скачать

Download Report

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.