Direct oral anticoagulants (DOACs) and laboratory tests

울산의대 서울아산병원 김보현 / 장성수

목적 : DOACs이 다양한 응고검사에 미치는 영향과, DOACs activity를 특이적으로 측정하는 검사법을 이해한다.

Introduction

Direct oral anticoagulants (DOACs) 은 정맥혈전증과 심방세동의 예방 및 치료에 있어서 약물 모니터링 없이 사용 가능한 경구용 항응고제이다. 약물 모니터링 없이 DOACs을 사용해도 warfarin을 사용할 때와 비교해서 출혈 및 혈전증의 합병증 발생률이 유사하거나 더 적다고 보고되고있다. 그러나, 신기능 혹은 간기능 장애가 있거나, DOACs 복용 중 대량 출혈이 발생하거나, 재발성 혈전증 혹은 출혈이 발생하는 경우와 응급 수술이 필요한 경우 등 특정한 임상 상황에서는 DOACs의 혈중 항응고 효과 평가가 필요하다고 알려져 있다(Table 1).

Table 1. Reasons for measuring DOACs anticoagulant activity

항응고 효과 및 출혈 등의 부작용과 DOACs 의 약물 농도와의 관계에 대한 연구는 현재도 진행중이고, 아직까지도 임상 양상에 근거한 DOACs 의 진정한 치료 범위는 확립되어 있지 않다. 그 대신 표준 용법으로 DOACs 복용시 liquid chromatography/tandem mass spectrometry (LC-MS/MS)로 측정한 최고 및 최저 약물 농도에 대한 데이터를 이용하고 있기 때문에, “치료 농도 (therapeutic level)” 라는 표현 보다는 “치료 중 약물 농도 (on-therapy drug concentrations)” 라는 표현이 더 정확하다 할 수 있다.

약제의 특징 (Drug characteristics)

여러가지 DOACs 중에 dabigatran (Pradaxa®), rivaroxaban (Xarelto®), apixaban (Eliquis®) 의 세 종류가 우리나라와 미국을 포함한 여러 국가에서 정맥혈전증과 심방세동의 예방 및 치료에 사용할 수 있도록 승인을 받았다. 상기 약제들의 주요 특징은 Table 2 와 같다.

Table 2. Key drug characteristics

* Half-life 는 정상 간기능 및 신기능을 가진 개인에서의 값
† Healthy adults, single dose
‡ Healthy adults, multiple dose
§ Healthy elderly, single dose

Dabigatran etexilate는 prodrug 으로, plasma esterase에 의해 가수분해 되어 direct thrombin inhibitor 인 dabigatran이 된다. Dabigatran 은 유리형 thrombin 과 clot-bound thrombin 을 모두 억제한다. 주로 신장으로 배설되므로 신 기능 장애가 있는 경우 배설이 지연되어 체내에 축적된다. 정상 신기능을 가진 환자들이 표준 용법의 dabigatran을 복용하는 경우에도 개인 간 약물 농도의 변이가 큰 것으로 알려져 있다. Rivaroxaban 과 apixaban 은 경쟁적, 가역적으로 활성화된 제 X 응고인자 (FXa) 를 억제하여 prothrombin이 thrombin으로 바뀌는 것을 억제한다. 이 약물들은 유리형 FXa 와 prothrombinase-complex 에 결합한 형태의 FXa 를 모두 억제한다. Rivaroxaban 은 신장으로 66% 까지 배설되고, biliary/fecal route 를 통해서는 33% 까지 배설된다. 경구 복용 2-4시간 후에 최고 혈중 농도에 도달하고, 반감기는 약물 복용 용법과 연령에 따라 다르지만, 일반적으로 6-13시간이다. 또한 Dabigatran 에서와 마찬가지로, 환자 간 혈중 최저/최고 약물 농도의 편차가 큰 것으로 알려져 있다. Apixaban은 복용 후 약 3시간 후에 최고 혈중 농도에 도달하고, 정상 신 기능을 가진 사람에서 반감기는 약 12시간이다. 약 25% 정도가 신장으로, 나머지 75% 정도가 biliary/fecal route 로 배설된다. Apixaban은 Dabigatran 및 rivaroxaban과 마찬가지로, 치료 중 환자 간 혈중 농도의 차이가 크다. 약물 간 상호 작용은 warfarin보다 적지만, P-glycoprotein 과 CYP 3A4 의 strong modulator 로 작용하는 특정 약물에 의해서 혈중 약물 농도에 영향을 받을 수 있다. DOACs 의 혈중 약물 농도에 영향을 미치는 약물은 Table 3 와 같다.

