauerstoffatome chelatisieren die beiden Mg²⁺-Ionen, ein halogenierter Benzylring verdrängt das terminale virale Nukleotid aus dem aktiven Zentrum. Bereits integrierte Proviren (Reservoir) erreichen INSTI nicht, deshalb heilen sie nicht.

Schema des Integrase-Aktivzentrums mit zwei Magnesiumionen, die von einem Integrase-Inhibitor über drei Sauerstoffatome gebunden werden; ein halogenierter Benzylring liegt an der Stelle des viralen Nukleotids.

INSTI chelatisieren die zwei Mg²⁺-Ionen im aktiven Zentrum des Intasoms und verdrängen das terminale Nukleotid am 3’-Ende der viralen DNA.

Die zweite Generation (tricyclisches Carbamoylpyridon-Gerüst) dissoziiert sehr langsam und passt sich Konformationsänderungen des Enzyms an. Einzelmutationen (N155H, Q148, Y143), die Raltegravir und Elvitegravir kreuzresistent machen, reichen dafür meist nicht.

Prüferinnenfrage
Warum entsteht unter Dolutegravir kaum Resistenz, unter Raltegravir aber schon?
Antwort anzeigen

Dolutegravir bleibt sehr lange am Intasom gebunden und kompensiert strukturelle Änderungen der Bindungstasche besser. Eine einzelne Mutation senkt die Affinität deshalb nicht ausreichend, Resistenz verlangt mehrere Mutationen, die zugleich die virale Fitness mindern. Raltegravir bindet kürzer und starrer, ein Austausch wie Q148 oder N155H genügt. Die hohe Barriere ist auch der Grund, warum Dolutegravir in einer Zweifachtherapie tragfähig ist.

Wirkungen und Anwendung

INSTI senken die Viruslast rasch und anhaltend, über ihren Platz entscheiden Barriere und Applikation. Die Regimeauswahl steht unter HIV-Infektion.

  • Erstlinien-ART: Dolutegravir oder Bictegravir plus zwei NRTI, oft als Ein-Tabletten-Regime, weil Barriere und Verträglichkeit hoch sind.
  • Zweifachtherapie: Dolutegravir mit Lamivudin oder mit Rilpivirin (Umstellung bei supprimierter Viruslast); nur möglich, weil die hohe Barriere einen Partner einspart.
  • Long-acting: Cabotegravir plus Rilpivirin als intramuskuläres Depot zur Erhaltung bei supprimierter Viruslast, ersetzt die tägliche Tablette.
  • PrEP: Cabotegravir-Depot ist zugelassen, die deutsche Leitlinie empfiehlt es aber mehrheitlich nicht, Standard bleibt orales Tenofovirdisoproxil/Emtricitabin.
  • PEP: Raltegravir oder Dolutegravir zu Tenofovirdisoproxil/Emtricitabin oder die Bictegravir-Fixkombination.

Pharmakokinetik

Gemeinsam sind hohe Plasmaproteinbindung und Abbau über UGT1A1 und/oder CYP3A4, daraus folgen die Interaktionen mit Enzyminduktoren.

  • Glucuronidierung: Raltegravir, Dolutegravir und Cabotegravir überwiegend über UGT1A1, Bictegravir über CYP3A4 und UGT1A1; keine relevante CYP-Hemmung, daher kein Booster nötig.
  • Elvitegravir: schneller CYP3A4-Abbau, wirksame Spiegel nur mit Cobicistat (Booster); mit einer Mahlzeit einnehmen.
  • Halbwertszeit: Raltegravir kurz, Dolutegravir und Bictegravir lang genug für einmal täglich.
  • Cabotegravir als Depot: i.m.-Nanosuspension mit langsamer Freisetzung über Monate; nach Absetzen langer subtherapeutischer „Tail“ → Resistenzrisiko, Folgetherapie lückenlos anschließen.

Unerwünschte Wirkungen

INSTI gehören zu den am besten verträglichen antiretroviralen Klassen. Weil das Target im Menschen fehlt, sind die meisten UAW mild und nicht direkt aus der Integrasehemmung abzuleiten.

UAW warum
Magen-Darm · ZNS
Übelkeit, Diarrhö, Kopfschmerz häufig, meist mild und vorübergehend
ZNS
Schlafstörungen, Albträume, depressive Verstimmung v. a. Dolutegravir, Mechanismus unklar, Risiko bei psychiatrischer Vorerkrankung höher
Stoffwechsel
Gewichtszunahme Klasseneffekt, ausgeprägter unter Dolutegravir und Bictegravir (v. a. mit TAF), Mechanismus unklar
Niere
Kreatininanstieg ohne GFR-Abfall Dolutegravir, Bictegravir hemmen OCT2/MATE1 → tubuläre Kreatininsekretion ↓
Muskel
CK-Anstieg, Myopathie selten, v. a. Raltegravir
Immunsystem · Leber
Überempfindlichkeit, Hepatotoxizität selten
Haut
Injektionsstellenreaktionen Cabotegravir-Depot, sehr häufig

Schema einer Tubuluszelle mit den Transportern OCT2 und MATE1, die durch Dolutegravir gehemmt werden, wodurch Kreatinin und Metformin weniger sezerniert werden.

Hemmung von OCT2 und MATE1: weniger Kreatinin- und Metformin-Sekretion bei unveränderter GFR.
📖 Definition: Pseudo-Kreatininanstieg

Anstieg des Serumkreatinins, weil ein Arzneistoff die tubuläre Kreatininsekretion hemmt, nicht weil die glomeruläre Filtration sinkt. Typisch früh, gering, dann Plateau und reversibel; ein fortschreitender Anstieg spricht für einen echten Nierenschaden.

