Transcript скачать
. Фармакогенетика цитохром Р450-зависимой системы микросомального окисления Лекция 4 Митохондриальные цитохромы включают 4 семейства реакции биосинтеза стероидов синтезируются несвязанными с мембранами полирибосомами в виде больших предшественников и транспортируются в органеллы с одновременным разделением и выделением NH2 концевых экстрапептидов получают электроны из железосодержащего белка адренодоксина через NADPHадренодоксин оксиредуктазу. Микросомальные цитохромы состоит из 4 семейств окисляют стероиды и жирные кислоты, лекарства, ксенобиотики, включая канцерогены локализуются в мембранах эндоплазматического ретикулума синтезируются на мембраносвязанных полирибосомах и включаются в липидный биослой через узнающие системы электроны к ним поступают через флавопротеин NADPH-P450 оксиредуктазу или через цитохром b5 Номенклатура цитохромов > 40% сходство аминокислотного состава – семейства > 59% сходства - подсемейства Р450 II А 1 = CYP 2 A 1 Семейство Р 450 I = СYP 1 CYP I А1 экспрессируется во многих тканях помимо печени Определяется только при введении индукторов - 3-метилхолантрен (MD), 2,3,7,8-тетрахлориддибензо-р-диоксин (ТСDD) Cубстраты - полициклический ароматический углевод бензо[α]пирен, многие полициклические ароматические углеводороды Семейство Р 450 I = СYP 1 CYPI А2 постоянно экспрессируется в печени также может быть индуцирован MD и TCDD Обладает высокой каталитической активностью по отношению к ариламинам. Активирует некоторые гетероциклические амины, являющиеся промутагенами, которые могут образовываться в результате пиролиза белков. Активность CYP1A1 И А2 по отношению к субстратам перекрывается. Таким образом, оба фермента могут играть важную роль в активации канцерогенов. Участвует в метаболизме препаратов: кофеина, теофиллина, фенацетина, клозапина, имипрамина, такрина. Кофеиновый тест используется для фенотипирования активности CYP1А2. Семейство Р 450 I = СYP 1 CYP1B1 – окисляет – полициклические ароматические углеводороды препараты - кофеин и теофиллин эндогенные субстраты – 17бета-эстрадиол, эстрон, тестостерон, прогестерон Семейство Р 450 II= CYP 2 Подсемейство 2А A1 и А2 специфически гидроксилируют тестостерон Полиморфизм выявлен у фермента А6 CYP2A6 имеет широкую субстратную специфичность участвует в метаболизме препаратов – кумарин, метоксифлуран, галотан, вальпроевая кислота и дисульфирам Субстратами являются также токсины – никотин, котинин, N-нитрозоноркотинин, N-нитрозодиэтиламин, 1,3-бутадиен, 2,6дихлорбензонитрил Семейство Р 450 II= CYP 2 Подсемейство 2В Ферменты индуцируются фенобарбиталом Полиморфизм установлен для CYP2В6 Фермент метаболизирует препараты бупропион, циклофосфамид, изофосфамид. Семейство Р 450 II= CYP 2 Подсемейство 2С Полиморфизм установлен для CYP2С8, С9 и С19. CYP2С8. Субстраты – паклитаксел, зопиклон. Эндогенные субстраты – ретиноевая кислота. CYP2С9 Субстраты – лозартран, толбутамид, фенитоин, диклофенак, ибупрофен, напроксен, пироксикам CYP2С19 – субстраты – омепразол, диазепам, флунитразепам, прогуанил, пропранолол, сертралин, моклобемид, толбутамид Семейство Р 450 II= CYP 2 Подсемейство 2Е Фермент индуцируется этанолом Метаболизирует этанол, ацетон, ацетоацетат катализирует деметилирование Nнитрозодиметиламина механизм индукции цитохрома независит от процессов транскрипции Индукция происходит за счет снижения оборота фермента, в результате чего увеличивается его количество Семейство Р 450 II= CYP 2 Подсемейство 2D Полиморфизм установлен для CYP2D6 Субстраты – аймалин, энкаинид, флекаинид, пергекселин, метопролол, пропранолол, тимолол, амитриптилин, дезипрамин, нортриптилин, пароксетин, галоперидол, трописетрон, кодеин, трамадол, декстрометорфан, галантамин Дебризохин и спартеин – первые препараты, по которым был установлен выраженный полиморфизм в человеческой популяции, использовались для фенотипирования. Сейчас изъяты из практики эндогенные субстраты – триптамин и тирамин Семейство Р 450 III= CYP 3 У человека ферменты семейства вовлечены в 6-β-гидроксилирование тестостерона, в 2- и 4гидроксилирование 17альфаэстрадиола. СYP3A4, A5 и A7 CYP3А4 – фермент, метаболизирующий около 50% всех фармакологических препаратов, метаболизирующихся с участием Р450 Полиморфизм фермента не установлен Семейство Р 450 IV= CYP 4 Цитохромы семейства участвуют в биосинтезе и деградации гормонов и других сигнальных молекул, включая тромбоксан, стероидные гормоны и дериваты ретиноевой кислоты Метаболизируют лауреновую (lauric) кислоту в ωпозиции, арахидоновую кислоту. индуцируются гиполипидемическим препаратом клофибратом Из мутагенов ферменты семейства способны активировать 2-аминофлюорен Есть данные о специфической экспрессии цитохромов при беременности. Полиморфизм окисления дебризохина /спартеина (СYP2D6) дебризохин – симпатолитическое антигипертензивное средство Smith et. al спартеин, родостимулирующее и антиаритмическое средство Eichelbaum et al. Полиморфизм окисления дебризохина /спартеина метаболическое отношение (МО) дебризохин к 4ОН дебризохину МО > 12,6 (РМ) спартеин к 2- и 5-дигидроспартеину MO > 20 (РМ) РМ – poor metabolizers (медленные) EM – extensive metabolizers (быстрые = норма) UEМ- ultraextensive metabolizers (ультра быстрые) РМ - гомозиготы по рецессивному гену, ЕМ — либо гомозиготы по доминантному гену, либо гетерозиготы Interethnic comparison of frequencies of some CYP2D6 alleles Ethnic group Enzyme activity Caucasians *1 Wild type *2 Functional *1XN, *2XN Duplication *4 Splicingd efect *5 Deletion *10 P34S, S486T *17 T107I, R296C,S4 86T normal normal increased deficient deficient decreased decreased 34% 33% 1.5% 3.5% 20% 5% 3% 1% 3.5% 11.6% 4% - - Spaniards* Chinese 23% 20% 1% <1% 5% 50% - Japanese 42% 12% 0 0 13% 33% - Korean 33% 24% 2% 0 5% 36% - Ngawbe - - - 17% - - - Ethiopians - - 29% 1% 3% 16% 18% 2% 2% 4% 1.6% 34% 10.4% 3.5% 1% 3% 3% Zimbabwean s Saudi Arabians - - * not included in Caucasian studies Based on Meyer and Zanger, 1997; Van der Weide and Steijns, 1999. Сердечно-сосудистые средства Дебризохи Алифатическое н гидроксилирование NH N Спартеин C NH2 N N-гидроксилирование N Пропафен он Ароматическое гидроксилирование O C CH2 CH2 O CH2 CH CH2 NH CH2 CH2 CH3 OH NH Гуаноксан Ароматическое гидроксилирование O CH2NHC NH2 Сердечно-сосудистые О- средства Энкаинид H3C деметилирование N CH2CH2 N C O OCH3 Пергекселин Алифатическое гидроксилирование CH2CH N H N-пропилаймалин Ароматическое гидроксилирование OH CH2CH2CH3 N OH N CH3 CH2CH3 - адреноблокаторы Буфуралол Алифатическое и OH ароматическое гидроксилирование Метопролол CH CH3 CH2 NH C O CH3 CH3 CH2CH3 Алифатическое гидроксилирование и О - деалкилирование OH CH3 OCH2 CH CH2 NH CH CH3 CH2CH2OCH3 Пропранолол Ароматическое гидроксилирование Тимолол Алифатическое гидроксилирование OH OCH2 CH3 CH CH2 NH CH CH3 S N O N N OH CH3 OCH2 CH CH2 NH CH CH3 Трициклические антидепрессанты Амитриптил Бензильное ин гидроксилирован ие C CH3 CH CH2 CH2 N CH3 Нортриптил Бензильное ин гидроксилирован ие C CH3 CH CH2 CH2 N H Дезметилимипрамин Ароматическое гидроксилирован ие N CH3 CH2 CH2 CH2 N H Разные Декстрометорфан Одеметилирование H3C N OCH3 ОМетоксиамфетамин деалкилирование CH3 O NH2 CH2C CH3 Фенформи н Ароматическое гидроксилирован ие CH2 CH2 NH C NH C NH2 NH NH Р450 II D6 в отличие от других цитохромов не индуцируется классическими индукторами – антипирином, фенобарбиталом, рифампицином. Декстрометорфан противокашлевое средство метаболизируется через окислительное деметилирование используется