Die Behandlung mit Antimetaboliten kann ein breites Spektrum an toxischen Nebenwirkungen verursachen. Einige, z. B. die Myelosuppression, hängen mit der Medikamentendosis und der Dauer der Behandlung zusammen. Die meisten Antimetaboliten werden nicht täglich verabreicht. Ausnahmen sind Mercaptopurin und sein Vorläufer Azathioprin.
Bei der Verabreichung von Antimetaboliten müssen einige wichtige pharmakologische Überlegungen angestellt werden.
So können beispielsweise vorbestehende Nierenschäden oder das Vorhandensein von bösartigen Ergüssen die Toxizität von Methotrexat erhöhen. Auch die Einnahme von nichtsteroidalen und entzündungshemmenden Medikamenten kann die Ausscheidung von Methotrexat verzögern und dadurch seine toxischen Wirkungen verstärken.
Die Behandlung mit Allopurinol beispielsweise potenziert die Wirkung von Azathioprin und Mercaptopurin erheblich, indem sie den Abbau dieser Medikamente blockiert.
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