Biotransformarea substanțelor medicinale. Factori care influențează activitatea enzimelor de biotransformare a medicamentelor Trecerea prin ficat

V.G. Kukes, D.A. Sychev, G.V. Ramenskaya, I.V. Ignatiev

Oamenii sunt expuși zilnic la o varietate de substanțe chimice străine numite „xenobiotice”. Xenobioticele pătrund în corpul uman prin plămâni, piele și din tractul digestiv, ca parte a impurităților din aer, alimente, băuturi și medicamente. Unele xenobiotice nu au niciun efect asupra corpului uman. Cu toate acestea, cele mai multe xenobiotice pot provoca răspunsuri biologice. Organismul reacționează la medicamente în același mod ca la orice alt xenobiotic. În acest caz, medicamentele devin obiecte ale diferitelor mecanisme de influență a organismului. Acest lucru, de regulă, duce la neutralizarea și eliminarea (eliminarea) medicamentelor. Unele medicamente, ușor solubile în apă, sunt eliminate neschimbate de către rinichi; alte substanțe sunt expuse în prealabil la enzime care își modifică structura chimică. Astfel, biotransformarea este un concept general care include toate modificările chimice care apar cu medicamentele în organism. Rezultatul transformării biologice a medicamentelor: pe de o parte, solubilitatea substanțelor în grăsimi scade (lipofilitatea) și solubilitatea lor în apă crește (hidrofilitatea), iar pe de altă parte, activitatea farmacologică a medicamentului se modifică.

Reducerea lipofilității și creșterea hidrofilității medicamentelor

Un număr mic de medicamente poate fi excretat nemodificat de către rinichi. Cel mai adesea, aceste medicamente sunt „molecule mici” sau pot fi în stare ionizată la valorile fiziologice ale pH-ului. Majoritatea medicamentelor nu au astfel de proprietăți fizico-chimice. Moleculele organice active farmacologic sunt adesea lipofile și rămân neionizate la valorile fiziologice ale pH-ului. Aceste medicamente sunt de obicei legate de proteinele plasmatice, sunt slab filtrate în glomeruli renali și în același timp sunt ușor reabsorbite în tubii renali. Biotransformarea (sau sistemul de biotransformare) are ca scop creșterea solubilității moleculei medicamentului (creșterea hidrofilității), ceea ce facilitează excreția acesteia din organism în urină. Cu alte cuvinte, medicamentele lipofile sunt transformate în compuși hidrofili și, prin urmare, mai ușor de excretat.

Modificări ale activității farmacologice a medicamentelor

Direcții ale modificărilor activității farmacologice a medicamentelor ca urmare a biotransformării.

O substanță activă din punct de vedere farmacologic este transformată într-o substanță inactivă din punct de vedere farmacologic (acest lucru este tipic pentru majoritatea medicamentelor).

În prima etapă, o substanță activă farmacologic este transformată într-o altă substanță activă farmacologic (Tabelul 5-1).

Un medicament farmacologic inactiv este transformat în organism într-o substanță activă farmacologic; astfel de medicamente sunt numite „promedicamente” (Tabelul 5-2).

Tabelul 5-1. Medicamente ai căror metaboliți păstrează activitatea farmacologică

Sfârșitul tabelului 5-1

Tabelul 5-2. Prodroguri

Sfârșitul tabelului 5-2

* Phenacetin a fost întrerupt din cauza reacțiilor adverse severe, în special a nefrotoxicității („nefrita fenacetină”).

Trebuie remarcat faptul că eficacitatea și siguranța utilizării medicamentelor (enumerate în tabelul 5-1) care au metaboliți activi depind nu numai de farmacocinetica medicamentului în sine, ci și de farmacocinetica metaboliților lor activi.

5.1. PRODUGURI

Unul dintre scopurile creării de promedicamente este de a îmbunătăți proprietățile farmacocinetice; aceasta accelereaza si creste absorbtia substantelor. Astfel, au fost dezvoltați esteri de ampicilină (pivampicin p, talampicin p și bicampicin p), care, spre deosebire de ampicilină, sunt absorbiți aproape complet atunci când sunt administrați oral (98-99%). În ficat, aceste medicamente sunt hidrolizate de carboxilesterază la ampicilină, care are activitate antibacteriană.

Biodisponibilitatea medicamentului antiviral valaciclovir este de 54%; acesta este transformat în aciclovir în ficat. Trebuie remarcat faptul că biodisponibilitatea aciclovirului în sine nu depășește 20%. Biodisponibilitatea ridicată a valaciclovirului se datorează prezenței reziduului de aminoacid valină în molecula sa. De aceea, valaciclovirul este absorbit în intestin prin transport activ folosind transportorul oligopeptidic PEPT 1.

Un alt exemplu: inhibitori ai enzimei de conversie a adenozinei care conțin o grupă carboxil (enalapril, perindopril, trandolapril, quinapril, spirapril, ramipril etc.). Astfel, enalaprilul este absorbit cu 60% atunci când este administrat pe cale orală, hidrolizat în ficat sub influența carboxilesterazelor la enalaprilat activ. De remarcat: enalaprilatul, atunci când este administrat pe cale orală, este absorbit doar cu 10%.

Un alt obiectiv al dezvoltării promedicamentelor este îmbunătățirea siguranței medicamentelor. De exemplu, oamenii de știință au creat sulindac p, un AINS. Acest medicament nu blochează inițial sinteza prostaglandinelor. Numai în ficat sulindac p se hidrolizează pentru a forma sulindac p activ (aceasta substanță are activitate antiinflamatoare). S-a presupus că sulindac p nu ar avea un efect ulcerogen. Cu toate acestea, ulcerogenitatea AINS se datorează nu acțiunii locale, ci „sistemice”, prin urmare, după cum au arătat studiile, incidența leziunilor erozive și ulcerative ale organelor digestive atunci când se administrează sulindac p și alte AINS este aproximativ aceeași.

Un alt scop al creării de promedicamente este creșterea selectivității acțiunii medicamentelor; aceasta crește eficacitatea și siguranța medicamentelor. Dopamina este utilizată pentru a crește fluxul sanguin renal în insuficiența renală acută, dar medicamentul afectează miocardul și vasele de sânge. Se observă o creștere a tensiunii arteriale, dezvoltarea tahicardiei și aritmiilor. Adăugarea unui reziduu de acid glutamic la dopamină a făcut posibilă crearea unui nou medicament - glutamil-dopa p. Glutamil-dopa p este hidrolizat la dopamină numai în rinichi sub influența glutamil transpeptidazei și aminoacidului L-aromatic decarboxilazei și astfel practic nu are efecte nedorite asupra hemodinamicii centrale.

Orez. 5-1. Fazele biotransformării medicamentului (Katzung V., 1998)

5.2. FAZE ALE BIOTRANFORMĂRII MEDICAMENTELOR

Procesele de biotransformare ale majorității medicamentelor au loc în ficat. Cu toate acestea, biotransformarea medicamentelor poate avea loc și în alte organe, de exemplu, în tractul digestiv, plămâni și rinichi.

În general, toate reacțiile de biotransformare ale medicamentelor pot fi clasificate în una din două categorii, denumite faza I de biotransformare și faza II de biotransformare.

Reacții de fază I (reacții nesintetice)

În timpul reacțiilor nesintetice, medicamentele se transformă în compuși care sunt mai polari și mai bine solubili în apă (hidrofili) decât substanța originală. Modificările proprietăților fizico-chimice inițiale ale medicamentelor sunt cauzate de adăugarea sau eliberarea de grupe funcționale active: de exemplu, hidroxil (-OH), sulfhidril (-SH), grupări amino (-NH 2). Principalele reacții ale fazei I sunt reacțiile de oxidare. Hidroxilarea este cea mai comună reacție de oxidare - adăugarea unui radical hidroxil (-OH). Astfel, putem presupune că în faza I de biotransformare are loc „ruperea” moleculei de medicament (Tabelul 5-3). Catalizatorii acestor reacții sunt enzime numite „oxidaze cu funcție mixtă”. În general, specificitatea substratului acestor enzime este foarte scăzută, astfel încât acestea oxidează diferite medicamente. Alte reacții de fază I mai puțin frecvente includ procesele de reducere și hidroliză.

