Лекарството е индуктор на микрозомални чернодробни ензими. Химични трансформации на лекарства в организма, ролята на микрозомалните чернодробни ензими
Активност на микрозомалните монооксигенази, катализиращи биотрансформацията на ксенобиотици в първата фаза на детоксикация, както и активността на ензимите, участващи в реакциите на конюгация, които съставляват втората фаза на детоксикация, зависи от много фактори. Например, в зависимост от функционалното състояние на организма, възрастта и пола, храненето, има сезонни и дневни колебания в активността и др.
Въпреки това, най-изразеният ефект върху функционирането на биохимичните системи, отговорни за процесите на детоксикация, са химикали, свързани с индуктори и инхибитори на микрозомални монооксигенази. Комбинираният ефект на ксенобиотиците често се определя точно от индукторните или инхибиторните свойства на съединенията, включени в комбинациите. Индукторите или инхибиторите на микрозомалното окисление могат да служат като основа за средства за профилактика и лечение на интоксикации.
В момента са известни около 300 химикала връзки, предизвикващи повишаване на активността на микрозомалните ензими, т.е. индуктори. Това са например барбитурати, бифенили, алкохоли и кетони, полициклични и халогенирани въглеводороди, някои стероиди и много други. Те принадлежат към различни класове химични съединения, но споделят някои общи характеристики. По този начин всички индуктори са липидоразтворими вещества и се характеризират с тропизъм към мембраните на ендоплазмения ретикулум.
Индукторите са субстратимикрозомални ензими. Има пряка зависимост между мощността на индукторите и техния полуживот в тялото. Индукторите също могат да имат определена специфичност към чужди вещества или да имат широк спектър на действие. Можете да прочетете повече за всичко това и много повече в следващите книги и монографии.
Голяма част от казаното по-горе се отнася и за инхибитори на микрозомалната монооксигеназа, точно като препратките към главата на L.A.Tiunov et al.. Инхибиторите включват вещества от голямо разнообразие от класове химични съединения. От една страна, това могат да бъдат много сложни органични съединения, а от друга, прости неорганични съединения като йони на тежки метали. По-специално, ние описахме и приложихме на практика инхибитора на метаболизма на ксенобиотиците, хидразин сулфат, за да увеличим антитуморната активност на известни противотуморни лекарства.
Използването на инхибитори за повишаване на активността се счита за обещаващо пестициди. И в двата случая модифициращият ефект на инхибиторите се основава на забавяне или предотвратяване на метаболизма на изходните съединения, което при избора на подходяща доза и режим на инхибитори позволява да се промени силата и качеството на ефекта.
Механизъм на действие: метаболитни инхибитори разделени на 4 групи. Първата група включва обратими инхибитори на пряко действие: това са естери, алкохоли, лактони, феноли, антиоксиданти и др. Втората група се състои от обратими инхибитори на непряко действие, влияещи върху микрозомалните ензими чрез междинни продукти на техния метаболизъм чрез образуване на комплекси с цитохром Р -450. Тази група включва бензенови производни, алкиламини, ароматни амини, хидразини и др. Третата група включва необратими инхибитори, които разрушават цитохром Р-450 - това са полихалогенирани алкани, олефинови производни, ацетиленови производни, съдържащи сяра съединения и др.
И накрая, четвъртата група включва инхибитори, инхибиране на синтеза и/или ускоряване на разпадането на цитохром Р-450. Типични представители на групата са метални йони, инхибитори на протеиновия синтез и вещества, които влияят на синтеза на хема.
Досега само обсъждахме за микрозомалните метаболитни механизмиксенобиотици. Съществуват обаче и други, екстра-микрозомни механизми.Това е вторият тип метаболитни трансформации, включва реакции на немикрозомално окисляване на алкохоли, алдехиди, карбоксилни киселини, алкиламини, неорганични сулфати, 1,4-нафтохинони, сулфоксиди, органични дисулфиди, някои естери, с негова помощ, хидролиза на естерни и амидни връзки, както и хидролитично дехалогениране.Някои от ензимите, участващи в извънмикрозомния метаболизъм на ксенобиотиците, са изброени по-долу: моноаминооксидаза, диаминоксидаза, алкохолдехидрогеназа, алдехид дехидрогеназа, алдехид оксидаза, ксантин оксидаза, естерази, амидази, пероксидази, каталаза и др. По този начин предимно водоразтворимите вещества се метаболизират с ксенобиотици По-долу са дадени някои примери.
Алифатни алкохолии алдехидите се метаболизират главно в черния дроб на бозайниците.Така 90-98% от постъпилия в тялото етанол се метаболизира в чернодробните клетки и само 2-10% в бъбреците и белите дробове. В този случай част от етанола влиза в реакции на конюгиране на глюкуронид и се екскретира от тялото; другата част претърпява окислителни трансформации. Съотношението на тези процеси зависи от вида на животното, от химичната структура на алкохола и от неговата концентрация. При излагане на ниски концентрации на алифатни алкохоли, основният път на тяхната биотрансформация в организма е окислителният път с помощта на алкохолдехидрогеназа.
Най-вече извънмикрозомен метаболитен механизъмизползвани за детоксикация на цианид. В този случай основната реакция е изместването на сулфитната група от тиосулфатната молекула от цианогрупата. Полученият тиоцианат е практически нетоксичен.
Разделяне на механизмите за детоксикацияна микрозомални и екстрамикрозомални е донякъде произволно. Метаболизмът на редица групи химични съединения може да бъде смесен, както следва от примера с алкохолите. Както накратко беше описано по-горе, монооксигеназната система, съдържаща цитохром Р-450 под формата на различни изоформи, защитава вътрешната среда на тялото от натрупването на токсични съединения в нея. Участвайки в първата фаза на метаболизма на ксенобиотиците - превръщайки нискомолекулните ксенобиотици с ниска разтворимост във вода в по-разтворими съединения, той улеснява тяхното отстраняване от тялото. Тази функция обаче може да представлява и сериозна опасност за организма, което не е толкова рядко.
Факт е, че механизъм на окислителни реакцииосигурява образуването в тялото на междинни реактивни метаболити, принадлежащи към два вида. На първо място, това са продукти на частично намаляване на кислорода: водороден прекис и супероксидни радикали, които са източници на най-реактивните хидрофилни радикали. Последните са способни да окисляват голямо разнообразие от молекули в клетката. Друг тип са реактивни метаболити на окисляеми вещества. Дори и в малки количества, тези метаболити могат да имат някои странични ефекти: канцерогенни, мутагенни, алергични и други, които се основават на способността им да се свързват ковалентно с биологични макромолекули - протеини, нуклеинови киселини, липиди на биомембрани. Внимание на посочените тук обстоятелства беше обърнато не толкова отдавна и главно поради развитието на идеите за молекулярните механизми на процесите на детоксикация. Но именно тези идеи позволиха да се обяснят много преди това неразбираеми факти за високата токсичност на определени съединения при определени условия.
На 16-та европейска работилница on Xenobiotic Metabolism (юни 1998 г.) предостави множество примери за модифицирана ксенобиотична токсичност. По-специално, 2,6-дихлорометилсулфонилбензен (2,6-DCB) образува токсични метаболити в обонятелната система на мишки, но 2,5-DCB не. Метаболизмът на бензола в черния дроб на някои щамове мишки води до образуване на токсични метаболити, докато други не, и това зависи от активността на цитохром Р-450. Метаболитното активиране на антитуморните съединения варира при различните видове; разликата може да се отнася и за различни лица. Изоензимите на цитохром Р-450 определят разликите в кинетиката на метаболизма на ксенобиотиците. Въз основа на разработени концепции е предложена in vitro система за тестване за определяне на метаболизма и токсичността на ксенобиотиците по отношение на черния дроб, белите дробове, червата и бъбреците на различни човешки индивиди. При лечението на алкохолизъм с дисулфирам е показано задължително терапевтично наблюдение: необходимо е да се предпише терапевтична доза от лекарството в зависимост от характеристиките на неговия метаболизъм при различни индивиди, а не в зависимост от телесното тегло на пациента, както е обичайно. Примери могат да се видят и в тритомната Encyclopedia of Toxicol.
Биотрансформацията (метаболизмът) е промяна в химичната структура на лекарствата и техните физикохимични свойства под въздействието на различни ензими.
В резултат на това, като правило, структурата на лекарството се променя и преминава в по-удобна форма за екскреция - водна.
Например: етнолаприн (за лечение на хипертония) е АСЕ инхибитор, само след биотрансформация се превръща в активен етнолаприлат, по-активна форма.
Най-често всичко това се случва в черния дроб. Също така в чревната стена, белите дробове, мускулната тъкан, кръвната плазма.
Етапи на биотрансформация:
1. Метаболитна трансформация – образуват се метаболити. Несинтетични реакции. Например: окисляване (аминазин, кодеин, варфорин), редукция (нитросипам, левомицетин), хидролиза (новокаин, лидокаин, аспирин).
„Смъртоносен синтез” - образуват се метаболити, които са по-токсични (Амидопирин, водещ до рак; Парацетамол, с повишена доза).
2. Конюгация – синтетични реакции. Нещо е прикрепено или към лекарството, или към метаболитите. Реакции като: ацетилиране (Sulfadimezine); метилиране (хистамин, катехоламини); глюкуронизация (морфин, парацетамол - възрастни); сулфатиране (парацетамол - деца).
Микрозомални чернодробни ензими– локализиран в саркоплазмения ретикулум на чернодробните клетки.
Индуктори на микрозомални ензими: фенобарбитал, гризеофулвин, рифампицин и др. Ефектът на индукторите е двусмислен, тъй като с увеличаване на метаболизма на витамините се развива хипервитаминоза - това е минус. И плюс - фенобарбиталът индуцира микрозомални ензими и по този начин помага при хипербилирубинемия.
Инхибитори: циметидин, еритромицин, левомицетин и др.
3. Екскреция (екскреция):
· бъбреци (диуретици);
· Стомашно-чревния тракт (с жлъчка), те могат да се реабсорбират и да се освободят отново в червата - ентеродипатична циркулация. Например: тетрациклин, дифинин.
· Със секретите на потните жлези (бромиди, предозирането им - акне), слюнчените (йодиди), бронхиалните, слъзните (рифампицин), млечните (хипнотици, аналгетици - за кърмачки) и др.
Елиминиране – биотрансформация и екскреция.
Количествени характеристики на процесите на елиминиране:
· Елиминационна константа - каква част от веществото, като процент от въведеното количество, се елиминира за единица време. Необходими за изчисляване на поддържащата доза.
· Време на полуразпад (T ½) – времето, през което концентрацията на дадено вещество в кръвната плазма намалява наполовина.
· Системен (тотален) клирънс – обемът кръв, който се изчиства от дадено вещество за единица време (ml/min).
Ненаркотични аналгетици
Разлика от лекарствата - за всички!
Ненаркотичните лекарства нямат психотропни, хипнотични, антитусивни ефекти и ЛД не предизвиква еуфория. Не потиска дихателния център. Според показанията те облекчават предимно болка от възпалителен характер.
Например: зъбни, главоболие, ставни, мускулни болки, болки, свързани с възпалителни заболявания на тазовите органи.
Основни ефекти
Аналгетичен ефект
Противовъзпалително
Антипиретик
Класификация
1. Неселективни COX инхибитори (циклооксигеназа)
Производни на салицилова киселина– салицилати: Ацетилсалицилова киселина (Аспирин), Аспирин Каардио, Тромбо АСС (намалена доза аспирин, за лечение на коронарна артериална болест), Салициламид, Метил салицилат, Ацелизин, Отинум (съдържа холин салицилат).
В комбинация с цитрамон:Цитрамон П, Цитрапар, Цитрапак, Аскофен, Алка-Зелцер, Алка-прим, Аспирин УПСА с витамин С.
Производни на пирозолон: 1. Матамизол (Аналгин), комбиниран (аналгин + спазмолитици) - Баралгин, Спазган, Триган; 2. Бутадион – по-изразен противовъзпалителен ефект, може да се използва при подагра (увеличава екскрецията).
Анилинови производни(парааминофенол, парацетамол): парацетамол; комбинирани - Колдрекс, Фервекс, Солпадеин, Панадол екстра, Цитрамон, Аскофен.
НСПВС - производни на оцетната киселина:индолоцетна киселина – индометацин (метиндол); фенилоцетна киселина – Диклофенак – натрий (Волтарен, Ортофен).
Производни на пропионовата киселина:фенилпропионова киселина – ибупрофен (бруфен, нурофен); Нафтилпропионова киселина – Напроксен (Naprosyn).
Oxycams:Пироксикам: производни на антранилова киселина – мефенамова киселина; производни на пиролизин-карбоксилна киселина - Кеторолак (Кетаов, Кеторол).
2. Селективни СОХ-2 инхибитори: Мелоксикам (Мовалис), Целекоксиб (Целебрекс), Нимезулид (Найз).
Изразена аналгетична активност:
Кеторолак
· Ибупрофен
Напроксен
· Парацетамол
· Аналгин
Механизъм на противовъзпалително действие
Всички инхибират циклооксигеназата (COX), нарушават образуването на простагландини E2, I2 (те се натрупват на мястото на възпалението) и потенцират действията на други възпалителни медиатори.
ЦОГ пое:
Фосфолипиди + фосфолипаза А2, инхибирани от GC à арахидонова киселина + COX-1,2 (инхибирани от НСПВС) = образуват се простагландини - I2 и други, тромбоксани.
Арахидонова киселина + Липоксигеназа = Левкотриени.
*НСПВС – нестероидни противовъзпалителни средства.
COX съществува под формата на няколко изоензима:
· COX-1 е ензим на кръвоносните съдове, стомашната лигавица и бъбреците. Участва в образуването на Pg (простагландини), които регулират физиологичните процеси в организма.
· COX-2 – активира се при възпаление.
· COX-3 – участва в синтеза на Pg в централната нервна система.
Въздействие върху фазите на възпаление
o Промяна:
Стабилизира лизозомите и предотвратява освобождаването на хидролитични ензими - протеази, липази, фосфатази
Инхибира (намалява) LPO (пероксидацията) в лизозомната мембрана.
o Ексудация:
Активността на медиаторите на възпалението (хистамин, серотонин, брадикинин) и хиалуронидазата намалява.
Пропускливостта на съдовата стена намалява, отокът намалява, микроциркулацията се подобрява, т.е. абсорбиращо действие.
o Пролиферация:
Те ограничават активността на стимулаторите на делене на фибробластите (серотонин, брадикинин), т.е. образуването на съединителна тъкан е намалено.
Те нарушават производството на енергия, което осигурява пролиферация (ограничават биоенергетиката на възпалението, намаляват синтеза на АТФ).
Намалява се образуването на съединителна тъкан и синтеза на колаген.
Механизъм на аналгетично действие
Периферен (основен) - благодарение на противовъзпалителния компонент: намалява отока и намалява дразненето на рецепторите за болка.
Централна (не водеща и по-слабо изразена) – ограничава натрупването на Pg в мозъка – инхибира COX-3 (парацетамол); намалява провеждането на болкови импулси по възходящите влакна; намалява предаването на болкови импулси в таламуса.
Механизъм на антипиретично действие
Треската е защитна по природа.
Pg E1 и E2 на преоптичната област на хипоталамуса - натрупване на cAMP - нарушение на съотношението на Na и Ca - съдовете се стесняват - преобладава производството на топлина.
COX блок à намаляване на синтеза на Pg и à възстановяване на баланса между производството на топлина и преноса на топлина.
Показания за употреба:
Ревматоиден артрит, неревматоиден артрит, анкилозиращ спондилит, миалгия, невралгия, зъбобол, главоболие, алгодисмения, следоперативна болка.
салицилати:
Салицилова киселина: антисептично, диуретично, дразнещо, кератолитично (срещу мазоли).
Ацетилсалицилова киселина:
В допълнение към 3 ефекта - инхибиране на образуването на тромбоксан - антитромбоцитен ефект. За профилактика на образуването на тромби при коронарна артериална болест (ниски дози).
Странични ефекти на салицилатите
o Улцерогенен ефект – способността за разязвяване на лигавиците, т.к безразборно действие.
o Кървене (стомашно, назално, маточно, чревно)
o Бронхоспазъм (повече за астматици)
o Синдром на Reye (до 12 години) – енцефалопатия, чернодробна некроза поради вирусни заболявания
o Неврологични и психични разстройства
o Тератогенен ефект
пиразолони
Странични ефекти:
Инхибиране на хематопоезата
Алергични реакции
Улцерогенен ефект
Нефротоксичност, хепатотоксичност - главно за Butadione
Производно на аналгина – парацетамол –се счита за най-безопасният аналгетик
· Няма противовъзпалителен ефект, т.к инхибира COX-3 в централната нервна система; в периферните тъкани синтезът на простагландини не се нарушава.
· Добра поносимост
Малък терапевтичен обхват
Характеристики на биотрансформацията ( възрастни):
~80% конюгация с глюкуронид
~ 17% хидроксилиран (цитохром P-450)
è В резултат на това се образува активен метаболит - N-ацетил-бензохинонимин (токсичен!) à също се конюгира с глутатион (терапевтични дози)
Токсични дози - N-ацетил-бензохинонимин е частично инактивиран
В случай на предозиране:
o Натрупване на N-ацетил-бензохинонимин – клетъчна некроза (хепато- и нефротоксичност)
Лечение: (през първите 12 часа!)
