Cytokrom P450 (isoenzymene CYP2C19 og CYP3A4). Cytokromer Sekvens av reaksjoner ved hydroksylering av substrater som involverer cytokrom P450

Cytokrom P450. Forfatterne av oppdagelsen, M. Klingerberg og D. Garfinkel, slo fast at dette enzymet, basert på den kjemiske naturen til protesegruppen, kan klassifiseres som cytokromer av type og. T. Omura og R. Sato oppdaget i 1964 at komplekset av redusert hemoprotein med karbonmonoksid har et karakteristisk maksimum ved 450 nm, som bestemte navnet på enzymet. Imidlertid kan bruken av ordet "cytokrom" i forhold til hemoproteiner i P450-klassen ikke betraktes som vellykket, siden funksjonen til cytokrom er elektronoverføring, og ikke katalyse av monooksygenase-reaksjoner. I anbefalingene om nomenklaturen til P450-familien foreslått av D. Nebertomb, nevnes ordet "cytokrom" bare ved dechiffrering av betegnelsen CYP (dvs. cytokrom Z450), som brukes til å betegne P450-gener.

For tiden er mer enn 150 forskjellige P450-er kjent, funnet i dyr, planter, sopp og bakterier. Bare strengt anaerobe bakterier mangler hemoprotein. Prokaryoter inneholder løselig P450. Overgangen til eukaryote systemer er ledsaget av inkorporering av P450 i membranen, som i tilfellet med gjær og sopp. Alle cytokromer P450 fra høyere organismer er membranenzymer. I evolusjonære termer er den eldste bakteriell monooksygenase

På et mellomstadium av den evolusjonære stigen er det mitokondrielle hydroksylasesystemet i binyrene. Den har alle egenskapene til et bakterieoppløselig system og består også av tre komponenter. To av komponentene - FAD-holdig flavoprotein (NADPH- eller NADH-avhengig reduktase) og ikke-hem svovelholdig protein (adrenodoxin) - er vannløselige og lokalisert i mitokondriematrisen, den tredje - P450 er innebygd i membranen . Bemerkelsesverdig er den høye substratspesifisiteten til mitokondrielle hemoproteiner, noe som gjør dette systemet enda mer likt et bakterielt. Mitokondrielle cytokromer P450 er hovedsakelig involvert i oksidasjon av endogene substrater.

På det høyeste trinnet på den evolusjonære stigen er monooksygenasesystemet til levermikrosomer.

P450 spiller en viktig rolle i oksidasjonen av en rekke forbindelser, både endogene (steroider, gallesyrer, fettsyrer, prostaglandiner, leukotriener, biogene aminer) og eksogene (legemidler, giftstoffer, industrielle forurensningsprodukter, plantevernmidler, kreftfremkallende stoffer, mutagener, etc.) osv.), de sistnevnte kalles fremmedfrykt.

Basert på typen reaksjoner som katalyseres, kan P450 klassifiseres som en ekstern type monooksygenase. I nærvær av elektrondonorer (NAD(P)H), er P450 i stand til å aktivere molekylært oksygen, hvorav ett atom deretter inkorporeres i molekylet til det oksiderte substratet, og det andre reduseres til vann."

R + AH + O L ROH + A + H O der R er substratet, ROH er produktet, AH er elektrondonoren.

Oksygenasereaksjoner katalysert av cytokrom P450 er svært forskjellige. En av de mest utbredte oksidasjonsreaksjonene av xenobiotika er den oksidative dealkyleringsreaksjonen, som er ledsaget av oksidasjon av en alkylgruppe festet til N-, O- eller S-atomene. Den andre plassen i utbredelsen tilhører hydroksyleringsreaksjonene til sykliske forbindelser, som inkluderer hydroksylering av aromatiske, mettede og heterosykliske hydrokarboner. P450 kan også katalysere hydroksyleringsreaksjoner av alifatiske forbindelser, N-oksidasjon, oksidativ deaminering og reduksjonsreaksjoner av azo- og nitroforbindelser. Oksidasjonsreaksjoner av naturlige forbindelser inkluderer w-oksidasjon av mettede fettsyrer, hydroksylering av steroidhormoner, gallesyrer og kolesterol, biosyntese av prostaglandiner, peroksidasjon av umettede fettsyrer.

I motsetning til andre hemoproteiner, som vanligvis bare har én aktivitet og en strengt definert funksjon i cellen, kan P450, sammen med monooksygenase, også vise oksidaseaktivitet, og generere reaktive oksygenarter i form av superoksid og hydroksylradikaler, hydrogenperoksid. I denne forbindelse, i litteraturen, kalles P450 noen ganger en oksidase med blandet funksjon. A.I. Archakov et al. fant at P450 også kan fungere som en ekte fire-elektronoksidase, og genererer bare vann fra et oksygenmolekyl. P450 viser også peroksidaseaktivitet ved å bruke organiske peroksider eller hydrogenperoksid som cosubstrater i oksidasjonsreaksjonen, i stedet for NAD(P)H. Det er bevis på at P450 kan katalysere dioksygenase-reaksjoner. Således er et karakteristisk trekk ved P450 dens mangfold av funksjoner, men den viktigste er monooksygenase. I fig. Figur 1.32 viser et generelt diagram over oksygenase- og oksidase-reaksjoner. I det første trinnet av oksygenasesyklusen (syklus a), binder substrater seg til den oksiderte formen av P450 for å danne enzym-substratkomplekser. I dette tilfellet, avhengig av substratene, kan tre typer spektrale endringer vises: I, II og modifisert II, karakterisert i det differensielle absorpsjonsspekteret med et maksimum og et minimum ved visse bølgelengder. Type I-substrater samhandler hovedsakelig med lavspinn-formen til P450 og jernatomet går fra en seks-koordinert lav-spinn-tilstand til en fem-koordinert høy-spinn-tilstand. I dannelsen av type I-komplekser spilles hovedrollen av hydrofobe interaksjoner av ikke-polare substrater med det aktive sentrum av enzymet. Type II-komplekser oppstår som et resultat av interaksjonen av aminogruppen til substratet med hemjernatomet, som enten er i høyspinn- eller lavspinntilstand. I dette tilfellet forvandles høyspinnformen av jern til en lavspinnform. Hemjernet i slike komplekser er i en seks-koordinert tilstand, og stedet for oksygenbinding er okkupert av nitrogenet til substratet. Modifiserte type II spektrale endringer skyldes interaksjonen av hydroksylgruppen i substratet med høyspinnformen av jern. Interaksjonshastigheten mellom type I-substrater og P450 er som regel en størrelsesorden høyere enn for type II. På det andre stadiet av monooksygenasesyklusen gjenopprettes P450-substratkomplekset. Elektronet for reduksjon av cytokrom P450 kommer fra det NADPH-spesifikke flavoproteinet. I de følgende stadiene aktiveres oksygen. Disse stadiene er preget av sekvensiell dannelse av oksy- og peroksykomplekser P450. P450 oksykomplekset er i stand til å dissosiere med frigjøring av superoksidradikaler, hvorfra hydrogenperoksid genereres i dismutasjonsreaksjonen (syklus b). Reduksjon av oksykomplekset med et andre elektron fører til dannelsen av et to-elektron redusert peroksykompleks. Det antas at dette stadiet er begrensende i monooksygenasesyklusen. Under dekomponeringen av peroksykomplekset dannes hydrogenperoksyd (syklus c) og en reaktiv oksenoidpartikkel (FeO) som inneholder et seks-elektron oksygenatom ligandert med jern(III)jern dannes. Et oksygenatom fra denne partikkelen kan overføres til CH-bindingen til substratet og settes inn i den. En annen foreslått mekanisme er muligheten for acylering av det distale oksygenatomet ligandert på hemjernet. Nedbrytningen av dette komplekset fører til dannelsen av en persyre på det aktive stedet til P450. Den lave reaktiviteten til persyren krever ytterligere aktivering av substratmolekylet. To-elektron reduksjon av en oksenoid fører til dannelse av vann fra et oksygenmolekyl (syklus d). Mest sannsynlig er det ingen enkelt mekanisme for reaksjoner katalysert av cytokrom P450.