Reacții de fază II (reacții sintetice)

Reacțiile de biotransformare de fază II, sau reacțiile sintetice, reprezintă combinația (conjugarea) a unui medicament și/sau a metaboliților săi cu substanțe endogene, având ca rezultat formarea de conjugați polari, foarte solubili în apă, care sunt ușor excretați de rinichi sau bilă. Pentru a intra într-o reacție de fază II, molecula trebuie să aibă un radical (grup) activ chimic de care se poate atașa o moleculă de conjugare. Dacă radicalii activi sunt prezenți inițial în molecula de medicament, atunci reacția de conjugare continuă ocolind reacțiile de fază I. Uneori, o moleculă de medicament dobândește radicali activi în timpul reacțiilor de fază I (Tabelul 5-4).

Tabelul 5-3. Reacții de fază I (Katzung 1998; cu adăugiri)

Tabelul 5-4. Reacții de fază II (Katzung 1998; cu adăugiri)

Trebuie remarcat faptul că medicamentul în timpul procesului de biotransformare poate fi convertit numai datorită reacțiilor de fază I sau exclusiv datorită reacțiilor de fază II. Uneori, o parte din medicament este metabolizată prin reacții de fază I, iar o parte prin reacții de fază II. În plus, există posibilitatea trecerii secvenţiale a reacţiilor de fază I şi II (Fig. 5-2).

Orez. 5-2. Funcționarea sistemului de oxidază cu funcție mixtă

Efectul primului pasaj hepatic

Biotransformarea majorității medicamentelor are loc în ficat. Medicamentele al căror metabolism are loc în ficat sunt împărțite în două subgrupe: substanțe cu clearance hepatic ridicat și substanțe cu clearance hepatic scăzut.

Medicamentele cu clearance hepatic ridicat se caracterizează printr-un grad ridicat de extracție (extracție) din sânge, care se datorează activității (capacității) semnificative a sistemelor enzimatice care le metabolizează (Tabelul 5-5). Deoarece astfel de medicamente sunt metabolizate rapid și ușor în ficat, clearance-ul lor depinde de mărimea și viteza fluxului sanguin hepatic.

Medicamente cu clearance hepatic scăzut. Clearance-ul hepatic nu depinde de viteza fluxului sanguin hepatic, ci de activitatea enzimelor și de gradul de legare a medicamentelor de proteinele din sânge.

Tabelul 5-5. Medicamente cu clearance hepatic ridicat

Cu aceeași capacitate a sistemelor enzimatice, medicamentele care se leagă în mare măsură de proteine ​​(difenină, chinidină, tolbutamidă) vor avea un clearance scăzut în comparație cu medicamentele care sunt slab legate de proteine ​​(teofilină, paracetamol). Capacitatea sistemelor enzimatice nu este o valoare constantă. De exemplu, o scădere a capacității sistemelor enzimatice se înregistrează cu creșterea dozei de medicamente (datorită saturației enzimelor); acest lucru poate duce la o creștere a biodisponibilității medicamentului.

Atunci când medicamentele cu clearance hepatic ridicat sunt administrate pe cale orală, acestea sunt absorbite în intestinul subțire și intră în ficat prin sistemul venei porte, unde sunt supuse unui metabolism activ (50-80%) chiar înainte de a intra în circulația sistemică. Acest proces este cunoscut sub numele de eliminare presistemică sau efectul de primă trecere. („efectul de primă trecere”). Ca urmare, astfel de medicamente au o biodisponibilitate scăzută atunci când sunt luate pe cale orală, în timp ce absorbția lor poate fi de aproape 100%. Efectul de primă trecere este caracteristic medicamentelor precum clorpromazina, acidul acetilsalicilic, vera-

pamil, hidralazină, izoprenalină, imipramină, cortizon, labetolol, lidocaină, morfină. Metoprolol, metiltestosteron, metoclopramid, nortriptilina p, oxprenolol p, nitrații organici, propranolol, rezerpină, salicilamidă, moracizină (etmozină) și unele alte medicamente sunt, de asemenea, supuse eliminării presistemice. Trebuie remarcat faptul că biotransformarea minoră a medicamentelor poate apărea și în alte organe (lumen și peretele intestinal, plămâni, plasmă sanguină, rinichi și alte organe).

După cum au arătat studiile din ultimii ani, efectul primei treceri prin ficat depinde nu numai de procesele de biotransformare a medicamentelor, ci și de funcționarea transportatorilor de medicamente și, mai ales, de glicoproteina-P și transportatorii de anioni organici și cationi (vezi „Rolul transportatorilor de medicamente în procesele farmacocinetice”).

5.3. FAZA I ENZIME DE BIOTRANSFORMARE A MEDICAMENTELOR

Sistemul microzomal

Multe enzime care metabolizează medicamentele sunt localizate pe membranele reticulului endoplasmatic (RE) ale ficatului și ale altor țesuturi. Când membranele ER sunt izolate prin omogenizarea și fracționarea celulei, membranele sunt transformate în vezicule numite „microzomi”. Microzomii păstrează cele mai multe dintre caracteristicile morfologice și funcționale ale membranelor ER intacte, inclusiv proprietatea de rugozitate sau netezime a suprafeței, respectiv, a ER rugoasă (ribozomală) și netedă (non-ribozomală). În timp ce microzomii aspri sunt asociați în principal cu sinteza proteinelor, microzomii netezi sunt relativ bogați în enzime responsabile de metabolismul oxidativ al medicamentelor. În special, microzomii netezi conțin enzime cunoscute sub numele de oxidaze cu funcție mixtă sau monooxigenaze. Activitatea acestor enzime necesită prezența atât a agentului reducător nicotinamidă adenin dinucleotide fosfat (NADPH) cât și a oxigenului molecular. Într-o reacție tipică, o moleculă de oxigen este consumată (redusă) pe moleculă de substrat, un atom de oxigen fiind încorporat în produsul de reacție, iar celălalt formând o moleculă de apă.

Două enzime microzomale joacă un rol cheie în acest proces redox.

Flavoproteină NADPH-H citocrom P-450 reductază. Un mol din această enzimă conține câte un mol de mononucleotidă de flavină și dinucleotidă de flavină adenină. Deoarece citocromul C poate servi ca acceptor de electroni, această enzimă este adesea numită NADP-citocrom C reductază.

hemoproteine, sau citocromul P-450îndeplinește funcția de oxidază finală. De fapt, membrana microzomală conține multe forme ale acestei hemoproteine, iar această multiplicitate crește odată cu administrarea repetată de xenobiotice. Abundența relativă a citocromului P-450, în comparație cu reductaza hepatică, face ca procesul de reducere a hemului de către citocromul P-450 să fie etapa limitatoare a vitezei în oxidarea medicamentelor în ficat.

Procesul de oxidare microzomală a medicamentelor necesită participarea citocromului P-450, citocromului P-450 reductazei, NADP-H și oxigenului molecular. O diagramă simplificată a ciclului oxidativ este prezentată în figură (Fig. 5-3). Citocromul P-450 oxidat (Fe3+) se combină cu substratul medicamentului pentru a forma un complex binar. NADP-H este un donor de electroni pentru flavoprotein reductază, care, la rândul său, reduce complexul de medicament oxidat al citocromului P-450. Al doilea electron trece de la NADP-H prin aceeași flavoprotein reductază, care reduce oxigenul molecular și formează complexul „oxigen activat”-citocrom P-450-substrat. Acest complex transferă „oxigenul activat” la substratul medicamentului pentru a forma un produs oxidat.