§ Ацетилцистеин - насърчава образуването на глутатион
§ Метионин - активира конюгацията - добавянето на вещества, които образуват метаболити
Деца под 12 години:
· Дефицит на Cyt P-450
Сулфатен път на биотрансформация
· Без токсични меаболити
индометацин –орално, мускулно, ректално и локално
Едно от най-ефективните противовъзпалителни средства, насърчава отстраняването на пикочната киселина (при подагра).
Висока токсичност:
§ Улцерогенен ефект
§ Инхибиране на хематопоезата
§ Оток, повишено кръвно налягане
§ Неврологични и психични разстройства
§ Може да попречи на раждането
Противопоказан при деца под 14-годишна възраст, но се предписва дори на новородени - еднократно, максимум 1-2 пъти с отворен дуктус артериозус, ускорява развитието на затваряне на артериалния дуктус артериозус.
Това са вещества, които избирателно премахват негативните емоции – страх, тревожност, напрежение, агресия.
Синоними:
Класификация:
Бензодиазепинови производни
Диазепам (Реланиум, Седуксен, Сибазон)
Феназепам
Оксазепам (нозепам, тазепам)
Алпразолам (Alzolam, Zoldak)
Лоразепам
Тофизопам (Грандаксин)
Медазепам (Мезапам, Рудотел)
Производни на различни химични групи
Механизъм на действие:
Анатомичен субстрат – лимбична система, хипоталамус, мозъчен ствол RF, таламични ядра
GABAергично инхибиране - "бензодизепинови" рецептори + GABA рецептори
GABA – осъществява функции чрез отваряне на канали за хлорни йони в невронната мембрана
Рисуване на хапчета за сън
Фармакологични ефекти
Анксиолитик – намаляване на страха, тревожността, напрежението
Седативно – успокояващо (не основното, средство със седативен ефект)
Хапчета за сън - особено ако процесът на заспиване е нарушен
Антиконвулсант
Антиепилептично
Мускулен релаксант (Тест: защо транквилизаторите са противопоказани при миастения гравис. Миастения гравис е мускулна слабост имат мускулно релаксиращо действие, централният компонент е мускулен релаксант)
Потенциране
Амнестик - в големи дози
Вегетотропно - намалена активност на симпатико-надбъбречната система
Приложение
Основната употреба, за разлика от невролептиците (за психоза), е невроза (неадекватна реакция към необичайна ситуация)
Безсъние
Психосоматични разстройства (хипертония, стенокардия, аритмии, стомашно-чревни нарушения, астма и др.)
Премедикация и атаралгезия (вид потенциране на анестезията)
Припадъци, епилепсия
Спастични състояния (с мозъчни лезии), хиперкинеза
Абстиненция при алкохолизъм и наркомания
Странични ефекти
Нарушено внимание и памет
Сънливост, мускулна слабост, загуба на координация
пристрастяване
Наркомания
Импотентност
Несъвместими с алкохол (потенцират действието им)
"Дневни" транквиланти
Афобазол не е бензидиазепин. Мембранен модулатор на GABA рецепторния комплекс - доближава го до физиологичната норма - най-физиологичния механизъм. Има мембрано-продуктивни свойства. Не предизвиква пристрастяване, нито летаргия или сънливост.
Мезапам (Рудотел)
Грандаксин (тофизопам)
Противопоказания
Миастения гравис
Чернодробни и бъбречни заболявания
Шофьори и лица, извършващи специфични дейности
Алкохол заедно
Бременност - 1 триместър
3. Произход на инсулиновите препарати:
Човешки рекомбинантен инсулин (INS) (метод на генното инженерство) – NM
От панкреаса (панкреаса) на прасе (суинсулин) – C
В зависимост от степента на пречистване - MP (монопигни, монокомпонентни) или MK (MS)
Инсулинът се прилага само парентерално - спринцовки, спринцовка с патрон (Penfill).
Класификация
Кратко действие 30 минути (начало на действие) – 2-4 часа. (след колко време трябва да настъпи пикът на действие по време на хранене) – 6-8 часа (обща продължителност на действие) – подкожно, интрамускулно, интравенозно.
Средна продължителност (+ протамин, Zn) – 2 часа – 6-12 часа – 20-24 часа – s.c.
Протафан MS
Monotrad MS
Дългодействащ – 4 часа – 8-18 часа – 28 часа – s.c.
Ultratard NM
Дългодействащ безпиков инсулин (24 часа) – Insulin glargine (Lantus) – намалява риска от нощна хипогликемия
Показания за употреба:
Захарен диабет тип I (IDDM - инсулинозависим захарен диабет);
Хипотрофия, анорексия, фурункулоза, продължителни инфекциозни заболявания (инфекциозни заболявания), лошо зарастващи рани;
Като част от поляризираща смес (K, Cl, глюкоза, инсулин);
Понякога, лечение на психично болни;
Принципи на инсулиновата терапия:
Комбинация от CD (с кратко действие) + SD (базална и стимулирана секреция);
Първично – в болница индивидуално! (избор, доза - гликемия, глюкозурия). 1 единица използва 4-5 g захар, половин единица на kg;
Избор на доза при кома и предкоматозно състояние - само с кратко действие!
Максимална хипогликемия = прием на храна;
Двуфазни лекарства (2 в 1, CD + DD):
Странични ефекти:
Липодимтрофия на мястото на инжектиране, така че местата се променят;
Алергични реакции;
Предозиране - хипогликемия;
Синтетични перорални антидиабетни средства:
Използва се при диабет тип II (IneZDM).
Секрецията на инсулин намалява и активността на β-клетките намалява.
Тъканна резистентност към инсулин. Намален брой рецептори или тяхната чувствителност към инсулин.
Класификация:
Сулфонилурейни производни:
Букарбан хлорпропамид. Използват се рядко, в големи дози и са с кратко действие.
Глибенкламид (Манинил), Глипизид (Минидиаб), Гликвидон (Глюренорм), Гликлазид (Диабетон) + AAG
Глимепирид (Амарил) – удължено действие.
Механизъм на действие: стимулират секрецията на ендогенен инсулин, като същевременно намаляват KATP на β-клетките деполяризация отваряне на калциевите канали увеличаване на калция в клетката дегранулация с увеличаване на секрецията на инсулин.
Странични ефекти: хипогликемия, левкопения и агранулоцитоза, нарушена чернодробна функция, щитовидна жлеза, диспепсия, нарушен вкус, алергии.
Бигуаниди - Метморфин (Gliformin), известен още като Siofor 500. Стимулира усвояването на глюкоза от периферните тъкани (PT) и инхибира глюконеогенезата (GNG) в черния дроб и абсорбцията на глюкоза в червата. Апетитът намалява, липолизата се активира и липогенезата се инхибира.
Странични ефекти: метален вкус в устата, диспепсия, нарушена абсорбция на витамини (В12).
Глибомет = глибенкламид + метморфин.
инхибитори на α-глюкозидазата:
Намалява се абсорбцията на въглехидрати в червата.
Странични ефекти: метеоризъм, диария.
Прандиални гликемични регулатори – глимиди:
Натеглинид (Starlix) – производно на AK FA
Пеаглинид (Новонорм) – производно на бензоената киселина
Блокира KATP-зависимите β клетки. Те действат бързо и кратко.
Инсулинови сенсибилизатори (тиазолидиндиони):
Използва се при непоносимост към конвенционалната терапия.
Повишава чувствителността на тъканите към инсулин. Инхибира GNG в черния дроб. Прилагайте 1 път на ден.
Инкретини (инкрецията е навлизането на продукт, произведен от жлезите с вътрешна секреция директно в кръвния поток):
Хормоните, които повишават секрецията на инсулин в отговор на приема на храна, се произвеждат в червата (до 70% от постпрандиалната секреция на инсулин при здрави хора).
Значително намалява при пациенти с диабет II и с нарушен глюкозен толеранс (IGT).
Ефекти на GLP-1:
Стимулиране на глюкагон-зависимата секреция на INS (инкретинов ефект) - ефектът зависи от концентрацията на глюкоза и PC и спира, когато тя намалее под 3,0 mmol/l - не може да предизвика развитие на тежка хипогликемия
Uitoprotective – увеличаване на масата на β-клетките, стимулиране на неогенезата.
β-клетъчната апоптоза е блокирана
Митотичен ефект върху β-клетките - повишена диференциация на нови β-клетки от прекурсорни клетки на епитела на панкреатичния канал.
Инхибира секрецията на глюкагон.
Блокира изпразването на стомаха – усещане за пълнота – анорексигенен ефект
Инактивиране на GLP-1:
GLP-1 агонисти:
Лираглутид (Victoza) е аналог на човешкия GLP-1 с полуживот около 13 часа. 1 път на ден подкожно (+ загуба на тегло, понижаване на кръвното налягане)
екзенатид
DPP-4 инхибитор – Sitagliptin (Januvia) – предотвратява хидролизата на инкретините активира плазмените концентрации на активните форми на GLP-1 и GIP. 1 таблетка 1 път на ден.
1. Биотрансформация на лекарствени вещества. Реакции на етапи I и II на метаболизма. Индуктори и инхибитори на микрозомални ензими (примери).
Биотрансформацията (метаболизмът) е промяна в химичната структура на лекарствените вещества и техните физикохимични свойства под въздействието на ензими на организма. Основният фокус на този процес е превръщането на липофилни вещества, които лесно се реабсорбират в бъбречните тубули, в хидрофилни полярни съединения, които бързо се екскретират от бъбреците (не се реабсорбират в бъбречните тубули). По време на процеса на биотрансформация, като правило, се наблюдава намаляване на активността (токсичността) на изходните вещества. Биотрансформацията на липофилните лекарства се извършва главно под въздействието на чернодробни ензими, локализирани в мембраната на ендоплазмения ретикулум на хепатоцитите. Тези ензими се наричат микрозомални, защото са свързани с малки субклетъчни фрагменти на гладкия ендоплазмен ретикулум (микрозоми), които се образуват по време на хомогенизирането на чернодробна тъкан или тъкани на други органи и могат да бъдат изолирани чрез центрофугиране (утаени в т.нар. микрозомална” фракция). В кръвната плазма, както и в черния дроб, червата, белите дробове, кожата, лигавиците и други тъкани има немикрозомни ензими, локализирани в цитозола или митохондриите. Тези ензими могат да участват в метаболизма на хидрофилни вещества. Има два основни типа метаболизъм на лекарствата (етапи): несинтетични реакции (метаболитна трансформация); синтетични реакции (конюгация).
биотрансформация (метаболитни реакции на 1-ва фаза) се извършва под действието на ензими - окисление, редукция, хидролиза.
конюгация (метаболитни реакции на 2-ра фаза), при които остатъци от други молекули (глюкуронова, сярна киселина, алкилови радикали) се добавят към молекулата на веществото, образувайки неактивен комплекс, който лесно се екскретира от тялото с урина или изпражнения.
Лекарствата могат да претърпят или метаболитна биотрансформация (това произвежда вещества, наречени метаболити), или конюгация (образуване на конюгати). Но повечето лекарства първо се метаболизират с участието на несинтетични реакции с образуването на реактивни метаболити, които след това влизат в реакции на конюгация. Метаболитната трансформация включва следните реакции: окисление, редукция, хидролиза. Много липофилни съединения претърпяват окисление в черния дроб под въздействието на микрозомална ензимна система, известна като оксидази със смесена функция или монооксигенази. Основните компоненти на тази система са цитохром Р450 редуктаза и цитохром Р450 хемопротеин, който свързва лекарствените молекули и кислорода в своя активен център. Реакцията протича с участието на NADPH. В резултат на това един кислороден атом се свързва със субстрата (лекарството), за да образува хидроксилна група (реакция на хидроксилиране).
Под въздействието на някои лекарства (фенобарбитал, рифампицин, карбамазепин, гризеофулвин) може да възникне индукция (увеличаване на скоростта на синтез) на микрозомални чернодробни ензими. В резултат на това, когато други лекарства (например глюкокортикоиди, орални контрацептиви) се предписват едновременно с индуктори на микрозомални ензими, скоростта на метаболизма на последните се увеличава и ефектът им намалява. В някои случаи скоростта на метаболизма на самия индуктор може да се увеличи, което води до намаляване на неговите фармакологични ефекти (карбамазепин). Някои лекарства (циметидин, хлорамфеникол, кетоконазол, етанол) намаляват активността (инхибитори) на метаболизиращите ензими. Например, циметидинът е инхибитор на микрозомалното окисление и чрез забавяне на метаболизма на варфарин може да увеличи неговия антикоагулантен ефект и да провокира кървене. Известно е, че веществата (фуранокумарини), съдържащи се в сока от грейпфрут, инхибират метаболизма на лекарства като циклоспорин, мидазолам, алпразолам и следователно засилват техния ефект. Когато се използват лекарства едновременно с индуктори или инхибитори на метаболизма, е необходимо да се коригират предписаните дози от тези вещества.
Източник: StudFiles.netВ.Г. Кукес, Д.А. Сичев, Г.В. Раменская, И.В. Игнатиев
Хората са изложени на различни чужди химикали, наречени „ксенобиотици“ всеки ден. Ксенобиотиците навлизат в човешкото тяло през белите дробове, кожата и от храносмилателния тракт като част от примесите във въздуха, храната, напитките и лекарствата. Някои ксенобиотици нямат ефект върху човешкото тяло. Повечето ксенобиотици обаче могат да предизвикат биологични реакции. Тялото реагира на лекарствата по същия начин, както на всеки друг ксенобиотик. В този случай лекарствата стават обект на различни механизми на въздействие от страна на тялото. Това, като правило, води до неутрализиране и елиминиране (отстраняване) на лекарствата. Някои лекарства, лесно разтворими във вода, се елиминират непроменени от бъбреците; други вещества са предварително изложени на ензими, които променят тяхната химична структура. По този начин биотрансформацията е общо понятие, което включва всички химични промени, които се случват с лекарствата в тялото. Резултатът от биологичната трансформация на лекарствата: от една страна, намалява разтворимостта на веществата в мазнини (липофилност) и се увеличава разтворимостта им във вода (хидрофилност), а от друга страна, фармакологичната активност на лекарството се променя.
Намаляване на липофилността и повишаване на хидрофилността на лекарствата
Малък брой лекарства могат да се екскретират непроменени от бъбреците. Най-често тези лекарства са „малки молекули“ или могат да бъдат в йонизирано състояние при физиологични стойности на pH. Повечето лекарства нямат такива физикохимични свойства. Фармакологично активните органични молекули често са липофилни и остават нейонизирани при физиологични стойности на pH. Тези лекарства обикновено се свързват с плазмените протеини, слабо се филтрират в бъбречните гломерули и в същото време лесно се реабсорбират в бъбречните тубули. Биотрансформацията (или системата за биотрансформация) е насочена към увеличаване на разтворимостта на лекарствената молекула (увеличаване на хидрофилността), което улеснява отделянето му от тялото с урината. С други думи, липофилните лекарства се превръщат в хидрофилни и следователно по-лесно екскретирани съединения.
Промени във фармакологичната активност на лекарствата
Насоки на промени във фармакологичната активност на лекарствата в резултат на биотрансформация.
Фармакологично активно вещество се превръща във фармакологично неактивно вещество (това е типично за повечето лекарства).
На първия етап едно фармакологично активно вещество се превръща в друго фармакологично активно вещество (Таблица 5-1).
Неактивното фармакологично лекарство се превръща в тялото във фармакологично активно вещество; такива лекарства се наричат „пролекарства“ (Таблица 5-2).
Таблица 5-1.Лекарства, чиито метаболити запазват фармакологичната си активност
Край на таблица 5-1
Таблица 5-2.Пролекарства
Край на таблица 5-2
* Phenacetin е преустановен поради тежки странични ефекти, по-специално нефротоксичност ("фенацетин нефрит").
Трябва да се отбележи, че ефективността и безопасността на употребата на лекарства (изброени в таблица 5-1), които имат активни метаболити, зависят не само от фармакокинетиката на самото лекарство, но и от фармакокинетиката на техните активни метаболити.
5.1. ПРОДУКТИ
Една от целите на създаването на пролекарства е да се подобрят фармакокинетичните свойства; това ускорява и увеличава усвояването на веществата. По този начин са разработени естери на ампицилин (пивампицин р, талампицин р и бикампицин р), които, за разлика от ампицилин, се абсорбират почти напълно, когато се приемат перорално (98-99%). В черния дроб тези лекарства се хидролизират от карбоксилестерази до ампицилин, който има антибактериална активност.
Бионаличността на антивирусното лекарство валацикловир е 54%, той се превръща в ацикловир в черния дроб. Трябва да се отбележи, че бионаличността на самия ацикловир не надвишава 20%. Високата бионаличност на валацикловир се дължи на наличието на аминокиселинен остатък валин в неговата молекула. Ето защо валацикловир се абсорбира в червата чрез активен транспорт с помощта на олигопептидния транспортер PEPT 1.
Друг пример: инхибитори на аденозин-конвертиращия ензим, съдържащи карбоксилна група (еналаприл, периндоприл, трандолаприл, квинаприл, спираприл, рамиприл и др.). По този начин еналаприл се абсорбира с 60%, когато се приема перорално, хидролизира се в черния дроб под въздействието на карбоксилестерази до активен еналаприлат. Трябва да се отбележи, че еналаприлат, когато се прилага перорално, се абсорбира само с 10%.