в качестве тестового средства в сочетании в методами молекулярной генетики появилась возможность определения гетерозигот гетерозиготы МО от 1 до 10 РМ – 10-20 UEM – 0,6. Антиаритмики Флекаинид — антиаритмик 1-го класса по Вильямсу. Широко используется при лечении желудочковых аритмий. У 20 % больных при его применении возникает проаритмогенное действие. установлена зависимость метаболизма флекаинида от дебризохин-спартеинового типа окисления Энкаинид (Encainide) высокая концентрация энкаинида у РМ не сопровождается увеличением или расширением спектра побочных эффектов, т.к. активен метаболит у больных с фенотипом РМ препарат употребляется в стандартных дозах. У больных с фенотипом ЕМ концентрация исходного соединения должна быть меньшей. Антиаритмики Пропафенон — антиаритмик 1-го класса, имеет свойства бета-блокатора У РМ образование 5-гидроксипропафенона – активного метаболита - снижено При одинаковом дозировании равновесная концентрация быстрее достигается у РМ, т.к. менее выражен эффект первого прохождения через печень Высокие концентрации пропафенона оказывают побочное действие на ЦНС У РМ эти эффекты наблюдаются в 67 % случаев, у ЕМ — в 14 % Пропафенон вводится в виде рацемата Активность S- и R-энантиомеров в отношении натриевых каналов одинакова свойствами антагониста β-адренорецепторов обладает S-энантиомер сродство к Р450 II D6 имеет R-энантиомер Поэтому эффект первого прохождения, существенный для судьбы препарата у ЕМ, сказывается в основном на содержании Rэнантиомера. фенотипические различия в эффекте пропафенона, зависимые от влияния на натриевые каналы, более вероятны, чем связанные с антагонизмом βадренорецептора и обусловленные Sэнантиомером пропафенона. N-пропилаймалин В клиренсе его основных метаболитов между РМ и ЕМ наблюдаются десятикратные различия Рекомендованные дозы препарата — от 40 до 80 мг в день для ЕМ требовалась доза, значительно превосходящая рекомендованную, в то время как для РМ — только 10–20 мг в сутки Установлена высокая корреляция между МО спартеина и отношением Css к дозе препарата для достижения желаемого уровня Css доза должна варьировать от 7 мг в сутки у РМ до 110 мг у ЕМ Необходимость типирования очевидна Пергексилин — антагонист кальция Препарат высоко липофилен По метаболизму сходен с дебризохином В клинической практике доза пергексилина титруется по нарастающей до снятия ангинальной боли У ЕМ с коротким периодом полужизни препарата его дополнительной кумуляции нет при долговременном приеме у РМ концентрация в плазме нарастает, в то время как больные уже не находятся под жестким врачебным контролем побочные эффекты в виде периферических нейропатий и повреждений печени Ретроспективный анализ показал, что более 50 % больных с побочными реакциями оказались РМ. Антагонисты β-адренорецепторов дебризохиновый фенотип окисления является основным для метопролола, тимолола и буфаролола для пропранолола образование его 4гидроксиметаболита, сниженное у РМ, является лишь минорным путем биотрансформации, различий в фармакокинетике и действии у РМ и ЕМ не наблюдается. Атенолол и соталол выводятся в неизмененном виде Антагонисты β-адренорецепторов S-изомеры обусловливают βадреноблокирующее действие. При биотрансформации 1-го прохождения метаболизируется R-изомер Метопролол. У ЕМ после 1-го прохождения количество R-изомера снижается и отношение S/R в плазме становится около 2 Для РМ, у которых эффект 1-го прохождения практически отсутствует, характерно соотношение S/R = 1. Антагонисты β-адренорецепторов Если при фармакокинетическом исследовании регистрировать суммарный метопролол, то кривая концентрация-эффект у РМ будет сдвинута вправо. если определять содержание Sизомера, то кривые концентрация-эффект будут сходны у РМ и ЕМ.