Citocromul P-450

Citocromul P-450, denumit adesea CYP în literatură, reprezintă un grup de enzime care nu numai că metabolizează medicamentele și alte xenobiotice, dar participă și la sinteza hormonilor glucocorticoizi, acizilor biliari, prostanoizilor (tromboxan A2, prostaciclină I2), si colesterolul. Citocromul P-450 a fost identificat pentru prima dată KlingenbergȘi Garfincellîn microzomi de ficat de șobolan în 1958. Studiile filogenetice au arătat că citocromii P-450 au apărut în organismele vii cu aproximativ 3,5 miliarde de ani în urmă. Citocromul P-450 este o hemoproteină: conține hem. Numele de citocrom P-450 este asociat cu proprietățile speciale ale acestei hemoproteine. În restaurat

În această formă, citocromul P-450 leagă monoxidul de carbon pentru a forma un complex cu absorbție maximă a luminii la o lungime de undă de 450 nm. Această proprietate se explică prin faptul că, în hemul citocromului P-450, fierul este legat nu numai de atomii de azot ai celor patru liganzi (în timp ce formează un inel de porfirină). Există, de asemenea, al cincilea și al șaselea liganzi (deasupra și sub inelul hem) - atomul de azot al histidinei și atomul de sulf al cisteinei, care fac parte din lanțul polipeptidic al părții proteice a citocromului P-450. Cea mai mare cantitate de citocrom P-450 este localizată în hepatocite. Cu toate acestea, citocromul P-450 se găsește și în alte organe: în intestine, rinichi, plămâni, glandele suprarenale, creier, piele, placentă și miocard. Cea mai importantă proprietate a citocromului P-450 este capacitatea de a metaboliza aproape toți compușii chimici cunoscuți. Cea mai importantă reacție este hidroxilarea. După cum sa indicat deja, citocromii P-450 sunt numiți și monooxigenaze, deoarece includ un atom de oxigen în substrat, oxidându-l, și unul în apă, spre deosebire de dioxigenaze, care includ ambii atomi de oxigen în substrat.

Citocromul P-450 are multe izoforme - izoenzime. În prezent, au fost izolate peste 1000 de izoenzime ale citocromului P-450. Izoenzime citocrom P-450, conform clasificării Nebert(1987), se obișnuiește să se împartă secvențele de nucleotide/aminoacizi în familii în funcție de apropierea (omologiei) secvenței de nucleotide/aminoacizi. La rândul lor, familiile sunt împărțite în subfamilii. Izoenzimele citocromului P-450 cu identitate de compoziție de aminoacizi de peste 40% sunt grupate în familii (au fost identificate 36 de familii, 12 dintre ele se găsesc la mamifere). Izoenzimele citocromului P-450 cu identitate de compoziție de aminoacizi de peste 55% sunt grupate în subfamilii (sînt identificate 39 de subfamilii). Familiile de citocromi P-450 sunt de obicei desemnate cu cifre romane, subfamiliile cu cifre romane și o literă latină.

Schema de desemnare a izoenzimelor individuale.

Primul caracter (la început) este o cifră arabă care indică familia.

Al doilea simbol este o literă latină care indică subfamilia.

La sfârșit (al treilea caracter) indicați cifra arabă corespunzătoare izoenzimei.

De exemplu, izoenzima citocromului P-450 denumită CYP3A4 aparține familiei 3, subfamilia IIIA. Izoenzimele citocromului P-450 sunt reprezentanți ai diferitelor familii de subfamilii -

diferă în regulatorii de activitate (inhibitori și inductori) și specificitatea substratului 1 . De exemplu, CYP2C9 metabolizează exclusiv S-warfarina, în timp ce R-warfarina este metabolizată de CYP1A2 și CYP3A4.

Cu toate acestea, membrii familiilor individuale, subfamiliilor și izoenzimelor individuale ale citocromului P-450 pot avea specificitate pentru substrat încrucișat, precum și inhibitori și inductori încrucișați. De exemplu, ritonavirul (un medicament antiviral) este metabolizat de 7 izoenzime aparținând diferitelor familii și subfamilii (CYP1A2, CYP2A6, CYP2C9, CYP2C19, CYP2D6, CYP2E1, CYP3A4). Cimetidina inhibă simultan 4 izoenzime: CYP1A2, CYP2C9, CYP2D6 și CYP3A4. Izoenzimele citocromului P-450 din familiile I, II și III participă la metabolismul medicamentelor. CYP1A1, CYP1A2, CYP2A6, CYP2B6, CYP2D6, CYP2C9, CYP209, CYP2E1, CYP3A4 sunt cele mai importante și bine studiate izoenzime ale citocromului P-450 pentru metabolizarea medicamentelor. Conținutul diferitelor izoenzime ale citocromului P-450 din ficatul uman, precum și contribuția lor la oxidarea medicamentelor, sunt diferite (Tabelul 5-6). Substantele medicinale - substraturi, inhibitori si inductori ai izoenzimelor citocromului P-450 sunt prezentate in Anexa 1.

Tabelul 5-6. Conținutul izoenzimelor citocromului P-450 din ficatul uman și contribuția lor la oxidarea medicamentelor (Lewis și colab., 1999)

1 Unele izoenzime ale citocromului P-450 au nu numai specificitate de substrat, ci și stereospecificitate.

Substraturile endogene pentru izoenzimele din familia CYPI sunt încă necunoscute. Aceste izoenzime metabolizează xenobioticele: unele medicamente și HAP - principalele componente ale fumului de tutun și produse ale arderii combustibililor fosili. O caracteristică distinctivă a izoenzimelor din familia CYPI este capacitatea lor de a fi induse de HAP, inclusiv dioxină și 2,3,7,8-tetraclorodibenzo-p-dioxină (TCDD). Prin urmare, familia CYPI este numită „citocrom, HAP inductibilă” în literatură; „citocrom inductibil de dioxină” sau „citocrom inductibil de TCDD”. În corpul uman, familia CYPI este reprezentată de două subfamilii: IA și IB. Subfamilia IA include izoenzimele 1A1 și 1A2. Subfamilia IB include izoenzima 1B1.

Izoenzima 1A1 a citocromului P-450 (CYP1A1) se găsește în principal în plămâni și, într-o măsură mai mică, în limfocite și placentă. CYP1A1 nu este implicat în metabolismul medicamentelor, dar în plămâni această izoenzimă metabolizează activ HAP. În același timp, unele HAP, de exemplu, benzopirenul și nitrozaminele, se transformă în compuși cancerigeni care pot provoca dezvoltarea de neoplasme maligne, în primul rând cancer pulmonar. Acest proces se numește „activare biologică a agenților cancerigeni”. Ca și alți citocromi din familia CYPI, CYP1A1 este indus de HAP. În același timp, a fost studiat mecanismul de inducție a CYP1A1 sub influența HAP. După ce au pătruns în celulă, HAP se leagă de receptorul Ah (o proteină din clasa regulatorilor de transcripție); complexul receptor PAH-Ap rezultat intră în nucleu cu ajutorul unei alte proteine, ARNT, și apoi stimulează expresia genei CYP1A1 prin legarea la o anumită regiune (site) sensibilă la dioxină a genei. Astfel, la persoanele care fumează, procesele de inducție a CYP1A1 sunt cele mai intense; aceasta duce la activarea biologică a agenților cancerigeni. Aceasta explică riscul ridicat de cancer pulmonar la fumători.