Table 3. DOACs-drug interaction

DOACs의 검사실적 모니터링 (Laboratory assays and DOACs)

DOACs 은 prothrombin time (PT) 와 activated partial thromboplastin time (aPTT) 에 미치는 영향이 다양하기 때문에, 두 검사 모두 DOACs의 정량적 모니터링에는 적절하지 않다(Table 4). 다만, 제한적으로 overdose를 확인하는 목적 등으로 사용될 수는 있다. 하지만 이 경우에도 각 검사실에서 미리 검증된 기준을 정한 후에 이용해야 한다.

Table 4. Laboratory tests to assess and/or monitor TSOAC anticoagulant activity

ECA indicates ecarin chromogenic assay; and ECT, ecarin clotting time.
*Anti-Xa assays with low-molecular-weight standards can be used to exclude the presence of drug, but not to quantify drug level.
†Includes HEMOCLOT assay.
‡If calibrated in laboratory using rivaroxaban standard.
§Drug-specific anti-Xa.

DOACs을 정량적으로 모니터링하는 경우에는, 다른 약제의 TDM을 시행할 때와 마찬가지로 투약후 일정한 시간에 채혈하고 평가해야 한다. 특히, DOACs은 반감기가 짧기 때문에 약물 농도 측정시에는 마지막 약물 복용 시간과 채혈 시간을 반드시 알고 있어야 한다. DOACs의 모니터링 검사에 대해서는 2013년 ISTH의 SSC (Scientific and Standardization Committee) 산하 Subcommittee on Control of Anticoagulation에서 발표한 DOACs의 모니터링이 필요한 경우들과 검사방법에 대해 권고안이 있으며, 이후에 보고된 연구 결과들도 약제별로 비슷한 모니터링 검사법을 제안하고 있다.

1. Dabigatran

aPTT 와 PT는 dabigatran 에 대해 다양한 민감도를 나타낸다. Dabigatran 의 유무에 대해서는 aPTT 가 PT 보다 더욱 민감하다. aPTT 결과는 정상 신 기능을 가진 환자가 dabigatran 150mg 을 1일 2회 복용시 기대되는 최저 농도인 100ng/mL 이상인 경우에 연장된다. PT 결과는 dabigatran 약물 농도 400 ng/mL 이상인 경우에 연장된다. aPTT 와 PT 가 모두 정상 결과를 나타낸다면, 이는 약물의 항응고 효과를 완전히 배제하는 데 이용할 수 있다.

Thrombin clotting time (TCT) 은 thrombin 에 의해 fibrinogen 이 fibrin 으로 변화되는 과정을 측정하는 검사로서 dabigatran의 존재에 매우 민감하다. 정상 TCT 결과는 약물의 존재 여부와 항응고 효과를 모두 배제할 수 있다. TCT 를 modification 한 dilute thrombin time 검사는 direct thrombin inhibitor 의 항응고 효과를 평가하는 데 사용할 수 있고, HEMOCLOT (Hyphen BioMed, France) 이라는 상용화된 kit가 유럽과 캐나다에서 dabigatran level 측정용으로 승인을 받은 바 있다.

또한 ecarin chromogenic assay 혹은 ecarin clotting time assay 가 같은 목적으로 사용이 가능하나 검사 자체의 재현성이 높지 않은 문제가 있다. 이검사의 원리는 Echis carinatus라는 뱀의 독이 prothrombin을 활성화시켜 meizothrombin을 만들고 이것이 fibrinogen을 분해하는데 meizothrombin은 heparin-AT에는 영향을 안받고, direct thrombin inhibitor 에는 민감하게 반응하는 것을 이용한다. 상용화된 dabigatran calibrator 를 이용하면, 검사 결과를 ng/mL 의 dabigatran 농도로 표현할 수 있다.

2. Rivaroxaban

Rivaroxaban 에 대한 PT 검사의 민감도는 시약에 따라 다양하기 때문에 PT 시약의 민감도를 알수 없는 경우라면 정상 PT 결과라 하더라도 rivaroxaban 의 항응고 효과가 존재함를 배제할 수 없다. 일부 PT 시약의 경우에는 rivaroxaban에 대한 민감도가 좋아서, PT 검사가 rivaroxaban 표준 물질로 검증되었다면, PT 를 이용하여 rivaroxaban 혈중 농도를 측정할 수도 있다는 연구들도 있다. 또한 검사실에서 PT 시약의 민감도 차이를 극복하기 위해 사용되는 INR 값은 처음부터 warfarin monitoring에 맞춰서 ISI 값을 조정한 것이기 때문에 rivaroxaban의 모니터링에 사용하면 PT 시약들 사이에서 생기는 민감도 차이를 보정할 수가 없다. 따라서 기존의 ISI 값을 이용한 INR 값은 warfarin 이외에 rivaroxaban 같은 DOACs의 모니터링에 사용하면 안된다. aPTT 는 PT 보다 rivaroxaban 에 덜 민감하기 때문에, 임상적으로 의미 있는 약물 농도 결정에 사용할 수 없다. aPTT 결과는 일반적으로 약물 농도가 증가할수록 연장되지만, 시약에 따른 변이가 크다.