Друга цел на разработването на пролекарства е да се подобри безопасността на лекарствата. Например учените създадоха сулиндак p, НСПВС. Това лекарство първоначално не блокира синтеза на простагландин. Само в черния дроб сулиндак р се хидролизира, за да образува активен сулиндак р сулфид (именно това вещество има противовъзпалително действие). Предполага се, че sulindac p няма да има улцерогенен ефект. Въпреки това, улцерогенността на НСПВС се дължи не на локално, а на „системно“ действие, следователно, както показват проучванията, честотата на ерозивни и язвени лезии на храносмилателните органи при приемане на сулиндак р и други НСПВС е приблизително еднаква.
Друга цел на създаването на пролекарства е да се увеличи селективността на действието на лекарствата; това повишава ефективността и безопасността на лекарствата. Допаминът се използва за увеличаване на бъбречния кръвоток при остра бъбречна недостатъчност, но лекарството засяга миокарда и кръвоносните съдове. Отбелязва се повишаване на кръвното налягане, развитие на тахикардия и аритмии. Добавянето на остатък от глутаминова киселина към допамина направи възможно създаването на ново лекарство - глутамил-допа p. Глутамил-допа р се хидролизира до допамин само в бъбреците под влияние на глутамил транспептидаза и L-ароматна аминокиселина декарбоксилаза и по този начин практически няма нежелани ефекти върху централната хемодинамика.
Ориз. 5-1.Фази на биотрансформация на лекарството (Katzung V., 1998)
5.2. ФАЗИ НА БИОТРАНСФОРМАЦИЯ НА ЛЕКАРСТВАТА
Процесите на биотрансформация на повечето лекарства протичат в черния дроб. Въпреки това, биотрансформацията на лекарства може да се случи и в други органи, например в храносмилателния тракт, белите дробове и бъбреците.
Като цяло, всички реакции на биотрансформация на лекарството могат да бъдат класифицирани в една от двете категории, обозначени като биотрансформационна фаза I и биотрансформационна фаза II.
Реакции от фаза I (несинтетични реакции)
По време на несинтетични реакции лекарствата се трансформират в съединения, които са по-полярни и по-добре разтворими във вода (хидрофилни) от оригиналното вещество. Промените в първоначалните физикохимични свойства на лекарствата се причиняват от добавянето или освобождаването на активни функционални групи: например хидроксил (-OH), сулфхидрил (-SH), аминогрупи (-NH 2). Основните реакции на фаза I са реакциите на окисление. Хидроксилирането е най-честата окислителна реакция - присъединяването на хидроксилен радикал (-ОН). По този начин можем да предположим, че във фаза I на биотрансформация се получава „разрушаване“ на лекарствената молекула (Таблица 5-3). Катализаторите за тези реакции са ензими, наречени „оксидази със смесена функция“. Като цяло, субстратната специфичност на тези ензими е много ниска, така че те окисляват различни лекарства. Други, по-рядко срещани реакции от фаза I включват процесите на редукция и хидролиза.
Реакции от фаза II (синтетични реакции)
Реакциите на биотрансформация във фаза II или синтетичните реакции представляват комбинацията (конюгацията) на лекарство и/или неговите метаболити с ендогенни вещества, което води до образуването на полярни, силно водоразтворими конюгати, които лесно се екскретират от бъбреците или жлъчката. За да влезе във фаза II реакция, молекулата трябва да има химически активен радикал (група), към който може да се прикрепи конюгираща молекула. Ако активните радикали присъстват първоначално в молекулата на лекарството, тогава реакцията на конюгация протича, заобикаляйки реакциите от фаза I. Понякога молекулата на лекарството придобива активни радикали по време на фаза I реакции (Таблица 5-4).
Таблица 5-3.Реакции от фаза I (Katzung 1998; с допълнения)
Таблица 5-4.Реакции от фаза II (Katzung 1998; с допълнения)
Трябва да се отбележи, че лекарството по време на процеса на биотрансформация може да се преобразува само поради реакции от фаза I или изключително поради реакции от фаза II. Понякога част от лекарството се метаболизира чрез фаза I реакции, а част - чрез фаза II реакции. Освен това има възможност за последователно преминаване на фаза I и фаза II реакции (фиг. 5-2).
Ориз. 5-2.Функциониране на оксидазната система със смесена функция
Ефект на първо преминаване на черния дроб
Биотрансформацията на повечето лекарства се извършва в черния дроб. Лекарствата, чийто метаболизъм се извършва в черния дроб, се разделят на две подгрупи: вещества с висок чернодробен клирънс и вещества с нисък чернодробен клирънс.
Лекарствата с висок чернодробен клирънс се характеризират с висока степен на екстракция (екстракция) от кръвта, което се дължи на значителната активност (капацитет) на ензимните системи, които ги метаболизират (Таблица 5-5). Тъй като такива лекарства бързо и лесно се метаболизират в черния дроб, техният клирънс зависи от размера и скоростта на чернодробния кръвен поток.
Лекарства с нисък чернодробен клирънс. Чернодробният клирънс не зависи от скоростта на чернодробния кръвен поток, а от активността на ензимите и степента на свързване на лекарствата с кръвните протеини.
Таблица 5-5.Лекарства с висок чернодробен клирънс
При същия капацитет на ензимните системи лекарствата, които са до голяма степен свързани с протеини (дифенин, хинидин, толбутамид), ще имат нисък клирънс в сравнение с лекарства, които са слабо свързани с протеини (теофилин, парацетамол). Капацитетът на ензимните системи не е постоянна стойност. Например, намаляване на капацитета на ензимните системи се записва с увеличаване на дозата на лекарствата (поради насищане на ензими); това може да доведе до повишаване на бионаличността на лекарството.
Когато лекарства с висок чернодробен клирънс се приемат перорално, те се абсорбират в тънките черва и навлизат в черния дроб през системата на порталната вена, където се подлагат на активен метаболизъм (50-80%) дори преди да навлязат в системното кръвообращение. Този процес е известен като предсистемно елиминиране или ефект на първо преминаване. („ефект на първо преминаване“).В резултат на това такива лекарства имат ниска бионаличност, когато се приемат перорално, докато тяхната абсорбция може да бъде почти 100%. Ефектът на първо преминаване е характерен за лекарства като хлорпромазин, ацетилсалицилова киселина, вера-
памил, хидралазин, изопреналин, имипрамин, кортизон, лабетолол, лидокаин, морфин. Метопролол, метилтестостерон, метоклопрамид, нортриптилин р, окспренолол р, органични нитрати, пропранолол, резерпин, салициламид, морацизин (етмозин) и някои други лекарства също подлежат на предсистемно елиминиране. Трябва да се отбележи, че незначителна биотрансформация на лекарства може да настъпи и в други органи (лумен и чревна стена, бели дробове, кръвна плазма, бъбреци и други органи).
Както показват проучванията през последните години, ефектът от първото преминаване през черния дроб зависи не само от процесите на биотрансформация на лекарствата, но и от функционирането на преносителите на лекарства и преди всичко на гликопротеин-Р и преносителите на органични аниони и катиони (вижте „Ролята на преносителите на лекарства във фармакокинетичните процеси“).
5.3. ФАЗА I ЕНЗИМИ НА БИОТРАНСФОРМАЦИЯ НА ЛЕКАРСТВА
Микрозомална система
Много ензими, които метаболизират лекарствата, са разположени върху мембраните на ендоплазмения ретикулум (ER) на черния дроб и други тъкани. Когато ER мембраните се изолират чрез хомогенизиране и фракциониране на клетката, мембраните се превръщат във везикули, наречени „микрозоми“. Микрозомите запазват повечето от морфологичните и функционални характеристики на интактните ER мембрани, включително свойството на грапавост или гладкост на повърхността, съответно на грапав (рибозомен) и гладък (нерибозомен) ER. Докато грапавите микрозоми са свързани главно със синтеза на протеини, гладките микрозоми са относително богати на ензими, отговорни за окислителния метаболизъм на лекарствата. По-специално, гладките микрозоми съдържат ензими, известни като оксидази със смесена функция или монооксигенази. Активността на тези ензими изисква наличието както на редуциращия агент никотинамид аденин динуклеотид фосфат (NADPH), така и на молекулярен кислород. При типична реакция една молекула кислород се изразходва (редуцира) на молекула субстрат, като единият кислороден атом се включва в реакционния продукт, а другият образува водна молекула.
Два микрозомални ензима играят ключова роля в този редокс процес.
Флавопротеин NADPH-H цитохром Р-450 редуктаза.Един мол от този ензим съдържа по един мол флавин мононуклеотид и флавин аденин динуклеотид. Тъй като цитохром С може да служи като акцептор на електрони, този ензим често се нарича NADP-цитохром С редуктаза.
хемопротеин,или цитохром Р-450изпълнява функцията на крайната оксидаза. Всъщност микрозомалната мембрана съдържа много форми на този хемопротеин и тази множественост се увеличава с многократно приложение на ксенобиотици. Относителното изобилие на цитохром Р-450, в сравнение с чернодробната редуктаза, прави процеса на редукция на хема от цитохром Р-450 ограничаващата скоростта стъпка в окисляването на лекарства в черния дроб.
Процесът на микрозомално окисление на лекарствата изисква участието на цитохром Р-450, цитохром Р-450 редуктаза, NADP-H и молекулярен кислород. Опростена диаграма на окислителния цикъл е показана на фигурата (фиг. 5-3). Окисленият (Fe3+) цитохром P-450 се комбинира със субстрата на лекарството, за да образува бинарен комплекс. NADP-H е донор на електрони за флавопротеин редуктаза, която от своя страна редуцира окисления комплекс цитохром Р-450-лекарство. Вторият електрон преминава от NADP-H през същата флавопротеин редуктаза, която редуцира молекулния кислород и образува комплекса „активиран кислород“-цитохром Р-450-субстрат. Този комплекс пренася "активиран кислород" към лекарствения субстрат, за да образува окислен продукт.
Цитохром Р-450
Цитохром Р-450, често наричан в литературата CYP, представлява група от ензими, които не само метаболизират лекарства и други ксенобиотици, но и участват в синтеза на глюкокортикоидни хормони, жлъчни киселини, простаноиди (тромбоксан А2, простациклин I2), и холестерол. Цитохром Р-450 е идентифициран за първи път КлингенбергИ Garfincellв микрозоми на черен дроб на плъх през 1958 г. Филогенетичните изследвания показват, че цитохромите P-450 са се появили в живите организми преди около 3,5 милиарда години. Цитохром Р-450 е хемопротеин: съдържа хем. Името цитохром Р-450 се свързва със специалните свойства на този хемопротеин. В реставриран
В тази форма цитохром Р-450 свързва въглеродния оксид, за да образува комплекс с максимална абсорбция на светлина при дължина на вълната 450 nm. Това свойство се обяснява с факта, че в хема на цитохром Р-450 желязото е свързано не само с азотните атоми на четирите лиганда (докато образува порфиринов пръстен). Има и пети и шести лиганд (над и под пръстена на хема) - азотният атом на хистидина и серният атом на цистеина, които са част от полипептидната верига на протеиновата част на цитохром Р-450. Най-голямо количество цитохром Р-450 се намира в хепатоцитите. Въпреки това, цитохром Р-450 се намира и в други органи: в червата, бъбреците, белите дробове, надбъбречните жлези, мозъка, кожата, плацентата и миокарда. Най-важното свойство на цитохром Р-450 е способността да метаболизира почти всички известни химични съединения. Най-важната реакция е хидроксилирането. Както вече беше посочено, цитохромите P-450 се наричат също монооксигенази, тъй като те включват един кислороден атом в субстрата, окислявайки го, и един във вода, за разлика от диоксигеназите, които включват и двата кислородни атома в субстрата.
Цитохром Р-450 има много изоформи - изоензими. Понастоящем са идентифицирани повече от 1000 цитохром P-450 изоензими. Цитохром Р-450 изоензими, според класификацията Неберт(1987), е обичайно да се разделят нуклеотидните/аминокиселинните последователности на семейства според близостта (хомологията) на нуклеотидната/аминокиселинната последователност. От своя страна семействата са разделени на подсемейства. Изоензимите на цитохром Р-450 с идентичност на аминокиселинния състав над 40% са групирани в семейства (36 семейства са идентифицирани, 12 от тях са открити при бозайници). Изоензимите на цитохром Р-450 с идентичност на аминокиселинния състав над 55% са групирани в подсемейства (39 подсемейства са идентифицирани). Семействата на цитохроми P-450 обикновено се означават с римски цифри, подфамилиите с римски цифри и латинска буква.
Схема за обозначаване на отделни изоензими.
Първият знак (в началото) е арабска цифра, обозначаваща семейството.
Вторият символ е латинска буква, обозначаваща подсемейството.
В края (трети знак) посочете арабската цифра, съответстваща на изоензима.
Например изоензимът цитохром Р-450, обозначен като CYP3A4, принадлежи към семейство 3, подсемейство IIIA. Изоензимите на цитохром Р-450 са представители на различни семейства от подсемейства -
се различават по регулатори на активността (инхибитори и индуктори) и субстратна специфичност 1 . Например, CYP2C9 метаболизира изключително S-варфарин, докато R-варфарин се метаболизира от CYP1A2 и CYP3A4.
Въпреки това, членове на отделни семейства, подсемейства и отделни цитохром Р-450 изоензими могат да имат кръстосана субстратна специфичност, както и кръстосани инхибитори и индуктори. Например ритонавир (антивирусно лекарство) се метаболизира от 7 изоензима, принадлежащи към различни семейства и подфамилии (CYP1A2, CYP2A6, CYP2C9, CYP2C19, CYP2D6, CYP2E1, CYP3A4). Циметидин инхибира едновременно 4 изоензима: CYP1A2, CYP2C9, CYP2D6 и CYP3A4. Цитохром Р-450 изоензими от семейства I, II и III участват в метаболизма на лекарствата. CYP1A1, CYP1A2, CYP2A6, CYP2B6, CYP2D6, CYP2C9, CYP209, CYP2E1, CYP3A4 са най-важните и добре проучени изоензими на цитохром Р-450 за метаболизма на лекарствата. Съдържанието на различни изоензими на цитохром Р-450 в човешкия черен дроб, както и техният принос в окисляването на лекарствата, са различни (Таблица 5-6). Лечебните субстанции - субстрати, инхибитори и индуктори на цитохром Р-450 изоензимите са представени в Приложение 1.
Таблица 5-6.Съдържанието на цитохром Р-450 изоензими в човешкия черен дроб и техния принос към окисляването на лекарства (Lewis et al., 1999)
1 Някои цитохром Р-450 изоензими имат не само субстратна специфичност, но и стереоспецифичност.
Ендогенните субстрати за изоензими от семейството на CYPI все още не са известни. Тези изоензими метаболизират ксенобиотици: някои лекарства и PAHs - основните компоненти на тютюневия дим и продуктите от изгарянето на изкопаеми горива. Отличителна черта на изоензимите от семейството на CYPI е способността им да бъдат индуцирани от PAH, включително диоксин и 2,3,7,8-тетрахлородибензо-р-диоксин (TCDD). Следователно семейството CYPI се нарича "цитохром, индуцируема ПАХ" в литературата; „диоксин-индуцируем цитохром“ или „TCDD-индуцируем цитохром“. В човешкото тяло семейството на CYPI е представено от две подсемейства: IA и IB. Подсемейството IA включва изоензими 1A1 и 1A2. Подсемейството IB включва изоензим 1B1.
Цитохром P-450 изоензим 1A1 (CYP1A1) се намира главно в белите дробове и в по-малка степен в лимфоцитите и плацентата. CYP1A1 не участва в метаболизма на лекарствата, но в белите дробове този изоензим активно метаболизира PAHs. В същото време някои ПАВ, например бензопирен и нитрозамини, се превръщат в канцерогенни съединения, които могат да провокират развитието на злокачествени новообразувания, предимно рак на белия дроб. Този процес се нарича „биологично активиране на канцерогени“. Подобно на други цитохроми от семейството на CYPI, CYP1A1 се индуцира от PAHs. В същото време е проучен механизмът на индукция на CYP1A1 под въздействието на ПАХ. Прониквайки в клетката, PAHs се свързват с Ah рецептора (протеин от класа на транскрипционните регулатори); полученият PAH-Ap рецепторен комплекс навлиза в ядрото с помощта на друг протеин, ARNT, и след това стимулира експресията на гена CYP1A1 чрез свързване към специфичен диоксин-чувствителен регион (място) на гена. По този начин при хора, които пушат, процесите на индукция на CYP1A1 са най-интензивни; това води до биологично активиране на канцерогените. Това обяснява високия риск от рак на белия дроб при пушачите.