Izoenzima 1A2 a citocromului P-450 (CYP1A2) se găsește în principal în ficat. Spre deosebire de citocromul CYP1A1, CYP1A2 metabolizează nu numai HAP, ci și o serie de medicamente (teofilina, cofeina și alte medicamente). Fenacetina, cofeina și antipirina sunt utilizate ca substraturi marker pentru fenotipizarea CYP1A2. În acest caz, fenacetina este supusă O-demetilării, cofeinei - 3-demetilării și antipirinei - 4-hidroxilării. Nota

Clearance-ul cofeinei este un test de diagnostic important pentru a determina starea funcțională a ficatului. Datorită faptului că CYP1A2 este principala enzimă de metabolizare a cofeinei, în esență, acest test determină activitatea acestei izoenzime. Pacientul este rugat să ingereze cofeină marcată cu izotopul de carbon radioactiv C 13 (C 13 -cofeină), apoi aerul expirat de pacient este colectat într-un rezervor special timp de o oră și analizat. În acest caz, aerul expirat de pacient conține dioxid de carbon radioactiv (C 13 O 2 - format din carbon radioactiv) și dioxid de carbon obișnuit (C 12 O 2). Clearance-ul cofeinei este determinat de raportul dintre C 13 O 2 și C 12 O 2 în aerul expirat (măsurat prin spectroscopie de masă). Există o modificare a acestui test: folosind cromatografia lichidă de înaltă performanță, se determină concentrația de cofeină și metaboliții săi în plasma sanguină, urină și salivă prelevate pe stomacul gol. În acest caz, citocromii CYP3A4 și CYP2D6 au o anumită contribuție la metabolismul cofeinei. Evaluarea clearance-ului cofeinei este un test de încredere care vă permite să evaluați starea funcțională a ficatului în caz de leziuni severe (de exemplu, cu ciroza hepatică) și să determinați gradul de afectare. Dezavantajele testului includ lipsa de sensibilitate în cazurile de afectare hepatică moderată. Rezultatul testului este afectat de fumat (inducerea CYP1A2), vârstă și utilizarea concomitentă a medicamentelor care modifică activitatea izoenzimelor citocromului P-450 (inhibitori sau inductori).

Citocromul P-450 subfamilia CYPIIA

Dintre izoenzimele subfamiliei CYPIIA, cel mai important rol în metabolismul medicamentelor îl joacă izoenzima citocromului P-450 2A6 (CYP2A6). O proprietate comună a izoenzimelor subfamiliei CYPIIA este capacitatea de a fi inductibile sub influența fenobarbitalului, prin urmare subfamilia CYPIIA se numește citocromi inductibili cu fenobarbital.

Izoenzima 2A6 a citocromului P-450 (CYP2A6) se găsește în principal în ficat. CYP2A6 metabolizează un număr mic de medicamente. Cu ajutorul acestei izoenzime, nicotina este transformată în cotinină, precum și cotinina în 3-hidroxicotinină; 7-hidroxilarea cumarinei; 7-hidroxilarea ciclofosfamidei. CYP2A6 are o contribuție semnificativă la metabolismul ritonavirului, paracetamolului și acidului valproic. CYP2A6 este implicat în activarea biologică a componentelor nitrozaminei din fumul de tutun, agenți cancerigeni care provoacă cancer pulmonar. CYP2A6 promovează bioactivarea

mutageni puternici: 6-amino-(x)-risen și 2-amino-3-metilmidazo-(4,5-f)-quanolină.

Citocromul P450 subfamilia CYPIIB

Dintre izoenzimele subfamiliei CYPIIB, cel mai important rol în metabolismul medicamentelor îl joacă izoenzima CYP2B6. O proprietate comună a izoenzimelor din subfamilia CYPIIB este capacitatea de a fi induse de fenobarbital.

Izoenzima citocromului P-450 2B6 (CYP2B6) este implicată în metabolismul unui număr mic de medicamente (ciclofosfamidă, tamoxifen, S-metadonă p, bupropion p, efavirenz). CYP2B6 metabolizează în principal xenobioticele. Substratul marker pentru CYP2B6 este un anticonvulsivant.

S-mefenitoina p în acest caz, CYP2B6 supune S-mefenitoina p la N-demetilare (metabolitul determinat este N-demetilmefenitoina). CYP2B6 participă la metabolismul steroizilor endogeni: catalizează 16α-16β-hidroxilarea testosteronului.

Citocromul P-450 subfamilia CYPIIU

Dintre toate izoenzimele subfamiliei citocromului CYPIIC, cel mai important rol în metabolismul medicamentelor îl au izoenzimele citocromului P-450 2C8, 2C9, 2C19. O proprietate comună a citocromilor din subfamilie CYPIIC este activitatea 4-hidroxilazei în raport cu mefenitoina p (un medicament anticonvulsivant). Mefenitoina p este un substrat marker al izoenzimelor din subfamilia CYPIIC. De aceea, izoenzimele subfamiliei CYPIIC sunt numite și mefenitoin-4-hidroxilaze.

Izoenzima citocromului P-450 2C8 (CYP2C8) este implicată în metabolismul unui număr de medicamente (AINS, statine și alte medicamente). Pentru multe medicamente, CYP2C8 este o cale de biotransformare „alternativă”. Cu toate acestea, pentru medicamente precum repaglinida (un medicament hipoglicemiant administrat oral) și taxol (citostatic), CYP2C8 este principala enzimă metabolică. CYP2C8 catalizează reacția de hidroxilare 6a a taxolului. Substratul marker al CYP2C8 este paclitaxel (medicament citostatic). În timpul interacțiunii paclitaxel cu CYP2C8, are loc 6-hidroxilarea citostaticului.

Izoenzima citocromului P-450 2C9 (CYP2C9) se găsește în principal în ficat. CYP2C9 este absent din ficatul fetal și nu este detectat decât la o lună de la naștere. Activitatea CYP2C9 nu se modifică de-a lungul vieții. CYP2C9 metabolizează diferite medicamente. CYP2C9 este principala enzimă metabolică

multe AINS, inclusiv inhibitori selectivi ai ciclooxigenazei-2, inhibitori ai receptorilor de angiotensină (losartan și irbesartan), medicamente hipoglicemiante (derivați de sulfoniluree), fenitoină (difenină ♠), anticoagulante indirecte (warfarină 1, acenocumarol 2), fluvastatina 3.

Trebuie remarcat faptul că CYP2C9 are „stereoselectivitate” și metabolizează în principal S-warfarina și S-acenocumarol, în timp ce biotransformarea R-warfarinei și R-acenocumarolului are loc cu ajutorul altor izoenzime citocromului P-450: CYP1A2, CYP3A4. Inductorii CYP2C9 sunt rifampicina și barbituricele. Trebuie remarcat faptul că aproape toate medicamentele antibacteriene sulfonamide inhibă CYP2C9. Cu toate acestea, a fost descoperit un inhibitor specific al CYP2C9 - sulfafenazol r. Există dovezi că extractul de Echinacea purpurea inhibă CYP2C9 în studii in vitroȘi in vivo, iar extractul de soia hidrolizat (datorita izoflavonelor pe care le contine) inhiba aceasta izoenzima in vitro. Utilizarea combinată a substraturilor medicamentului CYP2C9 cu inhibitorii săi duce la inhibarea metabolismului substraturilor. Ca rezultat, pot apărea reacții medicamentoase nedorite ale substraturilor CYP2C9 (inclusiv intoxicație). De exemplu, utilizarea combinată a warfarinei (un substrat CYP2C9) cu medicamente sulfonamide (inhibitori CYP2C9) crește efectul anticoagulant al warfarinei. De aceea, la combinarea warfarinei cu sulfonamide, se recomandă monitorizarea strictă (de cel puțin 1-2 ori pe săptămână) a raportului internațional normalizat. CYP2C9 are polimorfism genetic. Variantele alelice „lente” ale CYP2C9*2 și CYP2C9*3 sunt polimorfisme cu un singur nucleotide ale genei CYP2C9 care au fost studiate cel mai pe deplin în prezent. La purtătorii variantelor alelice CYP2C9*2 și CYP2C9*3, se observă o scădere a activității CYP2C9; aceasta duce la o scădere a ratei de biotransformare a medicamentelor metabolizate de această izoenzimă și la o creștere a concentrației lor în plasmă.

1 Warfarina este un amestec racematic de izomeri: S-warfarină și R-wafrarin. Trebuie remarcat faptul că S-warfarina are o activitate anticoagulantă mai mare.