Kontraindikationen und Wechselwirkungen

Die wichtigen Interaktionen folgen aus dem Pharmakophor (Metallchelat) und der Kinetik (UGT1A1, CYP3A4, OCT2).

  • Mehrwertige Kationen: Mg²⁺, Al³⁺, Ca²⁺, Fe²⁺, Zn²⁺ (Antazida, Mineralstoff-, Eisenpräparate) bilden im Darm Chelate mit dem INSTI → Resorption ↓; Prinzip wie bei den Tetracyclinen. INSTI zeitversetzt, einige Stunden vor den Kationen einnehmen.
  • Metformin: Dolutegravir und Bictegravir hemmen OCT2/MATE1 → renale Ausscheidung von Metformin ↓, Spiegel ↑.
  • Rifampicin und andere Induktoren: Rifampicin induziert UGT1A1 und CYP3A4 → INSTI-Spiegel ↓; mit Bictegravir, Cabotegravir und Elvitegravir/Cobicistat kontraindiziert, mit Dolutegravir und Raltegravir nur mit Dosisanpassung. Carbamazepin, Phenytoin und Johanniskraut ebenso meiden.
  • Elvitegravir/Cobicistat: Cobicistat hemmt CYP3A4 stark → Interaktionsprofil wie geboosterte Proteaseinhibitoren.
⚠️ Achtung: Kationen und Wirkverlust

Gleichzeitig eingenommene Antazida oder Mineralstoffpräparate können INSTI-Spiegel subtherapeutisch senken. Folge ist nicht nur Wirkverlust, sondern Resistenzentwicklung mit Verlust künftiger Therapieoptionen.

Fall aus der Apotheke
Metformin und neue ART

Ein Patient mit Typ-2-Diabetes nimmt seit Jahren Metformin. Neu verordnet ist Dolutegravir/Lamivudin. Wochen später fällt dem Hausarzt ein leicht gestiegenes Serumkreatinin auf.

  1. Welche Wechselwirkung ist zu beachten?
  2. Spricht der Kreatininanstieg für einen Nierenschaden?
Lösung anzeigen
  1. Dolutegravir hemmt OCT2 und MATE1, über die Metformin tubulär sezerniert wird. Die Metformin-Spiegel steigen, damit gastrointestinale UAW und das Risiko einer Laktatazidose; die Metformin-Dosis wird angepasst und der Patient engmaschig begleitet.
  2. Wahrscheinlich nicht: Derselbe Transporter sezerniert Kreatinin, das Serumkreatinin steigt früh und gering und bleibt dann stabil, die echte GFR ist unverändert. Ein Problem ist, dass die eGFR dadurch zu niedrig geschätzt wird; erst ein fortschreitender Anstieg spricht für eine echte Nierenschädigung.

Unterschiede innerhalb der Klasse

Die Vertreter unterscheiden sich vor allem in Barriere, Boosterbedarf und Applikation, daraus folgt ihr Platz in der Therapie.

Wirkstoff Barriere Booster Applikation Besonderheit
Raltegravir niedrig nein oral kaum Interaktionen, PEP, CK-Anstieg
Elvitegravir niedrig Cobicistat oral, Fixkombination viele CYP3A4-Interaktionen
Dolutegravir hoch nein oral Zweifachtherapie, OCT2-Hemmung
Bictegravir hoch nein oral, nur mit TAF/FTC Ein-Tabletten-Erstlinie, OCT2-Hemmung
Cabotegravir hoch nein i.m.-Depot, oral Long-acting mit Rilpivirin, PrEP, Tail

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wie in der mündlichen Prüfung iBei „Prüferin fragt“ antwortest du erst selbst, laut oder im Kopf, deckst dann die Antwort auf und hakst ab, welche Kernpunkte du genannt hast. Danach kommen Nachfragen wie in der echten Prüfung. Die übrigen Karten (Zuordnen, Reihenfolge, Warum, Richtig oder falsch) prüfen das Wissen, das du dafür brauchst.

Lückentext

Aussage 2

Raltegravir hat eine höhere genetische Barriere als Dolutegravir.

Umgekehrt: Dolutegravir bindet lange und flexibel und hat eine hohe Barriere. Bei Raltegravir genügt oft eine Einzelmutation wie Q148 oder N155H.

Aussage 3

Rifampicin erhöht die Plasmaspiegel von Bictegravir durch CYP3A4-Hemmung.

Rifampicin induziert CYP3A4 und UGT1A1 und senkt die Bictegravir-Spiegel. Die Kombination ist kontraindiziert.

Reihenfolge

Aussage 5

Bereits integrierte Proviren werden durch INSTI nicht erreicht.

INSTI verhindern nur neue Integrationen. Das Reservoir aus integrierten Proviren bleibt bestehen, deshalb heilen sie die Infektion nicht.

Aussage 6

Elvitegravir erreicht wirksame Spiegel nur zusammen mit Cobicistat.

Elvitegravir wird rasch über CYP3A4 abgebaut. Cobicistat hemmt CYP3A4 und hebt die Spiegel, bringt aber viele Interaktionen mit.

Warum?

Zuordnen

Aussage 9

INSTI hemmen die 3’-Prozessierung der viralen DNA im Zytoplasma.

INSTI binden an das Intasom und blockieren den Strangtransfer im Zellkern, also die Verknüpfung der viralen 3’-OH-Enden mit der Wirts-DNA.

Aussage 10

Der Kreatininanstieg unter Dolutegravir beruht auf einer Hemmung der tubulären Kreatininsekretion über OCT2.

Dolutegravir hemmt OCT2 und MATE1. Das Serumkreatinin steigt früh und gering, die echte GFR bleibt unverändert (Pseudo-Kreatininanstieg).

Prüferin fragt

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