Rivaroxaban 농도 평가에는 rivaroxaban standard를 이용한 drug-specific anti-Xa activity 측정법이 가장 좋다. Anti-Xa assay는 환자의 검체에 일정량의 fXa와 chromogenic substrate를 가하여 검체내의 anti-Xa 활성도에 따라 소모되고 남은 fXa의 양을 측정하는 방법이다. 검체내의 ansti-Xa activity에 반비례하여(residual FXa 의 양에 비례하여) 발색이 일어나며, standard curve 를 이용하여 FXa 를 억제하는 정도 (anti-FXa) 를 결정할 수 있다. 이 검사는 현재 대부분의 검사실에서 가능한 검사는 아니지만, 검사방법이 어렵지 않으며, 기존의 응고기기를 이용할 수 있어서, 머지 않아 많은 검사실에서 적용할 수 있을 것으로 보인다. 만일 혈중 rivaroxaban 의 존재 여부만을 판단하고자 한다면, low-molecular-weight standard 를 이용한 anti-Xa assay 가 가능하지만, 이는 rivaroxaban 의 혈중 농도를 정량화할 수 없다는 점이 있다. Dabigatran 은 anti-Xa activity assays 에 영향을 미치지 않는다.

3. Apixaban

PT 는 apixaban에 대해서는 rivaroxaban 보다 덜 민감하기 때문에, 임상적으로 유의한 apixaban 의 항응고 효과를 나타내는 환자에서 PT 결과는 정상일 수 있다. Apixaban 약물 농도가 증가된 환자에서 PT 는 일반적으로 연장되지만, 몇몇 PT 시약은 apixaban 에 대한 민감도가 낮기 때문에 apixaban 에 대한 PT 시약의 민감도를 모른다면 그 결과를 신뢰할 수 없다.

aPTT 는 apixaban 에 대해 민감도가 매우 낮기 때문에 apixaban 약물 농도가 증가된 경우에도 정상 결과를 나타낼 수 있다. Rivaroxaban 에서와 마찬가지로, apixaban 의 약물 농도는 apixaban calibrator 를 이용한 anti-Xa assay 로 평가할 수 있다. 혈중 apixaban 의 존재 여부만을 판단하고자 한다면, low-molecular-weight standard 를 이용한 anti-Xa assay 가 가능하지만, 이는 apixaban 의 혈중 농도를 정량화할 수 없다.

DOACs 이 다른 응고 검사에 미치는 영향(Influence of DOACs on other coagulation assays)

DOACs 은 응고 과정을 억제하기 때문에 hypercoagulable state 를 평가하는데 사용되는 다양한 clot-based assays (antithrombin, protein C activity, protein S activity, APC resistance, lupus anticoagulant) 에 영향을 미칠 수 있다 (Table 5).

Table 5. Interference by DOACs in selected coagulation assays

†Overestimation with thrombin-based assays.
‡Overestimation with FXa-based assays.
§Overestimation when measured by PT-derived assays; no effect in thrombin-based assays.

Lupus anticoagulants test의 경우, DOACs 복용 중인 환자에서 고농도의 인지질을 이용하는 lupus anticoagulant confirmatory test 에서도 위양성을 보이는 경우가 보고되어 있기 때문에 결과 해석에 주의해야 한다. Fibrinogen 측정법 중 가장 널리 이용되는 Clauss method 의 경우 dabigatran 복용 중인 환자에서 그 결과가 실제보다 낮게 측정될 수 있고, prothrombin- based method 를 이용한 fibrinogen 검사에서는 세 종류의 DOACs 모두에 의해 그 결과가 실제보다 높게 측정될 수 있다. 각각의 clotting factor assay 역시 시약과 검사 방법에 따라 DOACs 에 의해 다양한 영향을 받는다. Rivaroxaban 복용중인 환자에서 one-stage 및 chromogenic FVIII assay 의 결과가 실제보다 낮게 측정될 수 있다고 보고된 바 있다.

요약 (Summary)

임상적으로 응급 상황인 경우에 DOACs 의 항응고 효과를 평가해야 할 상황이 발생하면, 각 검사 가능성은 어떠한 검사를 사용하느냐에 따라 달라질 것이다. TT이 정상이면, dabigatran은 매우 낮거나 측정치 이하의 약물농도임을 알 수 있고, 민감한 PT 시약을 이용하면 rivaroxaban의 상대적 농도를 가늠하는데 사용할 수 있다. 하지만 정량적 검사를 위해서는 dabigatran의 경우에는 diluted TT이나 ecarin clotting assay, rivaroxaban이나 apixaban의 모니터링을 위해서는 anti-Xa assay 가 권고되고 있다. 또한 DOACs의 경우 다양한 응고검사에 영향을 미치기 때문에 DOACs을 복용중인 환자의 응고검사 결과를 해석할때는 세심한 주의가 필요하다.

참고문헌

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