2 Acenocumarolul este un amestec racematic de izomeri: S-acenocumarol și R-acenocumarol. Cu toate acestea, spre deosebire de warfarină, acești doi izomeri au aceeași activitate anticoagulantă.

3 Fluvastatina este singurul medicament din grupul de medicamente hipolipemiante inhibitori ai HMG-CoA reductazei, al căror metabolism are loc cu participarea CYP2C9 și nu CYP3A4. În acest caz, CYP2C9 metabolizează ambii izomeri ai fluvastatinei: enantiomerul activ (+)-3R,5S și enantiomerul inactiv (-)-3S,5R.

sânge. Prin urmare, heterozigoții (CYP2C9*1/*2, CYP2C9*1/*3) și homozigoții (CYP2C9*2/*2, CYP2C9*3/*3, CYP2C9*2/*3) sunt metabolizatori „lenti” ai CYP2C9. Astfel, în această categorie de pacienți (purtători ai variantelor alelice enumerate ale genei CYP2C9) se observă cel mai adesea reacțiile adverse la medicamente atunci când se utilizează medicamente al căror metabolism are loc sub influența CYP2C9 (anticoagulante indirecte, AINS, medicamente hipoglicemiante utilizate pe cale orală). - derivaţi de sulfoniluree).

Izoenzima citocromului P-450 2C18 (CYP2C18) se găsește în principal în ficat. CYP2Cl8 este absent din ficatul fetal și nu este detectat decât la o lună de la naștere. Activitatea CYP2Cl8 nu se modifică de-a lungul vieții. CYP2Cl8 are o anumită contribuție la metabolismul medicamentelor precum naproxenul, omeprazolul, piroxicamul, propranololul, izotretinoina (acidul retinoic) și warfarina.

Izoenzima 2C19 a citocromului P-450 (CYP2C19) este principala enzimă în metabolismul inhibitorilor pompei de protoni. În același timp, metabolismul medicamentelor individuale din grupul inhibitorilor pompei de protoni are propriile sale caracteristici. Astfel, au fost descoperite două căi metabolice pentru omeprazol.

Omeprazolul este transformat în hidroxiomeprazol de către CYP2C19. Sub influența CYP3A4, hidroxiomeprazolul este transformat în omeprazol hidroxisulfonă.

Sub influența CYP3A4, omeprazolul este transformat în sulfură de omeprazol și sulfonă de omeprazol. Sub influența CYP2C19, sulfura de omeprazol și sulfona de omeprazol sunt transformate în hidroxisulfonă de omeprazol.

Astfel, indiferent de calea transformării biologice, metabolitul final al omeprazolului este omeprazol hidroxisulfona. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că aceste căi metabolice sunt caracteristice în primul rând izomerului R al omeprazolului (izomerul S suferă biotransformare într-o măsură mult mai mică). Înțelegerea acestui fenomen a făcut posibilă crearea esoprazolului r, un medicament reprezentând izomerul S al omeprazolului (inhibitorii și inductorii CYP2C19, precum și polimorfismul genetic al acestei izoenzime, au un efect mai mic asupra farmacocineticii esoprazolului r).

Metabolismul lansoprazolului este identic cu cel al omeprazolului. Rabeprazolul este metabolizat de CYP2C19 și CYP3A4 în dimetilrabeprazol și, respectiv, rabeprazol sulfonă.

CYP2C19 este implicat în metabolismul tamoxifenului, fenitoinei, ticlopidinei și medicamentelor psihotrope, cum ar fi antidepresivele triciclice, diazepamul și unele barbiturice.

CYP2C19 se caracterizează prin polimorfism genetic. Metabolizatorii lenți ai CYP2Cl9 sunt purtători de variante alelice „lente”. Utilizarea medicamentelor care sunt substraturi ale acestei izoenzime la metabolizatorii lenți ai CYP2CL9 duce la apariția mai frecventă a reacțiilor adverse la medicamente, mai ales la utilizarea medicamentelor cu sferă terapeutic restrânsă: antidepresive triciclice, diazepam, unele barbiturice (mefobarbital, hexobarbital). Cu toate acestea, cel mai mare număr de studii este dedicat efectului polimorfismului genei CYP2C19 asupra farmacocineticii și farmacodinamicii blocanților inhibitorilor pompei de protoni. După cum arată studiile farmacocinetice efectuate cu participarea voluntarilor sănătoși, aria de sub curba farmacocinetică, valorile concentrației maxime de omeprazol, lansoprazol și rabeprazol sunt semnificativ mai mari la heterozigoți și, în special, la homozigoți pentru alelele „lente”. variante ale genei CYP2C19. În plus, o suprimare mai pronunțată a secreției gastrice la utilizarea omeprazolului, lansorprazolului, rabeprazolului a fost observată la pacienții (heterozigoți și homozigoți pentru variantele alelice „lente” ale CYP2C19) care sufereau de ulcer peptic și esofagită de reflux. Cu toate acestea, frecvența reacțiilor adverse la medicamente ale inhibitorilor pompei de protoni nu depinde de genotipul CYP2C19. Datele existente sugerează că pentru a obține suprimarea „țintită” a secreției gastrice la heterozigoți și homozigoți pentru variantele alelice „lente” ale genei CYP2C19, sunt necesare doze mai mici de inhibitori ai pompei de protoni.

Subfamilia citocromului P-450 CYPIID

Subfamilia citocromului P-450 CYPIID include o singură izoenzimă - 2D6 (CYP2D6).

Izoenzima 2D6 a citocromului P-450 (CYP2D6) se găsește în principal în ficat. CYP2D6 metabolizează aproximativ 20% din toate medicamentele cunoscute, inclusiv antipsihoticele, antidepresivele, tranchilizantele și beta-blocantele. S-a dovedit: CYP2D6 este principala enzimă pentru biotransformarea amitriptilinei antidepresive triciclice. Cu toate acestea, după cum au arătat studiile, o mică parte a amitriptilinei este metabolizată de alte izoenzime ale citocromului P-450 (CYP2C19, CYP2C9, CYP3A4) la metaboliți inactivi. Debrisochina p, dextrometorfanul și sparteina sunt substraturi marker utilizate pentru fenotiparea izoenzimei 2D6. CYP2D6, spre deosebire de alte izoenzime ale citocromului P-450, nu are inductori.

Gena CYP2D6 are polimorfism. În 1977, Iddle și Mahgoub au atras atenția asupra diferenței în efectul hipotensiv la pacienții cu hipertensiune arterială care au utilizat debrizochină p (un medicament din grupul α-blocantelor). În același timp, ei au formulat o ipoteză despre diferența în rata de metabolism (hidroxilare) a debrisoquinei p la diferiți indivizi. La metabolizatorii „lenti” ai debrizochinei, a fost înregistrată cea mai mare severitate a efectului hipotensiv al acestui medicament. Mai târziu, s-a dovedit că metabolizatorii „lenti” ai debrizochinei β au, de asemenea, un metabolism lent al altor medicamente, inclusiv fenacetina, nortriptilina β, fenformină β, sparteina, encainida β, propranololul, guanoxanul β și amitriptilina. După cum au arătat studii ulterioare, metabolizatorii „lenti” ai CYP2D6 sunt purtători (atât homozigoți, cât și heterozigoți) ai variantelor alelice defecte funcțional ale genei CYP2D6. Rezultatul acestor opțiuni este absența sintezei CYP2D6 (varianta alelică CYP2D6x5), sinteza proteinei inactive (variante alelice CYP2D6x3, CYP2D6x4, CYP2D6x6, CYP2D6x7, CYP2D6x8, CYP2D6x8, CYP2D6x8, CYP2D6x8, CYP2D6x8, CYP2D6x8, CYP2D6x8 P2D6x15, CYP2D6x19, CYP2D6x20), sinteza de o proteină defectuoasă cu activitate redusă yu (opțiuni CYP2D6x9, CYP2D6x10, CYP2D6x17,