Цитохром P-450 изоензим 1A2 (CYP1A2) се намира предимно в черния дроб. За разлика от цитохрома CYP1A1, CYP1A2 метаболизира не само PAHs, но и редица лекарства (теофилин, кофеин и други лекарства). Фенацетин, кофеин и антипирин се използват като маркерни субстрати за фенотипизиране на CYP1A2. В този случай фенацетинът се подлага на О-деметилиране, кофеинът - 3-деметилиране, а антипиринът - 4-хидроксилиране. Степен
кофеиновият клирънс е важен диагностичен тест за определяне на функционалното състояние на черния дроб. Поради факта, че CYP1A2 е основният метаболизиращ ензим на кофеина, по същество този тест определя активността на този изоензим. Пациентът е помолен да приеме кофеин, маркиран с радиоактивния въглероден изотоп C 13 (C 13 -кофеин), след което издишаният от пациента въздух се събира в специален резервоар за един час и се анализира. В този случай въздухът, издишан от пациента, съдържа радиоактивен въглероден диоксид (C 13 O 2 - образуван от радиоактивен въглерод) и обикновен въглероден диоксид (C 12 O 2). Клирънсът на кофеина се определя от съотношението на C 13 O 2 към C 12 O 2 в издишания въздух (измерено чрез масспектроскопия). Има модификация на този тест: с помощта на високоефективна течна хроматография се определя концентрацията на кофеин и неговите метаболити в кръвната плазма, урината и слюнката, взети на празен стомах. В този случай цитохромите CYP3A4 и CYP2D6 имат известен принос за метаболизма на кофеина. Оценката на клирънса на кофеина е надежден тест, който ви позволява да оцените функционалното състояние на черния дроб в случай на тежко увреждане (например при цироза на черния дроб) и да определите степента на увреждане. Недостатъците на теста включват липсата на чувствителност при умерено увреждане на черния дроб. Резултатът от теста се влияе от тютюнопушенето (индукция на CYP1A2), възрастта и едновременната употреба на лекарства, които променят активността на изоензимите на цитохром Р-450 (инхибитори или индуктори).
Цитохром P-450 подсемейство CYPIIA
От изоензимите на подсемейството CYPIIA, най-важната роля в метаболизма на лекарствата се играе от изоензима на цитохром P-450 2A6 (CYP2A6). Общо свойство на изоензимите от подсемейството CYPIIA е способността да се индуцират под въздействието на фенобарбитал, поради което подсемейството CYPIIA се нарича фенобарбитал-индуцируеми цитохроми.
Цитохром P-450 изоензим 2A6 (CYP2A6) се намира главно в черния дроб. CYP2A6 метаболизира малък брой лекарства. С помощта на този изоензим никотинът се превръща в котинин, както и котининът в 3-хидроксикотинин; 7-хидроксилиране на кумарин; 7-хидроксилиране на циклофосфамид. CYP2A6 има значителен принос за метаболизма на ритонавир, парацетамол и валпроева киселина. CYP2A6 участва в биологичното активиране на нитрозаминовите компоненти на тютюневия дим, канцерогени, които причиняват рак на белия дроб. CYP2A6 насърчава биоактивирането
мощни мутагени: 6-амино-(х)-ризен и 2-амино-3-метилмидазо-(4,5-f)-кванолин.
Цитохром P450 подсемейство CYPIIB
От изоензимите на подсемейството CYPIIB най-важна роля в метаболизма на лекарствата играе изоензимът CYP2B6. Общо свойство на изоензимите от подсемейството CYPIIB е способността да се индуцират от фенобарбитал.
Изоензимът цитохром P-450 2B6 (CYP2B6) участва в метаболизма на малък брой лекарства (циклофосфамид, тамоксифен, S-метадон p, бупропион p, ефавиренц). CYP2B6 основно метаболизира ксенобиотиците. Маркерният субстрат за CYP2B6 е антиконвулсант.
S-мефенитоин p в този случай, CYP2B6 подлага S-мефенитоин p на N-деметилиране (определеният метаболит е N-деметилмефенитоин). CYP2B6 участва в метаболизма на ендогенните стероиди: катализира 16α-16β-хидроксилирането на тестостерона.
Цитохром P-450 подсемейство CYPIIU
От всички изоензими на подсемейството на цитохром CYPIIC, най-важната роля в метаболизма на лекарствата играят изоензимите на цитохром Р-450 2C8, 2C9, 2C19. Общо свойство на цитохромите от подсемейството CYPIIC е 4-хидроксилазна активност по отношение на мефенитоин р (антиконвулсивно лекарство). Мефенитоин p е маркерен субстрат на изоензимите от подсемейството CYPIIC. Ето защо изоензимите от подсемейството CYPIIC се наричат още мефенитоин-4-хидроксилази.
Изоензимът цитохром P-450 2C8 (CYP2C8) участва в метаболизма на редица лекарства (НСПВС, статини и други лекарства). За много лекарства CYP2C8 е „алтернативен“ път на биотрансформация. Въпреки това, за лекарства като репаглинид (хипогликемично лекарство, приемано перорално) и таксол (цитостатик), CYP2C8 е основният метаболитен ензим. CYP2C8 катализира реакцията на 6а-хидроксилиране на таксола. Маркерният субстрат на CYP2C8 е паклитаксел (цитостатично лекарство). При взаимодействието на паклитаксел с CYP2C8 настъпва 6-хидроксилиране на цитостатика.
Изоензимът цитохром P-450 2C9 (CYP2C9) се намира главно в черния дроб. CYP2C9 отсъства от черния дроб на плода и не се открива до един месец след раждането. Активността на CYP2C9 не се променя през целия живот. CYP2C9 метаболизира различни лекарства. CYP2C9 е основният метаболитен ензим
много НСПВС, включително селективни инхибитори на циклооксигеназа-2, инхибитори на ангиотензин рецептор (лосартан и ирбесартан), хипогликемични лекарства (производни на сулфонилурея), фенитоин (дифенин ♠), индиректни антикоагуланти (варфарин 1, аценокумарол 2), флувастатин 3.
Трябва да се отбележи, че CYP2C9 има "стереоселективност" и метаболизира главно S-варфарин и S-аценокумарол, докато биотрансформацията на R-варфарин и R-аценокумарол се осъществява с помощта на други цитохром Р-450 изоензими: CYP1A2, CYP3A4. Индуктори на CYP2C9 са рифампицин и барбитурати. Трябва да се отбележи, че почти всички сулфонамидни антибактериални лекарства инхибират CYP2C9. Въпреки това е открит специфичен инхибитор на CYP2C9 - sulfafenazole r. Има доказателства, че екстрактът от Echinacea purpurea инхибира CYP2C9 в проучвания инвитроИ in vivo,и хидролизираният соев екстракт (поради изофлавоните, които съдържа) инхибира този изоензим инвитро.Комбинираната употреба на субстрати на лекарството CYP2C9 с неговите инхибитори води до инхибиране на метаболизма на субстратите. В резултат на това могат да възникнат нежелани лекарствени реакции на субстрати на CYP2C9 (включително интоксикация). Например, комбинираната употреба на варфарин (субстрат на CYP2C9) със сулфонамидни лекарства (инхибитори на CYP2C9) увеличава антикоагулантния ефект на варфарин. Ето защо, когато се комбинира варфарин със сулфонамиди, се препоръчва стриктно (поне 1-2 пъти седмично) да се следи международното нормализирано съотношение. CYP2C9 има генетичен полиморфизъм. „Бавните“ алелни варианти на CYP2C9*2 и CYP2C9*3 са еднонуклеотидни полиморфизми на гена CYP2C9, които са най-пълно проучени в момента. При носители на алелни варианти CYP2C9*2 и CYP2C9*3 се отбелязва намаляване на активността на CYP2C9; това води до намаляване на скоростта на биотрансформация на лекарствата, метаболизирани от този изоензим и до повишаване на тяхната концентрация в плазмата
1 Варфаринът е рацемична смес от изомери: S-варфарин и R-вафрарин. Трябва да се отбележи, че S-варфарин има по-голяма антикоагулантна активност.
2 Аценокумаролът е рацемична смес от изомери: S-аценокумарол и R-аценокумарол. Въпреки това, за разлика от варфарин, тези два изомера имат еднаква антикоагулантна активност.
3 Флувастатин е единственото лекарство от групата на понижаващите липидите лекарства, инхибитори на HMG-CoA редуктазата, чийто метаболизъм се осъществява с участието на CYP2C9, а не CYP3A4. В този случай CYP2C9 метаболизира и двата изомера на флувастатин: активния (+)-3R,5S енантиомер и неактивния (-)-3S,5R енантиомер.
кръв. Следователно хетерозиготите (CYP2C9*1/*2, CYP2C9*1/*3) и хомозиготите (CYP2C9*2/*2, CYP2C9*3/*3, CYP2C9*2/*3) са „бавни“ метаболизатори на CYP2C9. По този начин при тази категория пациенти (носители на изброените алелни варианти на гена CYP2C9) най-често се наблюдават нежелани лекарствени реакции при използване на лекарства, чийто метаболизъм се извършва под влиянието на CYP2C9 (индиректни антикоагуланти, НСПВС, хипогликемични лекарства, използвани перорално - производни на сулфонилурея).
Цитохром P-450 изоензим 2C18 (CYP2C18) се намира главно в черния дроб. CYP2Cl8 отсъства от черния дроб на плода и не се открива до един месец след раждането. Активността на CYP2Cl8 не се променя през целия живот. CYP2Cl8 има известен принос за метаболизма на лекарства като напроксен, омепразол, пироксикам, пропранолол, изотретиноин (ретиноева киселина) и варфарин.
Цитохром P-450 изоензим 2C19 (CYP2C19) е основният ензим в метаболизма на инхибиторите на протонната помпа. В същото време метаболизмът на отделните лекарства от групата на инхибиторите на протонната помпа има свои собствени характеристики. По този начин са открити два метаболитни пътя за омепразол.
Омепразол се превръща в хидроксиомепразол от CYP2C19. Под влияние на CYP3A4 хидроксиомепразол се превръща в омепразол хидроксисулфон.
Под влияние на CYP3A4 омепразол се превръща в омепразол сулфид и омепразол сулфон. Под влияние на CYP2C19 омепразол сулфид и омепразол сулфон се превръщат в омепразол хидроксисулфон.
Следователно, независимо от пътя на биологична трансформация, крайният метаболит на омепразол е омепразол хидроксисулфон. Все пак трябва да се отбележи, че тези метаболитни пътища са характерни предимно за R-изомера на омепразол (S-изомерът претърпява биотрансформация в много по-малка степен). Разбирането на този феномен направи възможно създаването на езопразол r, лекарство, представляващо S-изомера на омепразол (инхибиторите и индукторите на CYP2C19, както и генетичният полиморфизъм на този изоензим имат по-малък ефект върху фармакокинетиката на езопразол r).
Метаболизмът на ланзопразол е идентичен с този на омепразол. Рабепразол се метаболизира от CYP2C19 и CYP3A4 съответно до диметилрабепразол и рабепразол сулфон.
CYP2C19 участва в метаболизма на тамоксифен, фенитоин, тиклопидин и психотропни лекарства като трициклични антидепресанти, диазепам и някои барбитурати.
CYP2C19 се характеризира с генетичен полиморфизъм. Бавните метаболизатори на CYP2Cl9 са носители на „бавни“ алелни варианти. Употребата на лекарства, които са субстрати на този изоензим при бавни метаболизатори на CYP2CL9, води до по-честа поява на нежелани лекарствени реакции, особено при използване на лекарства с тесен терапевтичен обхват: трициклични антидепресанти, диазепам, някои барбитурати (мефобарбитал, хексобарбитал). Най-голям брой проучвания обаче са посветени на ефекта на полиморфизма на гена CYP2C19 върху фармакокинетиката и фармакодинамиката на блокерите на инхибиторите на протонната помпа. Както показват фармакокинетичните проучвания, проведени с участието на здрави доброволци, площта под фармакокинетичната крива, стойностите на максималната концентрация на омепразол, лансопразол и рабепразол са значително по-високи при хетерозиготи и особено при хомозиготи за „бавен“ алел варианти на гена CYP2C19. Освен това е наблюдавано по-изразено потискане на стомашната секреция при използване на омепразол, лансорпразол, рабепразол при пациенти (хетерозиготи и хомозиготи за „бавни“ алелни варианти на CYP2C19), страдащи от пептична язва и рефлуксен езофагит. Въпреки това, честотата на нежеланите лекарствени реакции на инхибиторите на протонната помпа не зависи от генотипа на CYP2C19. Съществуващите данни предполагат, че за постигане на „насочено“ потискане на стомашната секреция в хетерозиготи и хомозиготи за „бавни“ алелни варианти на гена CYP2C19 са необходими по-ниски дози инхибитори на протонната помпа.
Цитохром P-450 подсемейство CYPIID
Подсемейството цитохром P-450 CYPIID включва един изоензим - 2D6 (CYP2D6).
Цитохром Р-450 изоензим 2D6 (CYP2D6) се намира главно в черния дроб. CYP2D6 метаболизира около 20% от всички известни лекарства, включително антипсихотици, антидепресанти, транквиланти и β-блокери. Доказано е: CYP2D6 е основният ензим за биотрансформацията на трицикличния антидепресант амитриптилин. Въпреки това, както показват проучванията, малка част от амитриптилин се метаболизира от други изоензими на цитохром Р-450 (CYP2C19, CYP2C9, CYP3A4) до неактивни метаболити. Дебризохин р, декстрометорфан и спартеин са маркерни субстрати, използвани за фенотипизиране на 2D6 изоензима. CYP2D6, за разлика от други изоензими на цитохром Р-450, няма индуктори.
Генът CYP2D6 има полиморфизъм. Още през 1977 г. Iddle и Mahgoub обърнаха внимание на разликата в хипотензивния ефект при пациенти с артериална хипертония, използващи дебризохин р (лекарство от групата на α-блокерите). В същото време те формулират предположение за разликата в скоростта на метаболизъм (хидроксилиране) на дебризохин р при различни индивиди. При "бавните" метаболизатори на дебризохин е регистрирана най-голямата тежест на хипотензивния ефект на това лекарство. По-късно беше доказано, че „бавните“ метаболизатори на дебризохин β също имат бавен метаболизъм на някои други лекарства, включително фенацетин, нортриптилин β, фенформин β, спартеин, енкаинид β, пропранолол, гуаноксан β и амитриптилин. Както показват допълнителни проучвания, "бавните" CYP2D6 метаболизатори са носители (както хомозиготи, така и хетерозиготи) на функционално дефектни алелни варианти на гена CYP2D6. Резултатът от тези опции е липсата на синтез на CYP2D6 (алелен вариант CYP2D6x5), синтез на неактивен протеин (алелни варианти CYP2D6x3, CYP2D6x4, CYP2D6x6, CYP2D6x7, CYP2D6x8, CYP2D6x11, CYP2D6x12, CYP2D6x 14, CYP2D6x15, CYP2D6x19, CYP2D6x20), синтез на дефектен протеин с намалена активност (опции CYP2D6x9, CYP2D6x10, CYP2D6x17,
CYP2D6x18, CYP2D6x36). Всяка година броят на откритите алелни варианти на гена CYP2D6 нараства (тяхното носителство води до промени в активността на CYP2D6). Въпреки това, Saxena (1994) посочва, че 95% от всички "бавни" метаболизатори на CYP2D6 са носители на вариантите на CYP2D6x3, CYP2D6x4, CYP2D6x5; други варианти се откриват много по-рядко. Според Rau et al. (2004), честотата на алелния вариант на CYP2D6x4 сред пациентите, които са имали нежелани лекарствени реакции, докато са приемали трициклични антидепресанти (артериална хипотония, седация, тремор, кардиотоксичност) е почти 3 пъти (20%) по-висока от тази при пациенти, чието лечение не е имало усложнения регистрирани с тези лекарства (7%). Подобен ефект на генетичния полиморфизъм на CYP2D6 е открит върху фармакокинетиката и фармакодинамиката на антипсихотиците, в резултат на което те демонстрират наличието на асоциации между носителството на някои алелни варианти на гена CYP2D6 и развитието на екстрапирамидни разстройства, индуцирани от антипсихотици.
Въпреки това, носителството на "бавни" алелни варианти на гена CYP2D6 може да бъде придружено не само от повишен риск от развитие на нежелани лекарствени реакции при употреба на лекарството;
плъхове, метаболизирани от този изоензим. Ако лекарството е пролекарство и активният метаболит се образува точно под въздействието на CYP2D6, тогава се отбелязва ниска ефективност на лекарството при носители на „бавни“ алелни варианти. По този начин при носители на „бавни“ алелни варианти на гена CYP2D6 се регистрира по-слабо изразен аналгетичен ефект на кодеина. Това явление се обяснява с намаляване на О-деметилирането на кодеин (по време на този процес се образува морфин). Аналгетичният ефект на трамадол се дължи и на активния метаболит О-деметилтрамадол (образуван от действието на CYP2D6). При носители на "бавни" алелни варианти на гена CYP2D6 се отбелязва значително намаляване на синтеза на О-деметилтрамадол; това може да доведе до недостатъчен аналгетичен ефект (подобно на процесите, които възникват при използване на кодеин). Така Stamer et al. (2003), след като са изследвали аналгетичния ефект на трамадол при 300 пациенти, претърпели коремна операция, установяват, че хомозиготите за „бавни“ алелни варианти на гена CYP2D6 не „отговарят“ на терапията с трамадол 2 пъти по-често от пациентите, които не са го направили носят тези алели (съответно 46,7% спрямо 21,6%, p=0,005).
Понастоящем са проведени много проучвания за ефекта на генетичния полиморфизъм на CYP2D6 върху фармакокинетиката и фармакодинамиката на β-блокерите. Резултатите от тези изследвания имат клинично значение за индивидуализацията на фармакотерапията на тази група лекарства.