Til dags dato har mer enn 160 forskjellige gener som koder for P450 blitt identifisert. Informasjon om primærstruktur, substratspesifisitet, induserbarhet, lokalisering i cellen, genstruktur og mange andre egenskaper er gitt i datadatabasen "Cytochrome P450, Database" (CPD), opprettet ved Institute of Biomedical Chemistry ved det russiske akademiet. Medisinske vitenskaper.

Molek. Massen til forskjellige P450-er varierer fra 44 til 60 kDa. Hemoproteinmonomerer består av én polypeptidkjede som inneholder fra 45 til 55 % ikke-polare aminosyrerester. I fravær av vaskemiddel eksisterer cytokrom i form av molekylære aggregater. veier fra 300 til 700 kDa. Den komplette aminosyresekvensen er etablert for mer enn 150 cytokromer P450. De mest godt studerte er CYP2B4 og CYP1A2, isolert fra kaninlevermikrosomer etter induksjon med henholdsvis fenobarbital og 3-metylkolantren. CYP2B4-molekylet består av 491 aminosyrerester, og CYP1A2 - av 516 aminosyrerester. D. Ozols et al. i 1981 og O. Goto et al. i 1983, da de sammenlignet den primære strukturen til hemoproteiner fra CYP2- og CYP1-familiene, oppdaget 2 konserverte regioner

Mikrosomal oksidasjon er en sekvens av reaksjoner som involverer oksygenaser Og NADPH, som fører til innføring av et oksygenatom i sammensetningen av et ikke-polart molekyl og utseendet av hydrofilisitet i det og øker dets reaktivitet.

Reaksjoner mikrosomal oksidasjon utføres av flere enzymer lokalisert på membranene i det endoplasmatiske retikulum (i tilfellet in vitro de kalles mikrosomale membraner). Enzymer organiserer korte kjeder som ender med cytokrom P 450.

Mikrosomale oksidasjonsreaksjoner inkluderer til fase 1-reaksjoner og er ment å gi polare egenskaper til et hydrofobt molekyl og/eller øke dets hydrofilisitet, og øke reaktiviteten til molekyler for å delta i fase 2-reaksjoner. I oksidasjonsreaksjoner skjer dannelse eller frigjøring av hydroksyl-, karboksyl-, tiol- og aminogrupper, som er hydrofile.

Mikrosomale oksidasjonsenzymer er lokalisert i det glatte endoplasmatiske retikulum og er oksidaser med blandet funksjon(monooksygenaser).

Cytokrom P450

Hovedproteinet for mikrosomal oksidasjon er hemoprotein - cytokrom P 450. I naturen er det opptil 150 isoformer av dette proteinet, som oksiderer rundt 3000 forskjellige substrater. Forholdet mellom forskjellige cytokrom P450 isoformer varierer på grunn av genetiske egenskaper. Det antas at noen isoformer er involvert i biotransformasjonen av xenobiotika, mens andre metaboliserer endogene forbindelser (steroidhormoner, prostaglandiner, fettsyrer, etc.).

Cytokrom P450 interagerer med molekylært oksygen og inkluderer ett oksygenatom i substratmolekylet, noe som bidrar til utseendet (økende) av dets hydrofilisitet, og det andre - i vannmolekylet. Dens viktigste reaksjoner er:

oksidativ dealkylering, ledsaget av oksidasjon av alkylgruppen (ved N-, O- eller S-atomene) til aldehydet og dets eliminering,
oksidasjon (hydroksylering) av ikke-polare forbindelser med alifatiske eller aromatiske ringer,
oksidasjon av alkoholer til de tilsvarende aldehyder.

Arbeidet til cytokrom P 450 er sikret av to enzymer:

NADH-cytokrom b 5 oksidoreduktase, inneholder FAD,
NADPH-cytokrom P 450 oksidoreduktase, inneholder FMN Og FAD.

Skjema over de relative posisjonene til mikrosomale oksidasjonsenzymer og deres funksjoner

Begge oksidoreduktasene mottar elektroner fra de tilsvarende reduserte ekvivalentene og overfører dem til cytokrom P 450. Dette proteinet, som tidligere har festet et molekyl av det reduserte substratet, binder seg til et oksygenmolekyl. Etter å ha mottatt et annet elektron, inkorporerer cytokrom P 450 det første oksygenatomet i det hydrofobe substratet (substratoksidasjon). Samtidig skjer reduksjonen av det andre oksygenatomet til vann.

Sekvens av reaksjoner av hydroksylering av substrater med deltakelse av cytokrom P450

Et vesentlig trekk ved mikrosomal oksidasjon er evnen til å indusere eller hemme, dvs. til en endring i prosesskraft.