CYP2D6x18, CYP2D6x36). În fiecare an, numărul de variante alelice găsite ale genei CYP2D6 crește (purtarea lor duce la modificări ale activității CYP2D6). Cu toate acestea, Saxena (1994) a subliniat că 95% dintre toți metabolizatorii „lenti” ai CYP2D6 sunt purtători ai variantelor CYP2D6x3, CYP2D6x4, CYP2D6x5; alte variante sunt întâlnite mult mai puțin frecvent. Potrivit lui Rau et al. (2004), frecvența variantei alelice CYP2D6x4 în rândul pacienților care au prezentat reacții adverse la medicamente în timpul tratamentului cu antidepresive triciclice (hipotensiune arterială, sedare, tremor, cardiotoxicitate) este de aproape 3 ori (20%) mai mare decât cea la pacienții al căror tratament nu au existat complicații. înregistrate cu aceste medicamente (7%). Un efect similar al polimorfismului genetic al CYP2D6 a fost găsit asupra farmacocineticii și farmacodinamicii antipsihoticelor, în urma căruia au demonstrat prezența unor asocieri între purtarea anumitor variante alelice ale genei CYP2D6 și dezvoltarea tulburărilor extrapiramidale induse de antipsihotice.

Cu toate acestea, transportul variantelor alelice „lente” ale genei CYP2D6 poate fi însoțit nu numai de un risc crescut de a dezvolta reacții adverse la medicamente atunci când se utilizează medicamentul;

șobolani metabolizați de această izoenzimă. Dacă un medicament este un promedicament, iar metabolitul activ se formează tocmai sub influența CYP2D6, atunci eficiența scăzută a medicamentului este observată la purtătorii de variante alelice „lente”. Astfel, la purtătorii de variante alelice „lente” ale genei CYP2D6, se înregistrează un efect analgezic mai puțin pronunțat al codeinei. Acest fenomen se explică printr-o scădere a O-demetilării codeinei (în timpul acestui proces se formează morfină). Efectul analgezic al tramadolului se datorează și metabolitului activ O-demetiltramadol (format prin acțiunea CYP2D6). La purtătorii de variante alelice „lente” ale genei CYP2D6, se observă o scădere semnificativă a sintezei O-demetiltramadolului; acest lucru poate duce la un efect analgezic insuficient (asemănător proceselor care apar la utilizarea codeinei). Astfel, Stamer et al. (2003), după ce au studiat efectul analgezic al tramadolului la 300 de pacienți care au suferit o intervenție chirurgicală abdominală, au descoperit că homozigoții pentru variantele alelice „lente” ale genei CYP2D6 nu „răspundeau” la terapia cu tramadol de 2 ori mai des decât pacienții care nu au făcut-o. poartă aceste alele (46,7% față de 21,6%, respectiv, p=0,005).

În prezent, au fost efectuate multe studii privind efectul polimorfismului genetic al CYP2D6 asupra farmacocineticii și farmacodinamicii beta-blocante. Rezultatele acestor studii au semnificație clinică pentru individualizarea farmacoterapiei pentru acest grup de medicamente.

Citocromul P-450 subfamilia CYPIIB

Dintre izoenzimele subfamiliei citocromului IIE, cel mai important rol în metabolismul medicamentelor îl joacă izoenzima citocromului P-450 2E1. O proprietate comună a izoenzimelor din subfamilia CYPIIE este capacitatea de a induce sub influența etanolului. De aceea, al doilea nume al subfamiliei CYPIIE este citocromi inductibili de etanol.

Izoenzima 2E1 a citocromului P-450 (CYP2E1) se găsește în ficatul adulților. CYP2E1 reprezintă aproximativ 7% din toate izoenzimele citocromului P-450. Substraturile CYP2E1 sunt o cantitate mică de medicamente, precum și alte câteva xenobiotice: etanol, nitrozamine, hidrocarburi aromatice „mici” precum benzenul și anilina, clorocarburile alifatice. CYP2E1 catalizează conversia dapsonei în hidroxilamindapsonă, n1-demetilarea și N7-demetilarea cofeinei, dehalogenarea clorofluorocarburilor și anestezice inhalatorii (halotan) și câteva alte reacții.

CYP2E1, împreună cu CYP1A2, catalizează o reacție importantă care transformă paracetamolul (acetaminofenul) în N-acetilbenzochinonimină, care are un efect hepatotoxic puternic. Există dovezi ale participării citocromului CYP2E1 la vaterogeneză. De exemplu, se știe că CYP2E1 este cea mai importantă izoenzimă a citocromului P-450 care oxidează colesterolul lipoproteinelor cu densitate joasă (LDL). Citocromii și alte izoenzime ale citocromului P-450, precum și 15-lipoxigenaza și NADPH-oxidazele, participă, de asemenea, la oxidarea LDL. Produși de oxidare: 7a-hidroxicolesterol, 7β-hidroxicolesterol, 5β-6β-epoxicolesterol, 5α-6β-epoxicolesterol, 7-cetocolesterol, 26-hidroxicolesterol. Procesul de oxidare a LDL are loc în celulele endoteliale, mușchii netezi ai vaselor de sânge și macrofage. LDL oxidat stimulează formarea celulelor spumoase și astfel contribuie la formarea plăcilor aterosclerotice.

Citocromul P-450 subfamilia CYPIIIA

Subfamilia citocromului P-450 CYPIIIA include patru izoenzime: 3A3, 3A4, 3A5 și 3A7. Citocromii din subfamilia IIIA constituie 30% din toate izoenzimele citocromului P-450 din ficat și 70% din toate izoenzimele din peretele tractului digestiv. În același timp, izoenzima 3A4 (CYP3A4) este localizată predominant în ficat, iar izoenzimele 3A3 (CYP3A3) și 3A5 (CYP3A5) sunt localizate în pereții stomacului și intestinelor. Izoenzima 3A7 (CYP3A7) se găsește numai în ficatul fetal. Dintre izoenzimele subfamiliei IIIA, CYP3A4 joacă cel mai important rol în metabolismul medicamentelor.

Izoenzima citocromului P-450 3A4 (CYP3A4) metabolizează aproximativ 60% din toate medicamentele cunoscute, inclusiv blocante lente ale canalelor de calciu, antibiotice macrolide, unele antiaritmice, statine (lovastatin, simvastatin, atorvastatin), clopidogrel 1 și alte medicamente.

CYP3A4 catalizează reacția de 6β-hidroxilare a steroizilor endogeni, inclusiv testosteronul, progesteronul și cortizolul p. Substraturile markerului pentru determinarea activității CYP3A4 sunt dapsona, eritromicina, nifedipina, lidocaina, testosteronul și cortizolul p.

Metabolizarea lidocainei are loc în hepatocite, unde xilidura de monoetilglicină (MEGX) se formează prin N-deetilarea oxidativă a CYP3A4.

1 Clopidogrelul este un promedicament; sub influența CYP3A4 este transformat într-un metabolit activ cu efect antiplachetar.

Determinarea activității CYP3A4 de către MEGX (metabolitul lidocaină) este cel mai sensibil și specific test care vă permite să evaluați starea funcțională a ficatului în bolile hepatice acute și cronice, precum și în sindromul de răspuns inflamator sistemic (sepsis). În ciroza hepatică, concentrația de MEGX se corelează cu prognosticul bolii.

Există date în literatură despre variabilitatea intraspecifică a metabolismului medicamentului sub influența CYP3A4. Cu toate acestea, dovezi moleculare pentru polimorfismele genetice CYP3A4 au apărut doar recent. Astfel, A. Lemoin et al. (1996) au descris un caz de intoxicație cu tacrolimus (un substrat CYP3A4) la un pacient după un transplant de ficat (activitatea CYP3A4 nu a putut fi detectată în celulele hepatice). Numai după tratamentul celulelor hepatice transplantate cu glucocorticoizi (inductori CYP3A4) poate fi determinată activitatea CYP3A4. Există o presupunere că întreruperea exprimării factorilor de transcripție ai genei care codifică CYP3A4 este cauza variabilității metabolismului acestui citocrom.