Цитохром P-450 подсемейство CYPIIB
От изоензимите на подсемейството на цитохром IIE, най-важната роля в метаболизма на лекарствата се играе от изоензима на цитохром P-450 2E1. Общо свойство на изоензимите от подсемейството CYPIIE е способността да индуцират под въздействието на етанол. Ето защо второто име на подсемейството CYPIIE е етанол-индуцируеми цитохроми.
Цитохром P-450 изоензим 2E1 (CYP2E1) се намира в черния дроб на възрастни. CYP2E1 представлява около 7% от всички изоензими на цитохром P-450. Субстратите на CYP2E1 са малко количество лекарства, както и някои други ксенобиотици: етанол, нитрозамини, „малки” ароматни въглеводороди като бензен и анилин, алифатни хлоровъглеводороди. CYP2E1 катализира превръщането на дапсон в хидроксиламиндапсон, n1-деметилиране и N7-деметилиране на кофеин, дехалогениране на хлорофлуоровъглероди и инхалационни анестетици (халотан) и няколко други реакции.
CYP2E1, заедно с CYP1A2, катализират важна реакция, която превръща парацетамола (ацетаминофен) в N-ацетилбензохинонимин, който има мощен хепатотоксичен ефект. Има доказателства за участието на цитохром CYP2E1 във ватерогенезата. Например, известно е, че CYP2E1 е най-важният изоензим на цитохром Р-450, който окислява холестерола на липопротеините с ниска плътност (LDL). Цитохроми и други изоензими на цитохром Р-450, както и 15-липоксигеназа и NADPH-оксидази, също участват в окисляването на LDL. Продукти на окисление: 7а-хидроксихолестерол, 7β-хидроксихолестерол, 5β-6β-епоксихолестерол, 5α-6β-епоксихолестерол, 7-кетохолестерол, 26-хидроксихолестерол. Процесът на окисление на LDL протича в ендотелните клетки, гладките мускули на кръвоносните съдове и макрофагите. Оксидираният LDL стимулира образуването на пенести клетки и по този начин допринася за образуването на атеросклеротични плаки.
Цитохром P-450 подсемейство CYPIIIA
Подсемейството на цитохром P-450 CYPIIIA включва четири изоензима: 3A3, 3A4, 3A5 и 3A7. Цитохромите от подсемейство IIIA съставляват 30% от всички изоензими на цитохром Р-450 в черния дроб и 70% от всички изоензими в стената на храносмилателния тракт. В същото време изоензим 3A4 (CYP3A4) е локализиран предимно в черния дроб, а изоензимите 3A3 (CYP3A3) и 3A5 (CYP3A5) са локализирани в стените на стомаха и червата. Изоензим 3A7 (CYP3A7) се намира само в черния дроб на плода. От изоензимите от подсемейство IIIA, CYP3A4 играе най-важната роля в метаболизма на лекарствата.
Изоензимът на цитохром P-450 3A4 (CYP3A4) метаболизира около 60% от всички известни лекарства, включително бавни блокери на калциевите канали, макролидни антибиотици, някои антиаритмични средства, статини (ловастатин, симвастатин, аторвастатин), клопидогрел 1 и други лекарства.
CYP3A4 катализира реакцията на 6β-хидроксилиране на ендогенни стероиди, включително тестостерон, прогестерон и кортизол p. Маркерни субстрати за определяне на активността на CYP3A4 са дапсон, еритромицин, нифедипин, лидокаин, тестостерон и кортизол p.
Метаболизмът на лидокаин се осъществява в хепатоцитите, където се образува моноетилглицин ксилидид (MEGX) чрез окислително N-деетилиране на CYP3A4.
1 Клопидогрел е пролекарство, под въздействието на CYP3A4 се превръща в активен метаболит с антиагрегантен ефект.
Определянето на активността на CYP3A4 чрез MEGX (метаболит на лидокаин) е най-чувствителният и специфичен тест, който ви позволява да оцените функционалното състояние на черния дроб при остри и хронични чернодробни заболявания, както и при синдром на системен възпалителен отговор (сепсис). При чернодробна цироза концентрацията на MEGX корелира с прогнозата на заболяването.
В литературата има данни за вътрешноспецифична вариабилност на лекарствения метаболизъм под влияние на CYP3A4. Въпреки това, молекулярни доказателства за генетични полиморфизми на CYP3A4 се появиха едва наскоро. Така A. Lemoin и др. (1996) описват случай на интоксикация с такролимус (субстрат на CYP3A4) при пациент след чернодробна трансплантация (активността на CYP3A4 не може да бъде открита в чернодробните клетки). Само след третиране на трансплантирани чернодробни клетки с глюкокортикоиди (индуктори на CYP3A4) може да се определи активността на CYP3A4. Има предположение, че нарушаването на експресията на транскрипционните фактори на гена, кодиращ CYP3A4, е причина за вариабилността в метаболизма на този цитохром.
Изоензимът цитохром P-450 3A5 (CYP3A5), според последните данни, може да играе важна роля в метаболизма на някои лекарства. Трябва да се отбележи, че CYP3A5 се експресира в черния дроб на 10-30% от възрастните. При тези индивиди приносът на CYP3A5 към активността на всички изоензими от подсемейство IIIA варира от 33 (при европейците) до 60% (при афро-американците). Както показват проучванията, под въздействието на CYP3A5 протичат процесите на биотрансформация на тези лекарства, които традиционно се считат за субстрати на CYP3A4. Трябва да се отбележи, че индукторите и инхибиторите на CYP3A4 имат подобни ефекти върху CYP3A5. Активността на CYP3A5 варира повече от 30 пъти между индивидите. Разликите в активността на CYP3A5 са описани за първи път от Paulussen et al. (2000): те наблюдават инвитрозначителни разлики в скоростта на метаболизма на мидазолам под влиянието на CYP3A5.
Дихидропиримидин дехидрогеназа
Физиологичната функция на дихидропиримидин дехидрогеназата (DPDH) е редукцията на урацил и тимидин - първата реакция на тристепенния метаболизъм на тези съединения до β-аланин. В допълнение, EMDR е основният ензим, който метаболизира 5-флуороурацил. Това лекарство се използва като част от комбинирана химиотерапия за рак на гърдата, яйчниците, хранопровода, стомаха, дебелото и ректума, черния дроб, шийката на матката, вулвата. Също
5-флуороурацил се използва при лечение на рак на пикочния мехур, простатата, тумори на главата, шията, слюнчените жлези, надбъбречните жлези и панкреаса. Понастоящем са известни аминокиселинната последователност и броят на аминокиселинните остатъци (общо 1025), които изграждат EMDR; Молекулното тегло на ензима е 111 kDa. Идентифициран е EMDR генът, разположен на хромозома 1 (локус 1p22). Цитоплазмата на клетките на различни тъкани и органи съдържа EMPG; особено големи количества от ензима се намират в чернодробните клетки, моноцитите, лимфоцитите, гранулоцитите и тромбоцитите. Въпреки това, EMDR активност не е наблюдавана в еритроцитите (Van Kuilenburg et al., 1999). От средата на 80-те години има съобщения за сериозни усложнения, произтичащи от употребата на 5-флуороурацил (причината за усложненията е наследствената ниска активност на EMDR). Както е показано от Diasio et al. (1988), ниската EMDR активност се унаследява по автозомно рецесивен начин. По този начин EMPG е ензим с генетичен полиморфизъм. В бъдеще е вероятно EMDR методите за фенотипиране и генотипизиране да бъдат въведени в онкологичната практика, за да се гарантира безопасността на химиотерапията с 5-флуороурацил.
5.4. ФАЗА II ЕНЗИМИ НА БИОТРАНСФОРМАЦИЯ НА ЛЕКАРСТВА
Глюкуронилтрансферази
Глюкуронирането е най-важната реакция във фаза II на лекарствения метаболизъм. Глюкуронирането е добавянето (конюгацията) на уридиндифосфат-глюкуронова киселина (UDP-глюкуронова киселина) към субстрат. Тази реакция се катализира от суперсемейство ензими, наречени "UDP-глюкуронилтрансферази" и наричани UGT. Суперсемейството UDP-глюкуронилтрансфераза включва две семейства и повече от двадесет изоензима, локализирани в ендоплазмената система на клетките. Те катализират глюкуронирането на голям брой ксенобиотици, включително лекарства и техните метаболити, пестициди и канцерогени. Съединенията, които претърпяват глюкурониране, включват етери и естери; съединения, съдържащи карбоксилни, карбамоилови, тиолови и карбонилни групи, както и нитро групи. Глюкурониране
води до увеличаване на полярността на химичните съединения, което улеснява тяхната разтворимост във вода и елиминирането им. UDP-глюкуронилтрансферазите се срещат във всички гръбначни животни: от риба до човек. В тялото на новородените се регистрира ниска активност на UDP-глюкуронилтрансферазите, но след 1-3 месеца от живота активността на тези ензими може да се сравни с тази при възрастни. UDP-глюкуронилтрансферазите се намират в черния дроб, червата, белите дробове, мозъка, обонятелния епител и бъбреците, но черният дроб е основният орган, в който се извършва глюкуронирането. Степента на експресия на различни UDP-глюкуронил трансферазни изоензими в органите варира. Така UDP-глюкуронилтрансферазният изоензим UGT1A1, който катализира глюкуронирането на билирубина, се експресира главно в черния дроб, но не и в бъбреците. UDP-глюкуронилтрансферазните изоензими UGT1A6 и UGT1A9, отговорни за глюкуронирането на фенол, се експресират еднакво както в черния дроб, така и в бъбреците. Както бе споменато по-горе, въз основа на идентичността на аминокиселинния състав, суперсемейството на UDP-глюкуронилтрансферазите е разделено на две семейства: UGT1 и UGT2. Изоензимите от семейството UGT1 са сходни по аминокиселинен състав с 62-80%, а изоензимите от семейството UGT2 са сходни с 57-93%. Изоензимите, които са част от семействата на човешки UDP-глюкуронилтрансфераза, както и локализацията на гените и маркерните субстрати на изоензимите за фенотипизиране са представени в таблицата (Таблица 5-7).
Физиологичната функция на UDP-глюкуронилтрансферазите е глюкуронирането на ендогенни съединения. Продуктът на катаболизма на хема, билирубинът, е най-добре проученият ендогенен субстрат на UDP-глюкуронилтрансферазата. Глюкуронирането на билирубина предотвратява натрупването на токсичен свободен билирубин. В този случай билирубинът се екскретира в жлъчката под формата на моноглюкурониди и диглюкурониди. Друга физиологична функция на UDP-глюкуронилтрансферазата е участието в хормоналния метаболизъм. По този начин тироксинът и трийодтиронинът се подлагат на глюкурониране в черния дроб и се екскретират под формата на глюкурониди в жлъчката. UDP-глюкуронилтрансферазите също участват в метаболизма на стероидни хормони, жлъчни киселини и ретиноиди, но тези реакции в момента не са достатъчно проучени.
Лекарства от различни класове са обект на глюкурониране, много от тях имат тесен терапевтичен диапазон, например морфин и хлорамфеникол (Таблица 5-8).
Таблица 5-7.Състав на семейства човешки UDP-глюкуронилтрансфераза, генна локализация и маркерни субстрати на изоензими
Таблица 5-8.Лекарства, метаболити и ксенобиотици, подложени на глюкурониране от различни UDP-глюкуронилтрансфераза изоензими
Край на таблица 5-8
Лекарства (представители на различни химични групи), подложени на глюкурониране
Феноли: пропофол, ацетаминофен, налоксон.
Алкохоли: хлорамфеникол, кодеин, оксазепам.
Алифатни амини: циклопироксоламин р, ламотрижин, амитриптилин.
Карбоксилни киселини: ферпазон p, фенилбутазон, сулфинпиразон.
Карбоксилни киселини: напроксен, зомепирал р, кетопрофен. По този начин съединенията претърпяват глюкурониране
съдържащ различни функционални групи, които действат като акцептори за UDP-глюкуронова киселина. Както бе споменато по-горе, в резултат на глюкуронирането се образуват полярни неактивни метаболити, които лесно се екскретират от тялото. Има обаче пример, при който глюкуронирането води до образуването на активен метаболит. Глюкуронирането на морфина води до образуването на морфин-6-глюкуронид, който има значителен аналгетичен ефект и е по-малко вероятно от морфина да причини гадене и повръщане. Глюкуронирането може също да допринесе за биологичното активиране на канцерогените. Канцерогенните глюкурониди включват 4-аминобифенил N-глюкуронид, N-ацетилбензидин N-глюкуронид и 4-((хидроксиметил)-нитрозоамино)-1-(3-пиридил)-1-бутанон О-глюкуронид.
Съществуването на наследствени нарушения на глюкуронирането на билирубин е известно отдавна. Те включват синдром на Gilbert и синдром на Crigler-Najjar. Синдромът на Гилбърт е наследствено заболяване, което се унаследява по автозомно-рецесивен начин. Разпространението на синдрома на Gilbert в популацията е 1-5%. Причината за развитието на това заболяване са точкови мутации (обикновено замествания в нуклеотидната последователност) в UGT1 гена. В този случай се образува UDP-глюкуронилтрансфераза, която се характеризира с ниска активност (25-30% от нормалното ниво). Промените в глюкуронирането на лекарства при пациенти със синдром на Gilbert са малко проучени. Има данни за понижен клирънс на толбутамид, парацетамол (ацетаминофен ♠) и рифампин p при пациенти със синдром на Gilbert. Изследвахме честотата на страничните ефекти на новото цитотоксично лекарство иринотекан при пациенти, страдащи както от колоректален рак, така и от синдром на Гилбърт и при пациенти с колоректален рак. Иринотекан (STR-11) е ново високоефективно лекарство, което има цитостатичен ефект, инхибира топоизомераза I и се използва при колоректален рак при наличие на резистентност към флуороурацил. Иринотеканът в черния дроб под действието на карбоксилестеразите се преобразува
в активния метаболит 7-етил-10-хидроксикамптотецин (SN-38). Основният метаболитен път на SN-38 е глюкурониране от UGT1A1. По време на проучванията страничните ефекти на иринотекан (по-специално диария) са регистрирани значително по-често при пациенти със синдром на Gilbert. Учените са доказали, че носителството на алелни варианти UGT1A1x1B, UGT1A1x26, UGT1A1x60 е свързано с по-често развитие на хипербилирубинемия при използване на иринотекан, докато са регистрирани ниски стойности на площта под фармакокинетичната крива на глюкуронид SN-38. В момента Американската администрация по храните и лекарствата (Прилагане на храни и лекарства- FDA одобри определянето на алелни варианти на гена UGT1A1 за избор на режими на дозиране на иринотекан. Има данни за ефекта на носителството на алелни варианти на гени, кодиращи други изоформи на UGT, върху фармакокинетиката и фармакодинамиката на различни лекарства.
Ацетилтрансферази
Ацетилирането представлява един от най-ранните механизми за адаптация в еволюцията. Реакцията на ацетилиране е необходима за синтеза на мастни киселини, стероиди и функционирането на цикъла на Кребс. Важна функция на ацетилирането е метаболизмът (биотрансформацията) на ксенобиотици: лекарства, битови и промишлени отрови. Процесите на ацетилиране се влияят от N-ацетилтрансфераза, както и от коензим А. Контролът на интензивността на ацетилирането в човешкото тяло се осъществява с участието на β2-адренергичните рецептори и зависи от метаболитните резерви (пантотенова киселина, пиридоксин, тиамин, липоева киселина *) и генотип. В допълнение, интензивността на ацетилирането зависи от функционалното състояние на черния дроб и други органи, съдържащи N-ацетилтрансфераза (въпреки че ацетилирането, подобно на други реакции от фаза II, се променя малко при чернодробни заболявания). Междувременно ацетилирането на лекарства и други ксенобиотици се извършва предимно в черния дроб. Изолирани са два изоензима на N-ацетилтрансфераза: N-ацетилтрансфераза 1 (NAT1) и N-ацетилтрансфераза 2 (NAT2). NAT1 ацетилира малък брой ариламини и не проявява генетичен полиморфизъм. По този начин основният ацетилиращ ензим е NAT2. Генът NAT2 се намира на хромозома 8 (локуси 8p23.1, 8p23.2 и 8p23.3). NAT2 ацетилира различни лекарства, включително изониазид и сулфонамиди (Таблица 5-9).