Induktorer er stoffer som aktiverer syntesen av cytokrom P 450 og transkripsjonen av det tilsvarende mRNA. De er

1. Bredt spekter handlinger som har evnen til å stimulere syntesen av cytokrom P 450, NADPH-cytokrom P 450 oksidoreduktase og glukuronyltransferase. De klassiske representantene er barbitursyrederivater - barbiturater, Denne gruppen inkluderer også diazepam, karbamazepin, rifampicin og så videre.

2. Smalt spekter og handlinger, dvs. stimulere en av formene for cytokrom P 450 - aromatiske polysykliske hydrokarboner ( metylcholantren, spironolakton), etanol.

For eksempel, etanol stimulerer syntesen av P 450 2E1 isoformen (alkoholoksidase), som er involvert i metabolismen av etanol, nitrosaminer, paracetamol, etc.
Glukokortikoider indusere P 450 3A isoformen.

Hemmere av mikrosomal oksidasjon binder seg til proteindelen av cytokrom eller hemjern. De er delt inn i:

1. Vendbar

direktehandlinger- karbonmonoksid ( CO), antioksidanter,
indirektehandlinger, dvs. påvirkning gjennom mellomprodukter av deres metabolisme, som danner komplekser med cytokrom P 450 - erytromycin.

2. Irreversibel hemmere - allopurinol, aminazin, progesteron, muntlig prevensjonsmidler, teturam, fluorouracil,

Evaluering av fase 1 reaksjoner

Mikrosomal oksidasjon kan vurderes på følgende måter:

bestemmelse av mikrosomal enzymaktivitet etter biopsi,
om farmakokinetikken til legemidler,
ved hjelp av metabolske markører ( antipyrin test).

Antipyrin test

Personen tar det om morgenen på tom mage amidopyrin med en hastighet på 6 mg/kg kroppsvekt. 4 porsjoner urin samles opp med intervaller fra henholdsvis 1 til 6 timer, 6-12, 12-24 og 45-48 timer. Volumet av urin måles. Senest 24 timer senere sentrifugeres eller filtreres urinen. Deretter undersøkes konsentrasjonen av 4-aminoantipyrin og dets metabolitt N-acetyl-4-aminoantipyrin i urin.

Cytokrom P450 familie 2 underfamilie C polypeptid 9 (CYP2C9). Påvisning av A1075C (Ile359Leu) mutasjon

Gennavn -CYP2C9

Lokalisering av genet på kromosomet– 10q23.33

*1/*1
*1/*3
*3/*3

Forekomst i befolkningen

Allel CYP2C9*3 forekommer hos europeere med en frekvens på 6 %.

Assosiasjon av markør med legemiddelmetabolisme

Det studeres for å bestemme den fysiologiske effektiviteten av bruken av legemidler: orale antikoagulantia fra kumarinklassen (warfarin), sulfonylureaderivater, ikke-narkotiske analgetika (tenoksikam, flurbiprofen, lornoxicam, piroksikam), losartan og irbesartan (angiotensin II-reseptorblokkere). ).

Generell informasjon om studiet

Legemidlet som oftest brukes til å forebygge og behandle tromboemboliske komplikasjoner er warfarin (Coumadin). Det er foreskrevet for langvarig bruk i en rekke tilfeller forbundet med økt blodpropp, så vel som i den postoperative perioden for å forhindre dannelse av blodpropp på grunn av kirurgi. Det praktiseres ofte å foreskrive stoffet til personer som har hatt slag eller hjerteinfarkt.

For å oppnå effekten av legemidler, er deres bioaktivering i kroppen (transformasjon til en aktiv form) i leverceller (hepatocytter) av cytokrom P450 (CYP) enzymsystemet nødvendig. Genene som koder for disse enzymene er polymorfe, og alleler som koder for dannelsen av enzymer med redusert eller fraværende funksjon blir ofte funnet.

Aktiviteten til cytokromer, i tillegg til de strukturelle egenskapene til genene som koder for dem, påvirkes av faktorer som alder, kroppsvekt, livsstil, dårlige vaner, kosthold, samtidige sykdommer og medisiner. Disse faktorene er ansvarlige for dannelsen av individuelle egenskaper ved arbeidet til P450-enzymer og bestemmer arten av metabolismen til de fleste legemidler. Hovedenzymet for biotransformasjon av indirekte antikoagulanter er cytokrom P450 isoenzymet CYP2C9.

Gene CYP2C9 lokalisert på kromosom 10 i region 10q23.33. Det finnes genvarianter (alleler) CYP2C9, som koder for dannelsen av et enzym med redusert eller fraværende funksjon. Genvarianten som bærer en punktsubstitusjon av adenin for cytosin i posisjon 1075 (A1075C) fører til en reduksjon i enzymets metabolske aktivitet og betegnes CYP2C9*3. En enkelt nukleotidsubstitusjon resulterer i en substitusjon av aminosyren isoleucin med leucin (Ile359Leu) i CYP2C9-enzymet. Dermed syntetiseres et enzym med endret funksjon, hvis aktivitet er mindre enn 5 % av aktiviteten til enzymet *1. Den store (uendrede) varianten av genet er betegnet som CYP2C9*1.

Den vanligste genotypen forårsaker normal warfarinmetabolisme og er betegnet CYP2C9 *1/*1.

Genetisk markør CYP2C9*3(genotypene *3/*3 og *3/*1) er assosiert med en endring i den funksjonelle aktiviteten til cytokrom P450-enzymet, noe som reduserer eliminasjonshastigheten av warfarin fra kroppen. Tilstedeværelsen av *3-allelen i en pasient fører til en betydelig reduksjon i aktiviteten til cytokromisoenzymet, noe som øker den antikoagulerende effekten av legemidlene opptil 7 ganger og kan forårsake utvikling av komplikasjoner som omfattende indre blødninger og episoder med overdreven hypokoagulasjon.

Cytokrom p450 (CYP 450) er navnet på en stor familie av universelle enzymer i menneskekroppen, ansvarlig for metabolismen av de fleste medisiner og andre fremmede organiske forbindelser (xenobiotika).

Metabolismen av mange klasser av medikamenter (antihistaminer, retrovirale proteasehemmere, benzodiazepiner, kalsiumkanalblokkere, etc.) skjer med deltakelse av cytokromer.