Izoenzima citocromului P-450 3A5 (CYP3A5), conform datelor recente, poate juca un rol semnificativ în metabolismul anumitor medicamente. Trebuie remarcat faptul că CYP3A5 este exprimat în ficat a 10-30% dintre adulți. La acești indivizi, contribuția CYP3A5 la activitatea tuturor izoenzimelor subfamiliei IIIA variază de la 33 (la europeni) la 60% (la afro-americani). După cum au arătat studiile, sub influența CYP3A5, au loc procese de biotransformare a acelor medicamente care sunt considerate în mod tradițional substraturi ale CYP3A4. Trebuie remarcat faptul că inductorii și inhibitorii CYP3A4 au efecte similare asupra CYP3A5. Activitatea CYP3A5 variază de peste 30 de ori între indivizi. Diferențele în activitatea CYP3A5 au fost descrise pentru prima dată de Paulussen și colab. (2000): au observat in vitro diferențe semnificative în rata de metabolizare a midazolamului sub influența CYP3A5.

Dihidropirimidin dehidrogenaza

Funcția fiziologică a dihidropirimidin dehidrogenazei (DPDH) este reducerea uracilului și timidinei - prima reacție a metabolismului în trei etape a acestor compuși la β-alanină. În plus, EMDR este principala enzimă care metabolizează 5-fluorouracil. Acest medicament este utilizat ca parte a chimioterapiei combinate pentru cancerul de sân, ovare, esofag, stomac, colon și rect, ficat, col uterin, vulve. De asemenea

5-fluorouracilul este utilizat în tratamentul cancerului de vezică urinară, prostată, tumori ale capului, gâtului, glandelor salivare, suprarenale și pancreasului. În prezent, sunt cunoscute secvența de aminoacizi și numărul de resturi de aminoacizi (sunt 1025 în total) care alcătuiesc EMDR; Greutatea moleculară a enzimei este de 111 kDa. A fost identificată gena EMDR, localizată pe cromozomul 1 (locus 1p22). Citoplasma celulelor diferitelor țesuturi și organe conține EMPG; în special cantități mari de enzimă se găsesc în celulele hepatice, monocite, limfocite, granulocite și trombocite. Cu toate acestea, activitatea EMDR nu a fost observată în eritrocite (Van Kuilenburg și colab., 1999). De la mijlocul anilor 80, au existat raportări de complicații grave care decurg din utilizarea 5-fluorouracilului (cauza complicațiilor este activitatea scăzută ereditară a EMDR). După cum arată Diasio și colab. (1988), activitatea EMDR scăzută este moștenită în mod autosomal recesiv. Astfel, EMPG este o enzimă cu polimorfism genetic. În viitor, este posibil ca metodele de fenotipizare și genotipizare EMDR să fie introduse în practica oncologică pentru a asigura siguranța chimioterapiei cu 5-fluorouracil.

5.4. FAZA II ENZIME DE BIOTRANSFORMARE A MEDICAMENTELOR

Glucuroniltransferaze

Glucuronidarea este cea mai importantă reacție de fază II a metabolismului medicamentului. Glucuronidarea este adăugarea (conjugarea) de uridin difosfat-acid glucuronic (UDP-acid glucuronic) la un substrat. Această reacție este catalizată de o superfamilie de enzime numite „UDP-glucuroniltransferaze” și denumite UGT. Superfamilia UDP-glucuroniltransferazei include două familii și peste douăzeci de izoenzime localizate în sistemul endoplasmatic al celulelor. Ele catalizează glucuronidarea unui număr mare de xenobiotice, inclusiv medicamentele și metaboliții acestora, pesticidele și agenții cancerigeni. Compușii care suferă glucuronidare includ eteri și esteri; compuși care conțin grupări carboxil, carbamoil, tiol și carbonil, precum și grupări nitro. Glucuronidare

duce la o creștere a polarității compușilor chimici, ceea ce facilitează solubilitatea lor în apă și eliminarea. UDP-glucuroniltransferazele se găsesc la toate vertebratele: de la pești la oameni. În corpul nou-născuților se înregistrează o activitate scăzută a UDP-glucuroniltransferazelor, dar după 1-3 luni de viață, activitatea acestor enzime poate fi comparată cu cea la adulți. UDP-glucuroniltransferazele se găsesc în ficat, intestine, plămâni, creier, epiteliul olfactiv și rinichi, dar ficatul este organul principal în care are loc glucuronidarea. Gradul de exprimare a diferitelor izoenzime UDP-glucuronil transferază în organe variază. Astfel, izoenzima UDP-glucuroniltransferază UGT1A1, care catalizează glucuronidarea bilirubinei, este exprimată în principal în ficat, dar nu și în rinichi. Izoenzimele UDP-glucuroniltransferază UGT1A6 și UGT1A9, responsabile pentru glucuronidarea fenolului, sunt exprimate în mod egal atât în ​​ficat, cât și în rinichi. După cum sa menționat mai sus, pe baza identității compoziției de aminoacizi, superfamilia UDP-glucuroniltransferazelor este împărțită în două familii: UGT1 și UGT2. Izoenzimele din familia UGT1 sunt similare în compoziția de aminoacizi cu 62-80%, iar izoenzimele din familia UGT2 sunt 57-93% similare. Izoenzimele care fac parte din familiile UDP-glucuroniltransferaze umane, precum și localizarea genelor și a substraturilor marker ale izoenzimelor pentru fenotipizare sunt prezentate în tabel (Tabelul 5-7).

Funcția fiziologică a UDP-glucuroniltransferazelor este glucuronidarea compușilor endogeni. Produsul catabolismului hemului, bilirubina, este cel mai bine studiat substrat endogen al UDP-glucuroniltransferazei. Glucuronidarea bilirubinei previne acumularea bilirubinei libere toxice. În acest caz, bilirubina este excretată în bilă sub formă de monoglucuronide și diglucuronide. O altă funcție fiziologică a UDP-glucuroniltransferazei este participarea la metabolismul hormonal. Astfel, tiroxina și triiodotironina suferă glucuronidare în ficat și sunt excretate sub formă de glucuronide în bilă. UDP-glucuroniltransferazele sunt, de asemenea, implicate în metabolismul hormonilor steroizi, acizilor biliari și retinoizilor, dar aceste reacții sunt în prezent insuficient studiate.

Medicamentele din diferite clase sunt supuse glucuronidării, multe dintre ele au o gamă terapeutică îngustă, de exemplu, morfină și cloramfenicol (Tabelul 5-8).

Tabelul 5-7. Compoziția familiilor UDP-glucuroniltransferaze umane, localizarea genelor și substraturile marker ale izoenzimelor

Tabelul 5-8. Medicamente, metaboliți și xenobiotice supuse glucuronidării de către diferite izoenzime UDP-glucuroniltransferază

Sfârșitul tabelului 5-8

Medicamente (reprezentanți ai diferitelor grupe chimice) supuse glucuronidării

Fenoli: propofol, acetaminofen, naloxonă.

Alcooli: cloramfenicol, codeina, oxazepam.

Amine alifatice: ciclopiroxolamină p, lamotrigină, amitriptilină.

Acizi carboxilici: ferpazonă p, fenilbutazonă, sulfinpirazonă.