Таблица 5-9.Лекарства, подложени на ацетилиране
Най-важното свойство на NAT2 се счита за генетичен полиморфизъм. Полиморфизмът на ацетилиране е описан за първи път през 60-те години от Evans; той изолира бавни и бързи ацетилатори на изониазид. Беше отбелязано също, че при "бавните" ацетилатори, поради натрупването (кумулацията) на изониазид, полиневритът се появява по-често. Така при "бавните" ацетилатори полуживотът на изониазид е 3 часа, докато при "бързите" ацетилатори е 1,5 часа.Развитието на полиневрит се дължи на влиянието на изониазид: лекарството инхибира прехода на пиридоксин (вит. B 6) към активния коензим дипиридоксин фосфат, който е необходим за синтеза на миелин. Предполага се, че при „бързите“ ацетилатори употребата на изониазид е по-вероятно да доведе до развитие на хепатотоксичен ефект поради по-интензивно образуване на ацетилхидразин, но това предположение не е получило практическо потвърждение. Индивидуалната скорост на ацетилиране не влияе значително на режима на дозиране на лекарството, когато се приема ежедневно, но може да намали ефективността на терапията с периодична употреба на изониазид. След анализ на резултатите от лечението с изониазид при 744 пациенти с туберкулоза беше установено, че при „бавни“ ацетилатори затварянето на кухини в белите дробове става по-бързо. Както е показано в проучване, проведено от Sunahara през 1963 г., „бавните“ ацетилатори са хомозиготи за „бавния“ алел NAT2, а „бързите“ метаболизатори са хомозиготи или хетерозиготи за „бързия“ алел NAT2. През 1964 г. Evans публикува данни, показващи, че полиморфизмът на ацетилиране е характерен не само за изониазид, но и за хидралазин и сулфонамиди. Тогава наличието на полиморфизъм на ацетил-
Резултатите са доказани и за други лекарства. Използването на прокаинамид и хидралазин в "бавни" ацетилатори много по-често причинява увреждане на черния дроб (хепатотоксичност), поради което тези лекарства също се характеризират с полиморфизъм на ацетилиране. Въпреки това, в случай на дапсон (също обект на ацетилиране), не беше възможно да се открият разлики в честотата на лупус-подобен синдром при използване на това лекарство с „бавни“ и „бързи“ ацетилатори. Разпространението на "бавните" ацетилатори варира: от 10-15% сред японците и китайците до 50% сред кавказците. Едва в края на 80-те години те започват да идентифицират алелни варианти на гена NAT2, чието носителство причинява бавно ацетилиране. Понастоящем са известни около 20 мутантни алела на гена NAT2. Всички тези алелни варианти се наследяват по автозомно рецесивен начин.
Типът на ацетилиране се определя с помощта на NAT2 фенотипни и генотипни методи. Дапсон, изониазид и сулфадимин (сулфадимезин *) се използват като маркерни субстрати за ацетилиране. Съотношението на концентрацията на моноацетилдапсон към концентрацията на дапсон в кръвната плазма по-малко от 0,35 6 часа след приложението на лекарството е типично за "бавните" ацетилатори и повече от 0,35 за "бързите" ацетилатори. Ако сулфадимин се използва като маркерен субстрат, тогава наличието на по-малко от 25% сулфадимин в кръвната плазма (анализ, извършен след 6 часа) и по-малко от 70% в урината (събрана 5-6 часа след прилагане на лекарството) показва „бавно ”фенотип на ацетилиране.
Тиопурин S-метилтрансфераза
Тиопурин S-метилтрансфераза (TPMT) е ензим, който катализира реакцията на S-метилиране на тиопуринови производни - основният метаболитен път за цитостатични вещества от групата на пуриновите антагонисти: 6-меркаптопурин, 6-тиогуанин, азатиоприн. 6-мер-каптопурин се използва като част от комбинирана химиотерапия за миелобластна и лимфобластна левкемия, хронична миелоидна левкемия, лимфосаркома и саркома на меките тъкани. При остра левкемия обикновено се използва 6-тиогуанин. Понастоящем са известни аминокиселинната последователност и броят на аминокиселинните остатъци, които изграждат TRMT - 245. Молекулното тегло на TRMT е 28 kDa. Генът TPMT, разположен на хромозома 6 (локус 6q22.3), също беше идентифициран. TPMT се намира в цитоплазмата на хематопоетичните клетки.
През 1980 г. Weinshiboum изследва активността на TPMT при 298 здрави доброволци и открива значителни разлики в активността на TPMT сред хората: 88,6% от субектите имат висока активност на TPMT, 11,1% имат междинна активност. Ниска активност на ТПМТ (или пълна липса на ензимна активност) е регистрирана при 0,3% от изследваните доброволци. Така за първи път е описан генетичният полиморфизъм на TRMT. По-нови проучвания показват, че хората с ниска активност на TPMT имат повишена чувствителност към 6-меркаптопурин, 6-тиогуанин и азатиоприн; В същото време се развиват животозастрашаващи хематотоксични (левкопения, тромбоцитопения, анемия) и хепатотоксични усложнения. В условията на ниска активност на ТПМТ, метаболизмът на 6-меркаптопурин протича по алтернативен път - до силно токсичното съединение 6-тиогуанин нуклеотид. Lennard et al. (1990) изследват концентрацията на 6-тиогуанин нуклеотид в кръвната плазма и активността на ТРМТ в еритроцитите на 95 деца, които са получавали 6-меркаптопурин за остра лимфобластна левкемия. Авторите установяват, че колкото по-ниска е активността на TPMT, толкова по-високи са концентрациите на 6-TGN в кръвната плазма и толкова по-изразени са страничните ефекти на 6-mercaptopurine. Сега е доказано, че ниската активност на TPMT се наследява по автозомно рецесивен начин, като хомозиготите имат ниска активност на TPMT и междинна активност при хетерозиготите. Генетичните изследвания през последните години, проведени с помощта на метода на полимеразна верижна реакция, позволиха да се открият мутации в гена TPMT, които определят ниската активност на този ензим. Безопасни дози 6-меркаптопурин: с висока активност на TPMT (нормален генотип) се предписват 500 mg / (m 2 × ден), с междинна активност на TPMT (хетерозиготи) - 400 mg / (m 2 × ден), с бавна активност TRMT ( хомозиготи) - 50 mg/(m 2 × ден).
Сулфотрансферази
Сулфатирането е реакция на добавяне (конюгиране) на остатък от сярна киселина към субстрат, което води до образуването на естери на сярна киселина или сулфомати. Екзогенни съединения (главно феноли) и ендогенни съединения (тиреоидни хормони, катехоламини, някои стероидни хормони) подлежат на сулфатиране в човешкото тяло. 3"-фосфоаденил сулфатът действа като коензим за реакцията на сулфатиране. Тогава настъпва превръщането на 3"-фосфоаденил сулфат в аденозин-3,5"-бисфосфонат. Реакцията на сулфатиране се катализира от
семейство ензими, наречени сулфотрансферази (SULT). Сулфотрансферазите са локализирани в цитозола. В човешкото тяло са открити три семейства. Понастоящем са идентифицирани около 40 сулфотрансферазни изоензими. Сулфотрансферазните изоензими в човешкото тяло са кодирани от поне 10 гена. Най-голямата роля в сулфатирането на лекарства и техните метаболити принадлежи на сулфотрансферазните изоензими от семейството 1 (SULT1). SULT1A1 и SULT1A3 са най-важните изоензими от това семейство. Изоензимите SULT1 са локализирани главно в черния дроб, както и в дебелите и тънките черва, белите дробове, мозъка, далака, плацентата и левкоцитите. Изоензимите SULT1 имат молекулно тегло около 34 kDa и се състоят от 295 аминокиселинни остатъка; изоензимният ген SULT1 е локализиран на хромозома 16 (локус 16p11.2). SULT1A1 (термостабилна сулфотрансфераза) катализира сулфатирането на "прости феноли", включително лекарства с фенолна структура (миноксидил r, ацетаминофен, морфин, салициламид, изопреналин и някои други). Трябва да се отбележи, че сулфатирането на миноксидил р води до образуването на неговия активен метаболит - миноксидил сулфат. SULT1A1 сулфатира метаболитите на лидокаин: 4-хидрокси-2,6-ксилидин (4-хидроксил) и ропивакаин: 3-хидроксиропивакаин, 4-хидроксиропивакаин, 2-хидроксиметилропивакаин. В допълнение, SULT1A1 сулфатира 17β-естрадиол. Маркерният субстрат на SULT1A1 е 4-нитрофенол. SULT1A3 (термично лабилна сулфотрансфераза) катализира реакциите на сулфатиране на фенолни моноамини: допамин, норепинефрин, серотонин. Маркерният субстрат на SULT1A3 е допамин. Сулфотрансферазните изоензими семейство 2 (SULT2) осигуряват сулфатиране на дихидроепиандростерон, епиандростерон и андростерон. Изоензимите SULT2 участват в биологичното активиране на канцерогени, например PAH (5-хидроксиметилхризен, 7,12-дихидроксиметилбенз[а]антрацен), N-хидрокси-2-ацетиламинофлуорен. Изоензимите от семейство 3 на сулфотрансфераза (SULT3) катализират N-сулфатирането на ациклични ариламини.
Епоксидна хидролаза
Водната конюгация играе важна роля в детоксикацията и биологичното активиране на голям брой ксенобиотици, като арени, алифатни епоксиди, PAHs, афлатоксин В1. Реакциите на водно конюгиране се катализират от специален ензим - епоксидна хидролаза.
(ERNH). Най-голямо количество от този ензим се намира в черния дроб. Учените са изолирали две изоформи на епоксидна хидролаза: ERNX1 и ERNX2. ERNX2 се състои от 534 аминокиселинни остатъка и има молекулно тегло 62 kDa; генът ERNX2 се намира на хромозома 8 (локус 8p21-p12). ERNX2 е локализиран в цитоплазмата и пероксизомите; тази изоформа на епоксид хидролазата играе второстепенна роля в метаболизма на ксенобиотиците. Повечето реакции на водно конюгиране се катализират от ERNX1. ERNX1 се състои от 455 аминокиселинни остатъка и има молекулно тегло 52 kDa. Генът ERNX1 се намира на хромозома 1 (локус 1q42.1). ERNX1 е от голямо значение при водното конюгиране на токсични метаболити на лекарства. Антиконвулсантът фенитоин се окислява от цитохром Р-450 до два метаболита: парахидроксилат и дихидродиол. Тези метаболити са активни електрофилни съединения, способни да се свързват ковалентно с клетъчните макромолекули; това води до клетъчна смърт, образуване на мутации, злокачествено заболяване и митотични дефекти. В допълнение, парахидроксилатът и дихидродиолът, действащи като хаптени, също могат да причинят имунологични реакции. Хиперплазия на венците, както и тератогенни ефекти - токсични реакции на фенитоин са регистрирани при животни. Доказано е, че тези ефекти се дължат на действието на метаболитите на фенитоин: парахидроксилат и дихидродиол. Както е показано от Buecher et al. (1990), ниската активност на ERNX1 (по-малко от 30% от нормата) в амниоцитите е сериозен рисков фактор за развитието на вродени фетални аномалии при жени, приемащи фенитоин по време на бременност. Доказано е също, че основната причина за намаляване на активността на ERNX1 е точкова мутация в екзон 3 на гена ERNX1; в резултат на това се синтезира дефектен ензим (тирозин на позиция 113 се заменя с хистидин). Мутацията се унаследява по автозомно-рецесивен начин. Намаляване на активността на ERNX1 се наблюдава само при хомозиготи за този мутантен алел. Няма данни за разпространението на хомозиготи и хетерозиготи за тази мутация.
Глутатион трансферази
С глутатион се свързват ксенобиотици с различна химична структура: епоксиди, аренови оксиди, хидроксиламини (някои от тях имат канцерогенни ефекти). Сред лекарствените вещества, етакриновата киселина (урегит ♠) и хепатотоксичният метаболит на парацетамола (ацетаминофен ♠) - N-ацетилбензохинонимин, са обект на конюгация с глутатион, превръщайки
превръщайки се в нетоксично съединение. В резултат на реакцията на конюгиране с глутатион се образуват цистеинови конюгати, наречени "тиоестери". Конюгацията с глутатион се катализира от ензимите глутатион SH-S-трансфераза (GST). Тази група ензими е локализирана в цитозола, въпреки че е описан и микрозомален GST (но ролята му в метаболизма на ксенобиотиците е малко проучена). Активността на GST в човешките еритроцити варира 6 пъти между различните индивиди, но няма зависимост на ензимната активност от пола). Изследванията обаче показват, че има ясна връзка между активността на GST при децата и техните родители. Според идентичността на аминокиселинния състав при бозайниците се разграничават 6 класа GST: α- (алфа-), μ- (mu-), κ- (kappa-), θ- (тета-), π- ( pi-) и σ- (сигма -) GST. В човешкото тяло основно се експресират GST класове μ (GSTM), θ (GSTT и π (GSTP). Сред тях GST клас μ, обозначен като GSTM, е от най-голямо значение в метаболизма на ксенобиотиците. В момента 5 GSTM изоензима са идентифицирани: GSTM1, GSTM2, GSTM3, GSTM4 и GSTM5 Генът GSTM е локализиран на хромозома 1 (локус 1p13.3).GSTM1 се експресира в черния дроб, бъбреците, надбъбречните жлези, стомаха; установява се слаба експресия на този изоензим в скелетните мускули, миокарда. GSTM1 не се експресира във феталния черен дроб, фибробласти, еритроцити, лимфоцити и тромбоцити. GSTM2 („мускулен“ GSTM) се експресира във всички горепосочени тъкани (особено мускули), с изключение на фибробласти, еритроцити, лимфоцити, тромбоцити и фетален черен дроб GSTM3 ("мозъчен" GSTM) се експресира във всички тъкани на тялото, особено в централната нервна система GSTM1 играе важна роля в инактивирането на канцерогените Косвено потвърждение за това се счита за значително увеличение в честотата на злокачествените заболявания сред носителите на нулеви алели на гена GSTM1, които нямат експресия на GSTM1. Харада и др. (1987), след като изследва чернодробни проби, взети от 168 трупа, установи, че нулевият алел на гена GSTM1 е значително по-често срещан при пациенти с хепатокарцином. Борд и др. (1987) за първи път изложиха хипотеза: инактивирането на някои електрофилни канцерогени не се случва в тялото на носители на нулеви алели GSTM1. Според Board et al. (1990), разпространението на нулевия алел GSTM1 сред европейското население е 40-45%, докато сред представителите на негроидната раса е 60%. Има доказателства за по-висока честота на рак на белия дроб при носители на нулевия алел GSTM1. Както е показано от Zhong et al. (1993),
70% от пациентите с рак на дебелото черво са носители на нулевия алел GSTM1. Друг GST изоензим, принадлежащ към π клас, GSTP1 (локализиран главно в черния дроб и структурите на кръвно-мозъчната бариера) участва в инактивирането на пестициди и хербициди, широко използвани в селското стопанство.
5.5. ФАКТОРИ, ВЛИЯЩИ НА БИОТРАНСФОРМАЦИЯТА НА ЛЕКАРСТВАТА
Генетични фактори, влияещи върху биотрансформационната система и преносителите на лекарства
Генетичните фактори, представляващи единични нуклеотидни полиморфизми на гени, кодиращи ензими за биотрансформация и преносители на лекарства, могат значително да повлияят на фармакокинетиката на лекарствата. Междуиндивидуалните различия в скоростта на метаболизма на лекарството, които могат да бъдат оценени чрез съотношението на концентрацията на лекарствения субстрат към концентрацията на неговия метаболит в кръвната плазма или урината (метаболитно съотношение), позволяват да се идентифицират групи от индивиди, които се различават в активността на един или друг метаболитен изоензим.
"Екстензивни" метаболизатори (интензивен метаболизъм, EM) - лица с „нормална“ скорост на метаболизъм на определени лекарства, като правило, хомозиготи за „дивия“ алел на гена за съответния ензим. По-голямата част от населението принадлежи към групата на „екстензивните” метаболизатори.
„Бавни“ метаболизатори (лош метаболизъм, PM) - лица с намалена скорост на метаболизма на определени лекарства, обикновено хомозиготи (с автозомно-рецесивен тип наследяване) или хетерозиготи (с автозомно-доминантен тип наследяване) за „бавния“ алел на гена за съответния ензим. При тези индивиди се получава синтез на „дефектен“ ензим или изобщо няма синтез на метаболитен ензим. В резултат на това се наблюдава намаляване на ензимната активност. Често се открива пълна липса на ензимна активност. При тази категория хора се регистрират високи съотношения на концентрацията на лекарството към концентрацията на неговия метаболит. Следователно, при "бавните" метаболизатори, лекарствата се натрупват в тялото във високи концентрации; това води до развитие
Има тежки нежелани лекарствени реакции, включително интоксикация. Ето защо такива пациенти (бавни метаболизатори) трябва внимателно да подбират дозата на лекарствата. На „бавните“ метаболизатори се предписват по-ниски дози лекарства от „активните“. „Свръхактивни“ или „бързи“ метаболизатори (ултра екстензивен метаболизъм, UM) - лица с повишена скорост на метаболизма на определени лекарства, като правило, хомозиготи (с автозомно-рецесивен тип наследяване) или хетерозиготи (с автозомно-доминантен тип наследяване) за „бързия“ алел на гена за съответния ензим или, което се наблюдава по-често, носещи копия на функционални алели. В тази категория хора се записват ниски стойности на съотношението на концентрацията на лекарството към концентрацията на неговия метаболит. В резултат на това концентрацията на лекарства в кръвната плазма е недостатъчна за постигане на терапевтичен ефект. На такива пациенти („свръхактивни” метаболизатори) се предписват по-високи дози лекарства, отколкото на „активни” метаболизатори. Ако има генетичен полиморфизъм на конкретен ензим за биотрансформация, тогава разпределението на индивидите според скоростта на метаболизма на лекарствените субстрати за този ензим става бимодално (ако има 2 вида метаболизатори) или тримодално (ако има 3 вида метаболизатори) в природата.
Полиморфизмът също е характерен за гените, кодиращи преносители на лекарства, и фармакокинетиката на лекарството може да варира в зависимост от функцията на този преносител. Клиничното значение на най-значимите биотрансформационни ензими и транспортери е обсъдено по-долу.