I tillegg medierer cytokromer ulike fysiologiske prosesser, inkludert biosyntese av steroider og kolesterol, fettsyremetabolisme og kalsiummetabolisme (hydroksylering av vitamin D3, som er det første trinnet i dannelsen av kalsitriol).

Historie om cytokrom p450

Cytokrom P450 ble oppdaget på slutten av 50-tallet av det tjuende århundre av M. Klingenberg og D. Garfinkel. Begrepet "cytokrom" (cito - celle; chromos - farge) dukket opp i 1962 som et midlertidig navn på et farget stoff som finnes i celler.

Som det viste seg, er ulike typer cytokrom P450 vidt distribuert i cellene til mikroorganismer, planter og pattedyr. Disse enzymene er kun fraværende i anaerobe bakterier.

Forskere antyder at alle genene som koder for forskjellige typer CYP450 stammet fra et enkelt forløpergen som eksisterte for to milliarder år siden. Funksjonen til dette "originale" genet var å utnytte energi. For øyeblikket er det funnet mer enn 1000 forskjellige typer cytokrom CYP 450 i naturen.

Mangfold av cytokromer

Til dags dato har rundt 55 forskjellige typer cytokromer blitt oppdaget i pattedyr, og mer enn 100 i planter.

Takket være suksessene til genteknologi, var det mulig å fastslå at enzymer fra cytokromfamilien utfører forskjellige funksjoner, noe som fører til deres inndeling i tre hovedklasser:

involvert i metabolismen av medikamenter og xenobiotika;
involvert i syntesen av steroider;
deltar i andre viktige endogene prosesser som skjer i kroppen.

Klassifisering av cytokromer

Alle cytokromer og gener som koder for syntesen deres er navngitt i samsvar med følgende anbefalinger:

navnet på cytokromet må inkludere roten CYP;
navnet på genet som koder for syntesen av det tilsvarende cytokromet inneholder også CYP , men skrevet i kursiv;
cytokromer er delt inn i familier (angitt med tall), underfamilier (angitt med bokstaver) og isoformer (angitt med tall som gjenspeiler nummeret til det kodende genet).

For eksempel tilhører CYP 2 D 6 den andre familien, underfamilie D, kodet av gen 6. Navnet på selve genet ser ut som CYP 2 D 6.

Grunnleggende cytokromer

Til tross for mangfoldet av cytokromer i menneskekroppen, legemiddelmetabolisme forekommer med deltagelse av en overveiende begrenset mengde CYP 450. De vanligste representantene for denne gruppen er: CYP 1A2, CYP 2C9, CYP 2C19, CYP 2 D 6, CYP 2E1, CYP 3A4.

Disse enzymene katalyserer et bredt spekter av metabolske reaksjoner:

ett cytokrom kan metabolisere flere legemidler med forskjellige kjemiske strukturer;
det samme legemidlet kan påvirkes av forskjellige CYP 450 i forskjellige organer og systemer i menneskekroppen.

Dualitet av naturen til cytokromer P450

I de fleste tilfeller omdannes fettløselige legemidler og andre kjemiske stoffer til vannløselige metabolitter, som lettere elimineres fra kroppen. Innføringen av hydroksylgrupper (takket være cytokrom P450) øker polariteten til molekyler og deres løselighet, noe som også bidrar til at de fjernes fra kroppen. Nesten alle xenobiotika som kommer inn i leveren oksideres av en eller annen isoform av cytokrom p450.

Imidlertid kan de samme enzymene som katalyserer "renseprosessene" aktivere inerte kjemiske molekyler til en svært reaktiv tilstand. Slike mellommolekyler kan samhandle med proteiner og DNA.

Dermed kan effekten av cytokrom p450s skje gjennom en av to konkurrerende veier: metabolsk avgiftning eller aktivering.

Variasjon av virkningen av cytokromer

Hver person har sin egen metabolisme av medisinske stoffer, forskjellig fra andre menneskers. Individuelle egenskaper avhenger av genetiske faktorer, pasientens alder, kjønn, helsetilstand, kosthold, samtidig farmakoterapi, etc.

Genetisk variasjon i legemiddelmetabolismen ble oppdaget ved en tilfeldighet: standarddoser av legemidler forårsaket uventet uvanlige reaksjoner hos forskjellige individer.

Enzymaktivitet er av to (noen ganger tre) hovedtyper: henholdsvis intens og svak (middels), metabolismen av medisinske stoffer kan skje raskt og sakte.

Cytokromer og legemiddelmetabolisme

Cytokrom CYP 1A2 er involvert i metabolismen av mange legemidler, inkludert aminofyllin og koffein. Aktiviteten til dette enzymet øker under påvirkning av kjemikalier som kommer inn i menneskekroppen under røyking.

Cytokrom CYP 2A6 spiller en viktig rolle i metabolismen av kumarin (et indirekte antikoagulant) og nikotin.

Cytokrom CYP 2S9 involvert i metabolismen av fenytoin, tolbutamid, warfarin. Hvis minst én aminosyre endres i strukturen til genet som koder for syntesen av dette cytokromet, blir dens enzymatiske aktivitet forstyrret. Enzymmangel av dette cytokromet forårsaker en medfødt disposisjon for fenytoinforgiftning og komplikasjoner som følge av warfarinbehandling.

Cytokrom CYP 2S19 deltar i metabolismen av omeprazol, diazepam, imipramin. Imidlertid er den kliniske betydningen av denne enzympolymorfismen fortsatt kontroversiell. De effektive dosene av mange legemidler metabolisert av CYP 2C9 er så langt fra toksiske at potensielle avvik i aktiviteten til cytokrom CYP 2C9 ikke spiller noen signifikant rolle.

Cytokrom CYP 2 D 6 er et eksempel på genotypiske forskjeller mellom ulike etniske grupper. På 70-tallet av forrige århundre ble farmakokinetikken til det antihypertensive stoffet debrisoquine og det antiarytmiske stoffet sparteine studert. Følgende resultater ble oppnådd: med en generell tendens til ultrarask metabolisme av debrisokin, blant kaukasiere, ble langsom metabolisme observert i 5–10 % av tilfellene, blant japanere var dette tallet mindre enn 1 %.

Legemidler metabolisert av CYP2D6 (b-blokkere, antiarytmika, psykoanaleptika, antidepressiva og narkotiske analgetika) har en smal terapeutisk indeks, dvs. Det er liten forskjell mellom dosen som kreves for å oppnå en terapeutisk effekt og den toksiske dosen. I en slik situasjon kan individuelle avvik i stoffets metabolisme spille en dramatisk rolle: en økning i konsentrasjonen av stoffet til et giftig nivå, eller en reduksjon til punktet av tap av effektivitet.

Historien om bruken av perhexilin (Australia) demonstrerte tydelig den enorme betydningen av CYP2D6-polymorfismen. Etter den første erfaringen med resepter ble stoffet trukket tilbake fra arsenalet av legemidler for behandling av angina pectoris på grunn av høy lever- og nefrotoksisitet. Men for øyeblikket brukes perhexilin igjen og er anerkjent som et svært effektivt middel, siden det kun er giftig for pasienter med dårlig CYP2D6-metabolisme. Sikkerheten ved å foreskrive perheksilin er sikret ved foreløpig bestemmelse av det individuelle nivået av dette cytokrom.

Cytokrom CYP 3A4 angivelig metaboliserer omtrent 60% av alle legemidler. Dette er hovedcytokromet i leveren og tarmene (det utgjør 60 % av det totale antallet cytokrom). Aktiviteten kan øke under påvirkning av rifampicin, fenobarbital, makrolider og steroider.

Hemming av legemiddelmetabolismen

Hemming av legemiddelmetabolismen er den vanligste årsaken til klinisk signifikante legemiddelinteraksjoner, noe som resulterer i uønskede økninger i legemiddelkonsentrasjoner i blodet. Dette skjer oftest når to forskjellige legemidler konkurrerer om å bli bundet til det samme enzymet. Et medikament som "taper" i denne konkurransemessige "kampen" mister evnen til å bli tilstrekkelig metabolisert og akkumuleres for mye i kroppen. Det er gledelig at det ikke er mange medikamenter som har egenskapene til en uttalt hemmer. Typiske hemmere er cimetidin, erytromycin, ketokonazol og kinidin. Blant nyere legemidler har selektive serotoninreopptakshemmere og proteasehemmere potensielle hemmende egenskaper.

Inhiberingshastigheten avhenger av de farmakokinetiske egenskapene til de "motstridende" medikamentene. Hvis både hemmeren og substratmedikamentet har kort halveringstid (for eksempel cimetidin og stoffskiftehemmeren teofyllin), vil interaksjonen være maksimal på dag 2-4. Det vil ta samme tid før interaksjonseffekten opphører.

Ved samtidig bruk av warfarin og amiodaron vil det ta 1 måned eller mer å stoppe den hemmende effekten, som er assosiert med sistnevntes lange halveringstid.

Til tross for at hemming av cytokrom-mediert metabolisme er et stort problem, skapes det i klinisk praksis noen ganger forhold som tillater målrettet bruk av dette fenomenet. Det antivirale legemidlet saquinavir har svært lav biotilgjengelighet, som er assosiert med dets omfattende metabolisme av cytokrom CYP 3A4. Biotilgjengeligheten til legemidlet når det tas oralt er bare 4%. Samtidig administrering av det beslektede legemidlet ritinavir, som hemmer cytokromaktivitet, resulterer i en 50 ganger økning i plasmakonsentrasjoner av sakinavir, noe som muliggjør en terapeutisk effekt.

Induksjon av legemiddelmetabolisme

Induksjon av metabolisme oppstår når et medikament stimulerer syntesen av enzymer som er involvert i metabolismen av et annet medikament (eller reduserer den naturlige nedbrytningen av disse enzymene).

Den mest kjente cytokrom-induseren er rifampicin, som øker nivåene av CYP 3A4 og CYP 2C i leveren, noe som resulterer i intensivert metabolisme av en rekke medikamenter (tabell).

Det er ganske rimelig å anta at cytokrom-induktorer reduserer effektiviteten til medikamentsubstrater. Det er imidlertid en annen side ved dette fenomenet. Brå seponering av et induserende legemiddel (eller opphør av miljøeksponering for en induktor) kan uventet resultere i en stor økning i plasmakonsentrasjoner av et legemiddel som tidligere ble mye metabolisert. Et eksempel er en situasjon der røykere, som er vant til konstant å drikke kaffe, plutselig bestemmer seg for å slutte å røyke, som et resultat av at aktiviteten til CYP 1A2 reduseres og konsentrasjonen av koffein i blodplasmaet øker. Dette kan forverre alvorlighetsgraden av abstinenssymptomer: hodepine og agitasjon.

Interaksjon av cytokromer med mat

En studie fra 1991 fant at ett glass grapefruktjuice forårsaket en tredobling i plasmanivået av felodipin. Andre juicer forårsaket imidlertid ikke en lignende effekt. Det antas at komponentene i grapefrukt - flavonoider eller furanokumarin - undertrykker metabolismen av felodepin i tarmen, mediert av cytokrom CYP 3A4.

Farmakogenomikk og dens lovende retninger

Vitenskapen som studerer kroppens genetisk bestemte respons på legemidler har nylig blitt kalt farmakogenomikk. Utviklingen av denne vitenskapen vil gjøre det mulig å nøyaktig forutsi kroppens individuelle respons på en spesifikk behandling, samt identifisere pasienter med høy risiko for å utvikle toksiske reaksjoner.