Индукция и инхибиране на системата за биотрансформация и транспортери
Индукцията на биотрансформационен ензим или транспортер се разбира като абсолютно увеличение на неговото количество и (или) активност поради въздействието на определен химичен агент, по-специално лекарство. В случай на ензими за биотрансформация, това е придружено от хипертрофия на ER. Могат да бъдат индуцирани както фаза I ензими (цитохром Р-450 изоензими), така и фаза II биотрансформация (UDP-глюкуронилтрансфераза и др.), както и лекарствени транспортери (гликопротеин-Р, транспортери на органични аниони и катиони). Лекарствата, които индуцират биотрансформационни ензими и транспортери, нямат очевидни структурни сходства, но се характеризират с
шипове са някои често срещани признаци. Такива вещества са мастноразтворими (липофилни); служат като субстрати за ензимите (които индуцират) и най-често имат дълъг полуживот. Индукцията на ензимите за биотрансформация води до ускоряване на биотрансформацията и, като правило, до намаляване на фармакологичната активност и следователно до ефективността на лекарствата, използвани заедно с индуктора. Индукцията на лекарствени транспортери може да доведе до различни промени в концентрацията на лекарства в кръвната плазма, в зависимост от функциите на този транспортер. Различни субстрати са способни да индуцират ензими за биотрансформация на лекарства и преносители на лекарства с различни молекулни тегла, специфичност на субстрата, имунохимични и спектрални характеристики. В допълнение, съществуват значителни междуиндивидуални различия в интензивността на индукция на ензими за биотрансформация и преносители на лекарства. Един и същ индуктор може да повиши активността на ензима или транспортера при различни индивиди 15-100 пъти.
Основни видове индукция
"Фенобарбитален" тип индукция - директен ефект на молекулата на индуктора върху регулаторната област на гена; това води до индуциране на ензим за биотрансформация или лекарствен транспортер. Този механизъм е най-типичен за автоиндукцията. Под автоиндукция се разбира повишаване на активността на ензим, който метаболизира ксенобиотика под въздействието на самия ксенобиотик. Автоиндукцията се разглежда като развит в процеса на еволюцията адаптивен механизъм за инактивиране на ксенобиотиците, включително тези от растителен произход. По този начин фитонцидът от чесън - диалил сулфид - има автоиндукция към цитохроми от подсемейство IIB. Барбитуратите (индуктори на цитохром Р-450 изоензими 3A4, 2C9, подсемейство IIB) са типични автоиндуктори (сред лекарствените вещества). Ето защо този тип индукция се нарича "фенобарбитал".
Тип "рифампицин-дексаметазон" - индуцирането на цитохром Р-450 изоензими 1A1, 3A4, 2B6 и гликопротеин-P се медиира от взаимодействието на молекулата на индуктора със специфични рецептори, те принадлежат към класа протеини на регулатора на транскрипцията: прегнан X рецептор ( PXR), Ah- рецептор, CAR рецептор. Комбинирайки се с тези рецептори, лекарствените индуктори образуват комплекс, който, прониквайки в клетъчното ядро, въздейства
Регулаторна област на ген. В резултат на това се индуцира ензимът за биотрансформация на лекарството или транспортерът. По този механизъм рифампицините, глюкокортикоидите, препаратите от жълт кантарион и някои други вещества индуцират изоензимите на цитохром Р-450 и гликопротеин Р. Тип "етанол" - стабилизиране на ензимната молекула на биотрансформацията на лекарството поради образуването на комплекс с някои ксенобиотици (етанол, ацетон). Например, етанолът индуцира изоензима 2E1 на цитохром Р-450 на всички етапи от неговото образуване: от транскрипцията до транслацията. Смята се, че стабилизиращият ефект на етанола е свързан със способността му да активира системата за фосфорилиране в хепатоцитите чрез цикличен AMP. Чрез този механизъм изониазид индуцира изоензима 2E1 на цитохром Р-450. Процесът на индуциране на изоензима 2E1 на цитохром P-450 по време на гладуване и захарен диабет е свързан с механизма "етанол", в този случай кетонните тела действат като индуктори на изоензима 2E1 на цитохром P-450. Индукцията води до ускоряване на биотрансформацията на лекарствените субстрати на съответните ензими и, като правило, до намаляване на тяхната фармакологична активност. Сред най-често използваните в клиничната практика индуктори са рифампицин (индуктор на изоензими 1A2, 2C9, 2C19, 3A4, 3A5, 3A6, 3A7 на цитохром P-450; гликопротеин-P) и барбитурати (индуктори на изоензими 1A2, 2B6, 2C8, 2C9, 2C19, 3A4, 3A5, 3A6, 3A7 цитохром P-450). Индуциращият ефект на барбитуратите се развива след няколко седмици. За разлика от барбитуратите, рифампицин, като индуктор, действа бързо. Ефектът на рифампицин може да се открие след 2-4 дни. Максималният ефект на лекарството се записва след 6-10 дни. Индукцията на ензими или лекарствени транспортери, причинена от рифампицин и барбитурати, понякога води до намаляване на фармакологичната ефективност на индиректните антикоагуланти (варфарин, аценокумарол), циклоспорин, глюкокортикоиди, кетоконазол, теофилин, хинидин, дигоксин, фексофенадин и верапамил (това изисква корекция на режим на дозиране на тези лекарства т.е. увеличаване на дозата). Трябва да се подчертае, че при спиране на индуктора на ензимите за биотрансформация на лекарството дозата на комбинираното лекарство трябва да се намали, тъй като концентрацията му в кръвната плазма се увеличава. Пример за такова взаимодействие е комбинацията от индиректни антикоагуланти и фенобарбитал. Проучванията показват, че в 14% от случаите на кървене по време на лечението
индиректните антикоагуланти се развиват поради оттеглянето на лекарства, които индуцират ензими за биотрансформация.
Някои съединения могат да инхибират активността на ензимите за биотрансформация и преносителите на лекарства. Освен това, с намаляване на активността на ензимите, които метаболизират лекарствата, е възможно развитието на странични ефекти, свързани с дългосрочната циркулация на тези съединения в тялото. Инхибирането на преносителите на лекарства може да доведе до различни промени в концентрацията на лекарства в кръвната плазма в зависимост от функциите на този преносител. Някои лекарствени вещества са способни да инхибират както ензимите от фаза I на биотрансформация (изоензими на цитохром Р-450), така и фаза II на биотрансформация (N-ацетилтрансфераза и др.), Както и преносителите на лекарства.
Основни механизми на инхибиране
Свързване към регулаторната област на гена за биотрансформационен ензим или преносител на лекарства. Съгласно този механизъм ензимите за биотрансформация на лекарството се инхибират под въздействието на голямо количество от лекарството (циметидин, флуоксетин, омепразол, флуорохинолони, макролиди, сулфонамиди и др.).
Някои лекарства с висок афинитет (афинитет) към определени изоензими на цитохром Р-450 (верапамил, нифедипин, израдипин, хинидин) инхибират биотрансформацията на лекарства с по-нисък афинитет към тези изоензими. Този механизъм се нарича конкурентно метаболитно взаимодействие.
Директно инактивиране на цитохром P-450 изоензими (gastoden p). Инхибиране на взаимодействието на цитохром Р-450 с NADP-H-цитохром Р-450 редуктаза (фумарокумарини от грейпфрут и сок от лайм).
Намаляването на активността на ензимите за биотрансформация на лекарствата под въздействието на подходящи инхибитори води до повишаване на плазмената концентрация на тези лекарства (субстрати за ензими). В този случай полуживотът на лекарствата се удължава. Всичко това води до развитие на странични ефекти. Някои инхибитори засягат няколко биотрансформационни изоензима едновременно. Може да са необходими големи концентрации на инхибитор за инхибиране на множество ензимни изоформи. Така флуконазол (противогъбично лекарство) в доза от 100 mg на ден инхибира активността на изоензима 2C9 на цитохром Р-450. Когато дозата на това лекарство се увеличи до 400 mg, се отбелязва и депресия
активност на изоензим 3А4. Освен това, колкото по-висока е дозата на инхибитора, толкова по-бързо (и по-високо) се развива неговият ефект. Инхибирането обикновено се развива по-бързо от индукцията; обикновено може да бъде открито в рамките на 24 часа от момента на предписване на инхибиторите. Скоростта на инхибиране на ензимната активност също се влияе от начина на приложение на инхибитора на лекарството: ако инхибиторът се прилага интравенозно, процесът на взаимодействие ще настъпи по-бързо.
Не само лекарствата, но и плодовите сокове (Таблица 5-10) и билковите лекарства могат да служат като инхибитори и индуктори на биотрансформационни ензими и преносители на лекарства (Приложение 2)- всичко това има клинично значение при използване на лекарства, които действат като субстрати за тези ензими и транспортери.
Таблица 5-10.Влиянието на плодовите сокове върху активността на системата за биотрансформация и преносителите на лекарства
5.6. ЕКСТРАХЕПАТИЧНА БИОТРАНСФОРМАЦИЯ
Ролята на червата в биотрансформацията на лекарства
Червата се считат за вторият по важност орган (след черния дроб), който извършва биотрансформацията на лекарствата. Както фаза I, така и фаза II реакции на биотрансформация протичат в чревната стена. Биотрансформацията на лекарствата в чревната стена е от голямо значение за ефекта на първо преминаване (пресистемна биотрансформация). Вече е доказана значителната роля на биотрансформацията в чревната стена при ефекта на първо преминаване на лекарства като циклоспорин А, нифедипин, мидазолам и верапамил.
Фаза I ензими на биотрансформация на лекарства в чревната стена
Сред ензимите от фаза I на лекарствената биотрансформация изоензимите на цитохром Р-450 са локализирани главно в чревната стена. Средното съдържание на изоензими на цитохром Р-450 в чревната стена на човека е 20 pmol/mg микрозомен протеин (в черния дроб - 300 pmol/mg микрозомен протеин). Установена е ясна закономерност: съдържанието на изоензимите на цитохром Р-450 намалява от проксималните към дисталните части на червата (Таблица 5-11). В допълнение, съдържанието на изоензимите на цитохром Р-450 е максимално в горната част на чревните въси и минимално в криптите. Преобладаващият цитохром P-450 изоензим в червата е CYP3A4, представляващ 70% от всички чревни цитохром P-450 изоензими. Според различни автори съдържанието на CYP3A4 в чревната стена варира, което се обяснява с интериндивидуалните различия в цитохром Р-450. Методите за пречистване на ентероцитите също са важни.
Таблица 5-11.Съдържание на цитохром P-450 изоензим 3A4 в чревната стена и черния дроб на човека
Други изоензими също са идентифицирани в чревната стена: CYP2C9 и CYP2D6. Въпреки това, в сравнение с черния дроб, съдържанието на тези ензими в чревната стена е незначително (100-200 пъти по-малко). Проведените изследвания показват незначителна в сравнение с черния дроб метаболитна активност на цитохром Р-450 изоензимите на чревната стена (Таблица 5-12). Както показват проучвания, изследващи индукцията на цитохром Р-450 изоензимите на чревната стена, индуцируемостта на изоензимите на чревната стена е по-ниска от тази на чернодробните цитохром Р-450 изоензими.
Таблица 5-12.Метаболитна активност на цитохром Р-450 изоензими на чревната стена и черния дроб
Фаза II ензими на лекарствена биотрансформация в чревната стена
UDP-глюкуронилтрансфераза и сулфотрансфераза са най-добре проучените фаза II ензими на лекарствената биотрансформация, разположени в чревната стена. Разпределението на тези ензими в червата е подобно на изоензимите на цитохром Р-450. Cappiello и др. (1991) изследват активността на UDP-глюкуронилтрансферазата в чревната стена и черния дроб на човека според метаболитния клирънс на 1-нафтол, морфин и етинил естрадиол (Таблица 5-13). Проучванията показват, че метаболитната активност на UDP-глюкуронилтрансферазата на чревната стена е по-ниска от UDP-глюкуронилтрансферазата на черния дроб. Подобен модел е характерен за глюкуронирането на билирубина.
Таблица 5-13.Метаболитна активност на UDP-глюкуронилтрансфераза в чревната стена и черния дроб
Cappiello и др. (1987) също изследват активността на сулфотрансферазата на чревната стена и черния дроб според метаболитния клирънс на 2-нафтол. Получените данни показват наличието на разлики в скоростите на метаболитния клирънс (и клирънсът на 2-нафтол в чревната стена е по-нисък, отколкото в черния дроб). В илеума стойността на този показател е 0,64 nmol/(minxmg), в сигмоидното дебело черво - 0,4 nmol/(minxmg), в черния дроб - 1,82 nmol/(minxmg). Има обаче лекарства, чието сулфатиране се извършва главно в чревната стена. Те включват, например, β2-адренергични агонисти: тербуталин и изопреналин (Таблица 5-14).
По този начин, въпреки определен принос към биотрансформацията на лекарствата, чревната стена в своя метаболитен капацитет е значително по-ниска от черния дроб.
Таблица 5-14.Метаболитен клирънс на тербуталин и изопреналин в чревната стена и черния дроб
Ролята на белите дробове в биотрансформацията на лекарства
В човешките бели дробове има както фаза I ензими на биотрансформация (цитохром Р-450 изоензими), така и фаза II ензими
(епоксидна хидролаза, UDP-глюкуронилтрансфераза и др.). В човешката белодробна тъкан е възможно да се идентифицират различни изоензими на цитохром Р-450: CYP1A1, CYP1B1, CYP2A, CYP2A10, CYP2A11, CYP2B, CYP2E1, CYP2F1, CYP2F3. Общото съдържание на цитохром Р-450 в белите дробове на човека е 0,01 nmol/mg микрозомен протеин (това е 10 пъти по-малко, отколкото в черния дроб). Има изоензими на цитохром Р-450, които се експресират предимно в белите дробове. Те включват CYP1A1 (открит при хора), CYP2B (при мишки), CYP4B1 (при плъхове) и CYP4B2 (при говеда). Тези изоензими са от голямо значение за биологичното активиране на редица канцерогени и белодробни токсични съединения. Информация за участието на CYP1A1 в биологичното активиране на PAHs е представена по-горе. При мишки окислението на бутилиран хидрокситолуен от изоензима CYP2B води до образуването на пневмотоксичен електрофилен метаболит. Изоензимите CYP4B1 при плъхове и CYP4B2 при говеда насърчават биологичното активиране на 4-ипоменол (4-ипоменол е мощен пневмотоксичен фуранотерпеноид на гъбата на суровите картофи). Именно 4-импоменолът е причината за масовата смърт на добитъка през 70-те години в САЩ и Англия. В този случай 4-ипоменолът, окислен от изоензима CYP4B2, причинява интерстициална пневмония, водеща до смърт.
Така експресията на специфични изоензими в белите дробове обяснява селективната белодробна токсичност на някои ксенобиотици. Въпреки наличието на ензими в белите дробове и други части на дихателните пътища, тяхната роля в биотрансформацията на лекарствата е незначителна. Таблицата показва ензимите за биотрансформация на лекарства, открити в човешкия респираторен тракт (Таблица 5-15). Определянето на локализацията на ензимите за биотрансформация в респираторния тракт е трудно поради използването на белодробен хомогенизат в изследванията.
Таблица 5-15.Ензими за биотрансформация, открити в човешкия респираторен тракт
Ролята на бъбреците в биотрансформацията на лекарствата
Изследвания, проведени през последните 20 години, показват, че бъбреците участват в метаболизма на ксенобиотици и лекарства. В този случай, като правило, има намаляване на биологичната и фармакологичната активност, но в някои случаи е възможен и процесът на биологично активиране (по-специално биоактивиране на канцерогени).
Ензимите от фаза I и фаза II на биотрансформация са открити в бъбреците. Освен това ензимите за биотрансформация са локализирани както в кората, така и в медулата на бъбреците (Таблица 5-16). Въпреки това, както показват проучванията, бъбречната кора съдържа по-голям брой цитохром Р-450 изоензими, а не медулата. Максималното съдържание на изоензими на цитохром Р-450 е установено в проксималните бъбречни тубули. Така бъбреците съдържат изоензима CYP1A1, считан преди това за специфичен за белите дробове, и CYP1A2. Освен това, тези изоензими в бъбреците са обект на индукция от PAH (например, β-нафтолавон, 2-ацетиламинофлурин) по същия начин, както в черния дроб. В бъбреците е открита активност на CYP2B1; по-специално е описано окисляването на парацетамол (ацетаминофен ♠) в бъбреците под въздействието на този изоензим. По-късно беше доказано, че именно образуването на токсичния метаболит N-ацетибензахинонимин в бъбреците под въздействието на CYP2E1 (по аналогия с черния дроб) е основната причина за нефротоксичния ефект на това лекарство. Когато парацетамол се използва заедно с индуктори на CYP2E1 (етанол, тестостерон и др.), рискът от увреждане на бъбреците се увеличава няколко пъти. Активността на CYP3A4 в бъбреците не винаги се регистрира (само в 80% от случаите). Трябва да се отбележи: приносът на изоензимите на бъбречния цитохром Р-450 за биотрансформацията на лекарствата е скромен и очевидно в повечето случаи няма клинично значение. За някои лекарства обаче биохимичната трансформация в бъбреците е основният път на биотрансформация. Проучванията показват, че трописетрон p (лекарство против повръщане) се окислява главно в бъбреците под въздействието на изоензимите CYP1A2 и CYP2E1.