Bord. Hovedtypene av cytokrom p450 hos mennesker

Cytokrom	Underlag som er berørt	Inhibitor	Induktor
	Amitriptylin, koffein, klomipramin, imipramin, klozapin, mexiletin, østradiol, paracetamol, propranolol, takrin, teofyllin, R-warfarin	Cimetidin, fluvoksamin, fluorokinolonantibiotika (ciprofloksacin, norfloksacin), grapefruktjuice	Omeprazol, fenobarbital, fenytoin, polysykliske aromatiske bikarbonater (f.eks. kebab), sigarettrøyking
	Diklofenak, indometacin, losartan, naproksen, fenytoin, piroksikam, tolbutamid, S-warfarin	Amiodaron, kloramfenikol, cimetidin, flukonazol, fluoksetin, isoniazid, omeprazol, sertralin, sulfinpyrazon	Rifampicin
	Klomipramin, klozapin, diazepam, imipramin, lansoprazol, omeprazol, fenytoin, propranolol	Fluoksetin, fluvoksamin, isoniazid, omeprazol, sertralin	Rifampicin
	Amitriptylin, klorpromazin, klomipramin, klozapin, kodein, desipramin, dekstrometorfan, doksepin, fluoksetin, haloperidol, imipramin, labetalol, metadon, metoprolol, prokainamid, prometazin, propafenon, tiorolidazinol, timolidazinol, timolidazinol	Amiodaron, cimetidin, haloperidol, mibefradil, kinidin, propafenon, alle serotoninreopptakshemmere
	Koffein, etanol, paracetamol, teofyllin	Cimetidin, disulfiram	Etanol, isoniazid
	Amiodaron, amitriptylin, atorvastatin, buprenorfin, karbamazepin, klaritromycin, klomipramin, klonazepam, kokain, kortisol, cyklofosfamid, cyklosporin, deksametason, digitoksin, diltiazem, diazepam, doxopinetromycin, imodipypinetromycin, er lorate din, mikonazol, midazolam , nifedipin, østradiol, omeprazol, propafenon, kinidin, simvastatin, teofyllin, verapamil, vinkristin, warfarin	Amiodaron, cannabinoider, cimetidin, klaritromycin, klotrimazol, diltiazem, erytromycin, grapefruktjuice, ketokonazol, metronidazol, mikonazol	Karbamazepin, glukokortikoider, fenytoin, rifampicin, sulfadimidin

Polunina T.E.

Oksana Mikhailovna Drapkina

– Vi fortsetter programmet vårt. Våre forelesninger og diskusjoner om gynekologi avsluttes, vi har gått helt inn i regelverket, så vi vil prøve å ikke forlate dem. Professor Tatyana Evgenievna Polunina åpner seksjonen for gastroenterologi. Forelesninger "Rollen til cytokrom P450-familien i patogenesen og behandlingen av ikke-alkoholisk fettleversykdom."

Tatyana Evgenievna Polunina, professor, doktor i medisinske vitenskaper:

– Cytochromes P450 (CYP 450) er navnet på en stor familie av universelle enzymer i menneskekroppen. Cytokromer P450 spiller en viktig rolle i oksidasjonen av en rekke forbindelser, slik som endogene forbindelser (steroider, gallesyrer, fettsyrer, prostaglandiner, leukotriener, biogene aminer), så vel som eksogene forbindelser (legemidler, industriell forurensning, plantevernmidler, kreftfremkallende stoffer og mutagener). ), sistnevnte kalles xenobiotika.

I dette lysbildet kan du se hvor cytokromene P450 befinner seg. De er lokalisert i hepatocytten, i cytosolen. Det endoplasmatiske retikulum er grunnlaget for plasseringen. Og spesielt har lipidmembranen, som inneholder et dobbeltlag av fosfolipider, flere sammenkoblede strukturer på seg. Dette er et cytokrom, som inkluderer jernprotein, nikotinamidadenindinukleotid og oksidoreduktase, som er inkludert i komplekset av metabolisme av legemidler og de ovenfor presenterte xenobiotika.

De vanligste representantene for denne gruppen som klinikere henvender seg til er cytokromer P452 AC, P450 2D, P450 2E1, P450 3A4. Disse enzymene katalyserer et bredt spekter av metabolske reaksjoner og ett cytokrom kan metabolisere flere legemidler som har forskjellige kjemiske strukturer. Det samme medikamentet har ulik effekt i cytokrom P450 og i forskjellige organer. Og spesielt er det viktigste cytokrom som vi legger merke til cytokrom P450 2E - det viktigste isoenzymet til cytokrom P450, det bryter ned lipoproteiner med lav tetthet.

For tiden er det ikke bare utviklet fenotypingsmetoder som er basert på substratspesifisiteten til visse cytokrom P450 isoenzymer, men også aktiviteten til et bestemt enzym og metabolisme bestemmes av farmakokinetikken til markørsubstratet og endringer i konsentrasjonene av det uendrede stoffet. og dens metabolitt. Men bestemmelsen av cytokrom P450 isoenzymer ved å identifisere genene for de tilsvarende isoenzymene utføres ved hjelp av en polymerasekjedereaksjon. Dette kalles cytokrom P450 isoenzym genotyping.

På dette lysbildet ser vi at i hepatocytten er stedet der det endoplasmatiske retikulum, cytokromer P450, hvorav det er mer enn 50, og medikamenter som brytes ned i et bestemt cytokrom er lokalisert, i noen tilfeller kombineres det med cytokrom og danner en vesikkel som skader hepatocytten, og forårsaker samtidig stress og cytokiner; fører til aktivering av tumornekrotiske faktor og er spesielt en triggerfaktor for lansering av caspaser, som manifesterer seg med katalytiske prosesser.

Ikke-alkoholisk fettleversykdom, som senere ble identifisert som en nosologisk enhet, begynte å bli kalt ikke-alkoholisk fettleversykdom (NAFLD) siden 1980, etter å ha oppdaget endringer i leveren til ikke-alkoholiske pasienter som lignet på de som ble sett i alkohol-indusert skade.

Den naturlige historien til ikke-alkoholisk fettleversykdom inkluderer steatose som et innledende stadium, som uten å utvikle seg, kan være asymptomatisk, og steatohepatitt, som er ledsaget av forferdelige vegetative manifestasjoner, cytolysesyndrom og dyspeptiske manifestasjoner. Med utviklingen av fibrose oppstår et ganske alvorlig problem - levercirrhose, og deretter utvikler portalhypertensjon og karsinom.

Jeg vil gjerne gjøre oppmerksom på det faktum at tilbake i 1894 foreslo Kiernan en viss leverarkitektur, som består av en bjelkestruktur. På periferien av bjelkene, som består av polygonale hepatocytter, er det en triade: gallegang, portalvene og arterie. Dette lysbildet representerer en normal sunn lever og fettinfiltrasjon av hepatocytter. Leversteatose, som er en av de første fasene av utviklingen av ikke-alkoholisk fettleversykdom, presenteres i morfologisk form i dette diagrammet.

Det neste alternativet for utvikling av den inflammatoriske prosessen, som fører til at fibrøst vev sprer seg gjennom leveren, ser vi steatohepatitt og deretter skrumplever med utvikling av portal hypertensjon. Oftest er dette mikronodulær skrumplever, som allerede er ganske tydelig etablert i utviklingsstadiene av ikke-alkoholisk fettleversykdom, den er ledsaget av portalhypertensjon, åreknuter i spiserøret, mage, komplikasjoner som er typiske for skrumplever og død.

Med ikke-alkoholisk steatohepatitt er den vanligste utviklingen de som oftest er forbundet med samtidige sykdommer: diabetes mellitus, fedme. Hos pasienter utvikler alkoholfri steatohepatitt opptil 75 %, og hvis diabetes mellitus og fedme kombineres, har 90 % av pasientene ikke-alkoholisk fettleversykdom.

Leveren er utvilsomt det viktigste målorganet som er påvirket av metabolsk syndrom. Insulinresistens er et nøkkeltrekk som er grunnlaget for intrahepatocytt-lipidakkumulering, fettlever, alkoholfri steatohepatitt og levercirrhose.

Jeg vil trekke oppmerksomhet til det faktum at metabolsk syndrom inkluderer ikke bare nedsatt glukosetoleranse, men også dyslipidemi, abdominal-visceral fedme, insulinresistens og hyperinsulinemi, arteriell hypertensjon, tidlig aterosklerose, nedsatt hemostase, hyperurikemi, hyperandrogenisme. Jeg vil gjerne si at alkoholfri fettleversykdom, steatose, er en del av det metabolske syndromet og er for tiden en kvintett som pleide å bli kalt "den dødelige kvartetten".

Risikofaktorene som presenteres på dette lysbildet varierer noen ganger fra land til land, med amerikanske posisjoner og europeiske posisjoner som varierer litt. Men ikke desto mindre er midjeomkrets, nivåer av triglyserider, lipoproteiner, blodtrykk, spesielt 130/85, glukosenivåer indikatorer som må overvåkes hos en pasient med metabolsk syndrom.

Sykdommer assosiert med lipidmetabolisme er: ikke-alkoholisk fettleversykdom, type 2 diabetes mellitus, koronar leversykdom, hypertensjon.

I patogeneseskjemaet er insulinresistens av fettvev av spesiell betydning. En økning i lipogenese, det vil si en økning i nivået av fettsyrer, en økning i syntesen av triglyserider og lipotoksisitet fører til utvikling av insulinresistens, og dette fører til metabolsk dysfunksjon, stress av det endoplasmatiske retikulum, der metabolisme av fettsyrer og spesielt lipoproteiner forekommer også, og til aktivering av betennelse . Dette er Kupffer-celler og stjerneceller, som videre fører ikke bare til at nivået av lipider med svært lav tetthet øker, men dette fører utvilsomt til utvikling av steatohepatitt med fibrose, og vi får aktiviteten til en prosess som går mot skrumplever. av leveren.

På hepatocyttnivå gjennomgår fettsyrer forestring til triglyserider og eksporteres som lipoproteiner med lav tetthet, en situasjon i den normale hepatocytten som er assosiert med oksidasjon i mitokondrier, peroksisomer og mikrosomer.

Utvilsomt, i mekanismen for insulinresistens, som presenteres her, hører en nøkkelrolle til tumornekrotiske faktor, frie radikaler, leptin, fettsyrer og økt lipolyse, noe som fører til absorpsjon av fettsyrer, til brudd på β- oksidasjon av fettsyrer i mitokondrier og også til akkumulering av fettsyrer i hepatocytter.

Induksjon av cytokromer P450 4A11 og P450 2E1 fører til lipidperoksidasjon, noe som utvilsomt fører til aktivering av faktorer assosiert med akkumulering av triglyserider. Hyperinsulinemi er en nøkkelfaktor som fører til insulinresistens. Det fører også til en økning i glykolyse, fettsyresyntese og triglyseridakkumulering i hepatocytter.

Det neste lysbildet viser mekanismen for interaksjon mellom mikrosomal oksidasjon og mitokondriell β-oksidasjon. Merk at mitokondriell Ω-oksidasjon og mitokondriell β-oksidasjon fører til utløsning av såkalte peroxisomale β-oksidasjonsreseptorer og spesielt peroxisomproliferatoraktiverte reseptorer. Dette fører til uttrykk for akkumulering av et visst protein og følgelig acetyl-koenzym A, som akkumulerer og utløser en mekanisme som fører til en overbelastning av dikarboksylfettsyrer.

I neste lysbilde ser du at steatohepatitt og fibrose dannes på bakgrunn av mitokondrielle reaktive oksygenarter. Nøkkelen til å utløse fibrose er utvilsomt akkumulering av malondialdehyd, noe som fører til dannelse av inflammatoriske infiltrater, fibrose og aktivering av stellatceller. Stellatceller utløser induksjon av cytokiner som tumor nekrotisk faktor og transformerende vekstfaktorer. Uttømming av antioksidantsystemet fører til lanseringen av Fas-legand, en mitokondriell reaktiv oksygenart, hepatocyttnekrose oppstår, og fibrøst vev utvikler seg deretter, som er grunnlaget for utviklingen av skrumplever.

Dette lysbildet viser et diagram; du ser overflødige lipider som samler seg i hepatocytten. Mitokondriell dysfunksjon og dysfunksjon av cytokrom P450 fører til aktivering av lipidperoksidasjon, lansering av Kupffer-celler, inflammatoriske cytokiner, aktivering av stellatceller og apoptose, som deretter fører til utvikling av hepatocyttnekrose.

Metabolsk syndrom er svært viktig fordi ikke-alkoholisk fettleversykdom er en del av det metabolske syndromet. Og ikke bare på hepatocytten, der det er en økning i nivået av lipoproteiner med lav tetthet og svært lav tetthet, triglyserider (dette er veldig viktig), men også på endotelcellen. Endotelial dysfunksjon oppstår og det utløses også et øyeblikk som er assosiert med lipidperoksidasjon, opphopning av stoffer som påvirker åreforkalkning, plutselig død og hjerteinfarkt.

Utvilsomt er økningen i nivåer av frie fettsyrer assosiert med adipocytter. Og spesielt en reduksjon i forestret kolesterol fører også til ulike påkjenninger av kjernereseptoren. Og den såkalte aktiverte er spesielt viktig for tiden; det er mot den all oppmerksomheten til forskere som jobber med fedme, diabetes og alkoholfri fettleversykdom rettes.

En monocytt (makrofag), i noen tilfeller, ved å øke nivået av inflammatoriske respondere (tumor-nekrotisk faktor, interleukiner-6, membrantolllignende reseptorer, frie fettsyrer) utløser også hendelser som er spesifikt assosiert med de patologiske effektene av fett. syrer.