Сред ензимите на фаза II на биотрансформация в бъбреците най-често се определят UDP-глюкуронилтрансфераза и β-лиаза. Трябва да се отбележи, че β-лиазната активност в бъбреците е по-висока, отколкото в черния дроб. Откриването на тази характеристика направи възможно разработването на някои „пролекарства“, при активирането на които активните мета-
болка, която избирателно засяга бъбреците. Така те създават цитостатично лекарство за лечение на хроничен гломерулонефрит - S-(6-purinyl)-L-cysteine. Това съединение, първоначално неактивно, се превръща в бъбреците чрез β-лиаза в активния 6-мерен каптопурин. По този начин 6-меркуптопуринът произвежда своя ефект изключително в бъбреците; това значително намалява честотата и тежестта на нежеланите лекарствени реакции.
Лекарства като парацетамол (ацетаминофен ♠), зидовудин (азидотимидин ♠), морфин, сулфаметазон r, фуроземид (Lasix ♠) и хлорамфеникол (хлорамфеникол ♠) подлежат на глюкурониране в бъбреците.
Таблица 5-16.Разпределение на ензимите за биотрансформация на лекарства в бъбреците (Lohr et al., 1998)
* - съдържанието на ензими е значително по-високо.
Литература
Кукес В.Г.Метаболизъм на лекарствата: клинични и фармакологични аспекти. - М.: Reafarm, 2004. - С. 113-120.
Середенин С.Б.Лекции по фармакогенетика. - М .: MIA, 2004. -
Diasio R.B., Beavers T.L., Carpenter J.T.Фамилен дефицит на дихидропиримидин дехидрогеназа: биохимична основа за фамилна пиримидинемия и тежка индуцирана от 5-флуороурацил токсичност // J. Clin. Инвестирам. - 1988. - кн. 81. -
Lemoine A., Daniel A., Dennison A., Kiffel L. и др. FK 506 бъбречна токсичност и липса на откриваем цитохром P-450 3A в чернодробната присадка на пациент, подложен на чернодробна трансплантация // Хепатология. - 1994. - кн. 20. - С. 1472-1477.
Луис Д. Ф. В., Дикинс М., Едършоу П. Дж. и др.Специфики на субстрата на цитохром-P450, структурни шаблони на субстрата и геометрии на активното място на ензима // Лекарствен метаболизъм. Лекарствено взаимодействие. - 1999. - кн. 15. - С. 1-51.
Взаимодействието на редица лекарствени вещества по време на разпределението им в организма може да се разглежда като един от важните фармакокинетични етапи, характеризиращ тяхната биотрансформация, водеща в повечето случаи до образуването на метаболити.
Метаболизъм (биотрансформация) - процесът на химическа модификация на лекарствените вещества в организма.
Метаболитните реакции се делят на несинтетичен(когато лекарствените вещества претърпят химични трансформации, подложени на окисление, редукция и хидролитично разцепване или няколко от тези трансформации) - фаза I метаболизъм и синтетичен(реакция на конюгация и др.) - Фаза II. Обикновено несинтетичните реакции представляват само началните етапи на биотрансформация и получените продукти могат да участват в синтетични реакции и след това да бъдат елиминирани.
Продуктите от несинтетични реакции могат да имат фармакологична активност. Ако активното не е самото вещество, въведено в тялото, а някакъв метаболит, то се нарича пролекарство.
|
Някои лекарствени вещества, чиито метаболитни продукти имат терапевтично важна активност |
|
|
Лечебно вещество |
Активен метаболит |
|
Алопуринол |
Алоксантин |
|
Амитриптилин |
Нортриптилин |
|
Ацетилсалицилова киселина* |
Салицилова киселина |
|
Ацетохексамид |
Хидроксихексамид |
|
Глутетимид |
4-хидроксиглутетимид |
|
Диазелам |
Дезметилдиазепам |
|
Дигитоксин |
Дигоксин |
|
Имипрамин |
Дезипрамин |
|
кортизон |
Хидрокортизон |
|
Лидокаин |
дезетиллидокаин |
|
Метилдопа |
Метилнорепинефрин |
|
Преднизон* |
Преднизолон |
|
пропранолол |
4-хидроксипроранолол |
|
Спиронолактон |
Canrenon |
|
тримеперидин |
Нормеперидин |
|
Фенацетин* |
Ацетаминофен |
|
Фенилбутазон |
Оксифенбутазон |
|
Флуразепам |
Дезетилфлуразепам |
|
Хлорал хидрат* |
Трихлоретанол |
|
Хлордиазепоксид |
Дезметил хлордиазепоксид |
|
* пролекарства, терапевтичният ефект се упражнява главно от продуктите на техния метаболизъм. |
|
Несинтетичните метаболитни реакции на лекарствата се катализират от микрозомални ензимни системи на ендоплазмения ретикулум на черния дроб или немикрозомални ензимни системи. Тези вещества включват: амфетамин, варфарин, имипрамин, мепробамат, прокаинамид, фенацетин, фенитоин, фенобарбитал, хинидин.
При синтетични реакции (реакции на конюгиране) лекарствено вещество или метаболит, продукт на несинтетична реакция, се свързва с ендогенен субстрат (глюкуронова, сярна киселина, глицин, глутамин), за да образува конюгати. Те, като правило, нямат биологична активност и като силно полярни съединения се филтрират добре, но се абсорбират слабо в бъбреците, което допринася за бързото им елиминиране от тялото.
Най-честите реакции на конюгация са: ацетилиране(основният път на метаболизъм на сулфонамиди, както и хидралазин, изониазид и прокаинамид); сулфатиране(реакция между вещества с фенолни или алкохолни групи и неорганичен сулфат. Източникът на последния може да бъде киселини, съдържащи сяра, например цистеин); метилиране(някои катехоламини, ниацинамид, тиоурацил са инактивирани). Примери за различни видове реакции на лекарствени метаболити са дадени в таблицата.
|
Видове реакции на метаболизма на лекарствата |
|
|
Тип реакция |
Лечебно вещество |
|
I. НЕСИНТЕТИЧНИ РЕАКЦИИ (катализирани от ензими на ендоплазмения ретикулум или немикрозомни ензими) |
|
|
Окисляване |
|
|
Алифатно хидроксилиране или окисление на страничната верига на молекула |
Тиолентал, метохекситал, пентазоцин |
|
Ароматно хидроксилиране или хидроксилиране на ароматния пръстен |
Амфетамин, лидокаин, салицилова киселина, фенацетин, фенилбутазон, хлорпромазин |
|
О-деалкилиране |
Фенацетин, кодеин |
|
N-деалкилиране |
Морфин, кодеин, атропин, имипрамин, изопреналин, кетамин, фентанил |
|
S-деалкилиране |
Производни на барбитуровата киселина |
|
N-окисление |
Аминазин, имипрамин, морфин |
|
S-окисление |
Аминазин |
|
Дезаминиране |
Фенамин, хигамин |
|
Десулфуризация |
Тиобарбитурати, тиоридазин |
|
Дехалогениране |
Халотан, метоксифлуран, енфлуран |
|
Възстановяване |
|
|
Редукция на азогрупата |
Сулфаниламид |
|
Редукция на нитрогрупата |
Нитразепам, хлорамфеникол |
|
Редукция на карбоксилни киселини |
Преднизолон |
|
Редукция, катализирана от алкохолна дехидрогеназа |
Етанол, хлоралхидрат |
|
Естерна хидролиза |
Ацетилсалицилова киселина, норзпинефрин, кокаин, прокаинамид |
|
Амидна хидролиза |
Лидокаин, пилокарпин, изониазид, прокаинамид, фентанил |
|
II. СИНТЕТИЧНИ РЕАКЦИИ |
|
|
Конюгация с глюкуронова киселина |
Салицилова киселина, морфин, парацетамол, налорфин, сулфонамиди |
|
Конюгация със сулфати |
Изопреналин, морфин, парацетамол, салициламид |
|
Конюгация с аминокиселини: |
|
|
Салицилова киселина, никотинова киселина |
|
Изоникотиновата киселина |
|
парацетамол |
|
Ацетилиране |
Новокаинамид, сулфонамиди |
|
Метилиране |
Норепинефрин, хистамин, тиоурацил, никотинова киселина |
Трансформацията на някои лекарства, приемани през устата, зависи значително от активността на ензимите, произведени от чревната микрофлора, където нестабилните сърдечни гликозиди се хидролизират, което значително намалява техния сърдечен ефект. Ензимите, произведени от резистентни микроорганизми, катализират реакциите на хидролиза и ацетилиране, в резултат на което антимикробните агенти губят своята активност.
Има примери, когато ензимната активност на микрофлората допринася за образуването на лекарствени вещества, които проявяват своята активност. По този начин фталазолът (фталилсулфатиазол) практически не проявява антимикробна активност извън тялото, но под въздействието на ензимите на чревната микрофлора се хидролизира до образуване на норсулфазол и фталова киселина, които имат антимикробен ефект. С участието на ензими на чревната лигавица се хидролизират резерпин и ацетилсалицилова киселина.
Въпреки това, основният орган, в който се извършва биотрансформацията на лекарствата, е черният дроб. След абсорбция в червата те навлизат в черния дроб през порталната вена, където претърпяват химични трансформации.
През чернодробната вена лекарствата и техните метаболити навлизат в системното кръвообращение. Комбинацията от тези процеси се нарича "ефект на първо преминаване" или предсистемно елиминиране, в резултат на което количеството и ефективността на веществото, навлизащо в общия кръвен поток, може да се промени.
|
Лекарства, които имат "ефект на първо преминаване" през черния дроб |
||
|
Алпренолол |
кортизон |
Окспренолол |
|
Алдостерон |
Лабеталол |
Органични нитрати |
|
Ацетилсалицилова киселина |
Лидокаин |
Пентазоцин |
|
Верапамил |
Метопролол |
проранолол |
|
Хидралазин |
морацизин |
Резерпин |
|
Изопреналин |
Фенацетин |
|
|
Имипрамин |
Метоклопамид |
Флуороурацил |
|
Изопреналин |
Метилтестостерон |
|
Трябва да се има предвид, че когато се приемат лекарства перорално, тяхната бионаличност е индивидуална за всеки пациент и варира за всяко лекарство. Веществата, които претърпяват значителни метаболитни трансформации по време на първото преминаване в черния дроб, може да нямат фармакологичен ефект, например лидокаин, нитроглицерин. В допълнение, метаболизмът на първо преминаване може да се случи не само в черния дроб, но и в други вътрешни органи. Например хлорпромазинът се метаболизира по-силно в червата, отколкото в черния дроб.
Ходът на пресистемното елиминиране на едно вещество често се влияе от други лекарства. Например, аминазинът намалява "ефекта на първо преминаване" на пропранолола, което води до повишаване на концентрацията на β-блокера в кръвта.
Абсорбцията и пресистемното елиминиране определят бионаличността и до голяма степен ефективността на лекарствата.
Водеща роля в биотрансформацията на лекарствените вещества играят ензимите на ендоплазмения ретикулум на чернодробните клетки, които често се наричат микрозомални ензими. Известни са повече от 300 лекарствени вещества, които могат да променят активността на микрозомалните ензими. Веществата, които повишават тяхната активност, се наричат индуктори.
Индуктори на чернодробните ензими са: сънотворни(барбитурати, хлоралхидрат), транквиланти(диазепам, хлордиазепоксид, мепробамат), невролептици(хлорпромазин, трифлуоперазин), антиконвулсанти(фенитоин), противовъзпалително(фенилбутазон), някои антибиотици(рифампицин), диуретици(спиронолактон) и др.
Активни индуктори на чернодробните ензимни системи също се считат за хранителни добавки, малки дози алкохол, кафе, хлорирани инсектициди (дихлордифенилтрихлороетан (ДДТ), хексахлоран). В малки дози някои лекарства, като фенобарбитал, фенилбутазон, нитрати, могат да стимулират собствения си метаболизъм (автоиндукция).
Когато се предписват едновременно две лекарства, едното от които индуцира чернодробните ензими, а второто се метаболизира в черния дроб, дозата на последното трябва да се увеличи, а при спиране на индуктора трябва да се намали. Класически пример за подобно взаимодействие е комбинацията от индиректни антикоагуланти и фенобарбитал. Специални проучвания доказват, че в 14% от случаите причината за кървене по време на лечение с антикоагуланти е оттеглянето на лекарства, които индуцират микрозомалните чернодробни ензими.
Антибиотикът рифампицин има много висока индуцираща активност на микрозомалните чернодробни ензими, а фенитоинът и мепробаматът имат малко по-слаба активност.
Фенобарбитал и други индуктори на чернодробните ензими не се препоръчват за употреба в комбинация с парацетамол и други лекарства, чиито продукти на биотрансформация са по-токсични от изходните съединения. Понякога индукторите на чернодробните ензими се използват за ускоряване на биотрансформацията на чужди за тялото съединения (метаболити). По този начин фенобарбиталът, който насърчава образуването на глюкурониди, може да се използва за лечение на жълтеница с нарушена конюгация на билирубин с глюкуронова киселина.
Индукцията на микрозомални ензими често трябва да се разглежда като нежелано явление, тъй като ускоряването на биотрансформацията на лекарството води до образуване на неактивни или по-малко активни съединения и намаляване на терапевтичния ефект. Например, рифампицин може да намали ефективността на лечението с глюкокортикостероиди, което води до увеличаване на дозата на хормоналното лекарство.
Много по-рядко, в резултат на биотрансформацията на лекарството, се образуват по-активни съединения.По-специално, по време на лечение с фуразолидон, диоксиетилхидразинът се натрупва в тялото за 4-5 дни, което блокира моноаминооксидазата (МАО) и алдехид дехидрогеназата, който катализира окисляването на алдехидите в киселини. Поради това пациентите, приемащи фуразолидон, не трябва да пият алкохол, тъй като концентрацията в кръвта на ацеталдехид, образуван от етилов алкохол, може да достигне ниво, при което се развива изразен токсичен ефект на този метаболит (синдром на ацеталдехид).
Лекарства, които намаляват или напълно блокират активността на чернодробните ензими, се наричат инхибитори.
Лекарствата, които инхибират активността на чернодробните ензими, включват наркотични аналгетици, някои антибиотици (актиномицин), антидепресанти, циметидин и др. В резултат на използването на комбинация от лекарства, едно от които инхибира чернодробните ензими, скоростта на метаболизма на друго лекарство се забавя, повишава се концентрацията му в черния дроб.кръвта и риска от странични ефекти. По този начин антагонистът на хистаминовия H2 рецептор циметидин зависи от дозата инхибира активността на чернодробните ензими и забавя метаболизма на индиректните антикоагуланти, което увеличава вероятността от кървене, както и бета-блокерите, които водят до тежка брадикардия и артериална хипотония. Метаболизмът на индиректните антикоагуланти може да бъде инхибиран от хинидин. Страничните ефекти, които се развиват по време на това взаимодействие, могат да бъдат тежки. Хлорамфениколът инхибира метаболизма на толбутамид, дифенилхидантоин и неодикумарин (етил бискумацетат). Развитието на хипогликемична кома е описано по време на комбинирана терапия с хлорамфеникол и толбутамид. Известни са фатални случаи, когато на пациентите са предписвани едновременно азатиоприн или меркаптопурин и алопуринол, който инхибира ксантиноксидазата и забавя метаболизма на имуносупресивните лекарства.
Способността на някои вещества да нарушават метаболизма на други понякога се използва специално в медицинската практика. Например дисулфирам се използва при лечение на алкохолизъм. Това лекарство блокира метаболизма на етилов алкохол на етапа на ацеталдехид, чието натрупване причинява дискомфорт. Метронидазолът и антидиабетните лекарства от групата на сулфонилурейните производни също действат по подобен начин.
Един вид блокада на ензимната активност се използва при отравяне с метилов алкохол, чиято токсичност се определя от формалдехида, образуван в организма под въздействието на ензима алкохол дехидрогеназа. Той също така катализира превръщането на етилов алкохол в ацеталдехид, като афинитетът на ензима към етиловия алкохол е по-висок, отколкото към метиловия алкохол. Следователно, ако в средата присъстват и двата алкохола, ензимът катализира основно биотрансформацията на етанола, а формалдехидът, който е значително по-токсичен от ацеталдехида, се образува в по-малки количества. По този начин етиловият алкохол може да се използва като антидот (противоотрова) при отравяне с метилов алкохол.
Етиловият алкохол променя биотрансформацията на много лекарства. Еднократната му употреба блокира инактивирането на различни лекарствени вещества и може да засили ефекта им. В началния стадий на алкохолизъм може да се увеличи активността на микрозомалните чернодробни ензими, което води до отслабване на ефекта на лекарствата поради ускоряване на тяхната биотрансформация. Напротив, в по-късните етапи на алкохолизма, когато много чернодробни функции са нарушени, трябва да се има предвид, че ефектът на лекарства, чиято биотрансформация в черния дроб е нарушена, може значително да се увеличи.
Взаимодействието на лекарствата на метаболитно ниво може да се осъществи чрез промени в чернодробния кръвен поток. Известно е, че факторите, ограничаващи метаболизма на лекарства с изразен ефект на първично елиминиране (пропранолол, верапамил и др.), Са обемът на чернодробния кръвен поток и в много по-малка степен активността на хепатоцитите. В тази връзка всички лекарствени вещества, които намаляват регионалната чернодробна циркулация, намаляват интензивността на метаболизма на тази група лекарства и повишават съдържанието им в кръвната плазма.