Kriteriene for å vurdere insulinresistens har vært kjent for alle siden 1985. Den bestemmes av HOMA-indeksen - Homeostase Model Assessment, og den mer moderne QUICKI-indeksen - Quantitave Insulin Sensitivity. Insulinkonsentrasjon, serumglukose og normer presenteres her.

Vi vil påpeke at ikke alle pasienter med alkoholfri fettleversykdom trenger en leverbiopsi. Vi har for tiden punkter som gjør oss i stand til å bestemme nivået av fettinfiltrasjon i leveren. Og spesielt er dette en fibrotest.

I algoritmen for å diagnostisere ikke-alkoholisk fettleversykdom, tar vi ikke bare hensyn til spesifikke tegn, men også til aktiviteten til enzymene alanin og asparagintransaminase, gamma-glutamyl transpeptidase, alkalisk fosfatase, og vi tar hensyn til alkoholinntak, som ble diskutert av tidligere kolleger. Og jeg vil selvfølgelig trekke oppmerksomhet til risikofaktorer: metabolsk syndrom, insulinresistens, diabetes. Terapi er foreskrevet for å rette opp denne situasjonen, og om nødvendig en leverbiopsi. Utvilsomt er absolutte indikasjoner for biopsi nødvendig. Og hvis kroppsmasseindeksen overstiger 35 og 40, blir tiltak relatert til kirurgisk behandling allerede utført.

Jeg vil gjerne gjøre oppmerksom på en rekke medisiner (ikke-steroide - antiinflammatoriske glukokortikose og steroidmedisiner, tetracyklin-antibiotika), en rekke ernæringsmessige faktorer (faste, raskt vekttap, kirurgiske inngrep, metabolske genetiske faktorer, i spesielt arvelig hemokromatose, forskjellige giftstoffer) og andre samtidige sykdommer. Dette er svært viktig for differensialdiagnose.

På stadiet av steatose er behandling av fedme, insulinresistens og dyslipidemi viktig. I stadiet av steatohepatitt er det viktigste punktet eliminering av oksidativt stress, betennelse og fibrose.

Overdreven induksjon av cytokrom P450 2E har skadelige effekter på hepatocytter på grunn av frigjøring av frie radikaler. Essensielle fosfolipider fungerer ikke bare som antioksidanter, men tjener også som en svært viktig faktor for å redusere aktiviteten til cytokrom 2E1, som vist i verkene til M. Aleynik. Resultatene fra noen studier tyder på at introduksjonen av essensielle fosfolipider kan redusere induksjonen av cytokrom P450 2E (arbeid av Vladimir Trofimovich Ivashkin, som ble presentert med Marina Viktorovna Mayevskaya i russiske kilder i 2004).

Stellatceller deltar i dannelsen av sluttstadiet av alkoholfri fettleversykdom. Og i laboratorieeksperimenter har det blitt påvist at fullstendig forebygging av aktivering av stellatecelle ved bruk av CYP2E1-hemmere forhindrer utvikling av skrumplever.

Jeg vil gjerne gjøre oppmerksom på det faktum at ikke bare den russiske forfatteren M. Aleynik, men også den japanske forfatteren Akiyama i tidsskriftet "Hepatology" i 2009, basert på en modell av alkoholisk leverskade, også tar hensyn til cytokrom P450 2E, acetyl-CoA-oksidase ogdaser, at essensielle fosfolipider viser antiinflammatorisk, anti-apoptotisk og anti-fibrotisk aktivitet i denne patologien.

Dette er en teoretisk versjon av antakelsen om bruk av cytokrom P450-hemmere, og spesielt stoffet "Essentiale", som er referansen, og er det viktigste punktet for hemming av cytokrom P450 2E og følgelig P450 4A11. Dette forhindrer lipidoksidasjon, glykolyse og reduserer fettsyresyntesen.

Følgende legemidler brukes i behandlingen av ikke-alkoholisk fettleversykdom: insulinsensibilisatorer, antioksidanter, hepatobeskyttere, antimikrobielle midler.

Men jeg vil gjerne trekke oppmerksomhet til membranfosfolipider. De er de viktigste lipidkomponentene i cellemembraner. Skader på fosfolipidmembraner fører til cytolysesyndrom, og overskytende reaktive oksygenarter fører til skade på fosfolipidmembraner basert på mikrosomal γ-oksidasjon og peroksymal β-oksidasjon. Følgelig resulterer skade på fosfolipidmembraner i celledød, noe som fører til initiering av fibrose og aktivering av stellatceller.

Skade på leverstrukturen er skade på membranene. I versjonen av essensielle fosfolipider er det et materiale som gjenoppretter cellemembraner i stedet for lipider. Å gjenopprette leverstrukturen gjør det mulig å gjenopprette leverfunksjonen.

Våre pasienter lider ikke bare av alkoholisk fettleversykdom, alkoholisk hepatitt, men også av andre leversykdommer, dette er et udiskutabelt faktum. Jeg vil gjøre oppmerksom på at essensielle fosfolipider ifølge E. Kunz (2008-monografi) har en antifibrotisk effekt, en effekt som stabiliserer galle og hepatocyttmembranen.

Dette er en publikasjon som ble utgitt i 2008 basert på farmakologiske og kliniske data. Terapi med essensielle fosfolipider ser ut til å være det foretrukne valget for å redusere manifestasjonene og eliminere fettleversykdom av ulike etiologier, som har utviklet seg på grunn av alkoholforbruk, fedme, og selv om årsaken ikke kan skjelnes.

Jeg vil påpeke at det finnes flere studier på Essential. Disse studiene er velkjente for alle. Men jeg vil gjerne si at selv med diabetes mellitus gjør Essentiale det mulig å normalisere nivået av glukose, glykert hemoglobin og serumkolesterol hos pasienter med ikke-alkoholisk leversykdom.

Avslutningsvis vil jeg si at leverskade preget av fettansamling i fravær av alkoholmisbruk er kjent som alkoholfri fettleversykdom. Risikofaktorer inkluderer fedme og type 2 diabetes. I patogenesen av ikke-alkoholisk fettleversykdom, er det gitt særlig betydning for overdreven aktivitet av cytokromer P450 2E1. Kliniske varianter av sykdomsforløpet: smerter i høyre hypokondrium, asthenovegetative og dyspeptiske lidelser, hepatomegali. Og vår diagnostiske algoritme er basert på konsekvent utelukkelse av alkoholiske og iatrogene, samt virale leverskader.