Acizi carboxilici: naproxen, zomepiral p, ketoprofen. Astfel, compușii suferă glucuronidare

conţinând diferite grupări funcţionale care acţionează ca acceptori pentru acidul UDP-glucuronic. După cum sa menționat mai sus, ca urmare a glucuronidării, se formează metaboliți polari inactivi care sunt ușor excretați din organism. Cu toate acestea, există un exemplu în care glucuronidarea are ca rezultat formarea unui metabolit activ. Glucuronidarea morfinei duce la formarea morfin-6-glucuronidei, care are un efect analgezic semnificativ și este mai puțin probabil decât morfina să provoace greață și vărsături. Glucuronidarea poate contribui, de asemenea, la activarea biologică a agenților cancerigeni. Glucuronidele cancerigene includ 4-aminobifenil N-glucuronida, N-acetilbenzidină N-glucuronida și 4-((hidroximetil)-nitrozoamino)-1-(3-piridil)-1-butanonă O-glucuronida.

Existența unor tulburări ereditare de glucuronidare a bilirubinei este cunoscută de mult timp. Acestea includ sindromul Gilbert și sindromul Crigler-Najjar. Sindromul Gilbert este o boală ereditară moștenită în mod autosomal recesiv. Prevalența sindromului Gilbert în populație este de 1-5%. Cauza dezvoltării acestei boli sunt mutațiile punctuale (de obicei substituții în secvența de nucleotide) în gena UGT1. În acest caz, se formează UDP-glucuroniltransferaza, care se caracterizează prin activitate scăzută (25-30% din nivelul normal). Modificările în glucuronidarea medicamentelor la pacienții cu sindrom Gilbert au fost puțin studiate. Există dovezi de scădere a clearance-ului tolbutamidei, paracetamolului (acetaminofen ♠) și rifampicinei p la pacienții cu sindrom Gilbert. Am studiat frecvența efectelor secundare ale noului medicament citotoxic irinotecan la pacienții care suferă atât de cancer colorectal, cât și de sindrom Gilbert și la pacienții cu cancer colorectal. Irinotecan (STR-11) este un nou medicament extrem de eficient care are efect citostatic, inhibă topoizomeraza I și este utilizat pentru cancerul colorectal în prezența rezistenței la fluorouracil. Irinotecanul din ficat, sub acțiunea carboxilesterazelor, se transformă

în metabolitul activ 7-etil-10-hidroxicamptotecină (SN-38). Principala cale metabolică a SN-38 este glucuronidarea de către UGT1A1. În timpul studiilor, efectele secundare ale irinotecanului (în special, diareea) au fost semnificativ mai des înregistrate la pacienții cu sindrom Gilbert. Oamenii de știință au demonstrat că transportul variantelor alelice UGT1A1x1B, UGT1A1x26, UGT1A1x60 este asociat cu o dezvoltare mai frecventă a hiperbilirubinemiei la utilizarea irinotecanului, în timp ce au fost înregistrate valori scăzute ale zonei de sub curba farmacocinetică a glucuronidei SN-38. În prezent, Administrația SUA pentru Alimente și Medicamente (Administrare de alimente și medicamente- FDA a aprobat determinarea variantelor alelice ale genei UGT1A1 pentru a selecta regimurile de dozare a irinotecanului. Există date despre efectul transportului de variante alelice ale genelor care codifică alte izoforme ale UGT asupra farmacocineticii și farmacodinamicii diferitelor medicamente.

Acetiltransferaze

Acetilarea reprezintă unul dintre cele mai timpurii mecanisme de adaptare din evoluție. Reacția de acetilare este necesară pentru sinteza acizilor grași, a steroizilor și pentru funcționarea ciclului Krebs. O funcție importantă a acetilării este metabolismul (biotransformarea) xenobioticelor: medicamente, otrăvuri de uz casnic și industrial. Procesele de acetilare sunt influențate de N-acetiltransferază, precum și de coenzima A. Controlul intensității acetilării în corpul uman are loc cu participarea receptorilor β2-adrenergici și depinde de rezervele metabolice (acid pantotenic, piridoxină, tiamină, acid lipoic). *) și genotip. În plus, intensitatea acetilării depinde de starea funcțională a ficatului și a altor organe care conțin N-acetiltransferază (deși acetilarea, ca și alte reacții de fază II, se modifică puțin în bolile hepatice). Între timp, acetilarea medicamentelor și a altor xenobiotice are loc predominant în ficat. Au fost izolate două izoenzime N-acetiltransferază: N-acetiltransferaza 1 (NAT1) și N-acetiltransferaza 2 (NAT2). NAT1 acetilează un număr mic de arilamine și nu prezintă polimorfism genetic. Astfel, principala enzimă de acetilare este NAT2. Gena NAT2 este localizată pe cromozomul 8 (loci 8p23.1, 8p23.2 și 8p23.3). NAT2 acetilează diferite medicamente, inclusiv izoniazida și sulfonamidele (Tabelul 5-9).

Tabelul 5-9. Medicamente supuse acetilării

Cea mai importantă proprietate a NAT2 este considerată a fi polimorfismul genetic. Polimorfismul de acetilare a fost descris pentru prima dată în anii 1960 de Evans; a izolat acetilatorii lenți și rapidi ai izoniazidei. S-a remarcat, de asemenea, că la acetilatorii „lenti”, datorită acumulării (cumulării) de izoniazidă, polinevrita apare mai des. Astfel, la acetilatorii „lenti”, timpul de înjumătățire al izoniazidei este de 3 ore, în timp ce la acetilatorii „rapidi” este de 1,5 ore. Dezvoltarea polinevritei se datorează influenței izoniazidei: medicamentul inhibă tranziția piridoxinei (vitamina). B 6) la coenzima activă dipiridoxină fosfat, care este necesară pentru sinteza mielinei. S-a presupus că la acetilatorii „rapidi”, utilizarea izoniazidei este mai probabil să conducă la dezvoltarea unui efect hepatotoxic datorită formării mai intense a acetilhidrazinei, dar această presupunere nu a primit confirmare practică. Rata individuală de acetilare nu afectează în mod semnificativ regimul de dozare a medicamentului atunci când este luat zilnic, dar poate reduce eficacitatea terapiei cu utilizarea periodică a izoniazidei. După analizarea rezultatelor tratamentului cu izoniazidă la 744 de pacienți cu tuberculoză, s-a constatat că cu acetilatorii „lenti”, închiderea cavităților din plămâni are loc mai rapid. După cum arată un studiu efectuat de Sunahara în 1963, acetilatorii „lenti” sunt homozigoți pentru alela „lentă” NAT2, iar metabolizatorii „rapidi” sunt homozigoți sau heterozigoți pentru alela „rapidă” NAT2. În 1964, Evans a publicat date care arată că polimorfismul de acetilare este caracteristic nu numai izoniazidei, ci și hidralazinei și sulfonamidelor. Apoi prezența polimorfismului acetil-

Rezultatele au fost dovedite și pentru alte medicamente. Utilizarea procainamidei și hidralazinei în acetilatorii „lenti” provoacă mult mai des leziuni hepatice (hepatotoxicitate), astfel încât aceste medicamente sunt caracterizate și de polimorfismul de acetilare. Cu toate acestea, în cazul dapsonei (de asemenea, supusă acetilării), nu a fost posibil să se detecteze diferențe în incidența sindromului lupus-like atunci când se utilizează acest medicament cu acetilatori „lenti” și „rapidi”. Prevalența acetilatorilor „lenti” variază: de la 10-15% la japonezi și chinezi la 50% la caucazieni. Abia la sfârșitul anilor 80 au început să identifice variante alelice ale genei NAT2, al cărei purtător determină acetilarea lentă. În prezent, sunt cunoscute aproximativ 20 de alele mutante ale genei NAT2. Toate aceste variante alelice sunt moștenite într-o manieră autosomal recesivă.

Tipul de acetilare este determinat folosind metode de fenotipizare și genotipizare NAT2. Dapsona, izoniazida și sulfadimina (sulfadimezina *) sunt folosite ca substraturi marker pentru acetilare. Raportul dintre concentrația de monoacetildapsonă și concentrația de dapsonă în plasma sanguină de mai puțin de 0,35 la 6 ore după administrarea medicamentului este tipic pentru acetilatorii „lenti” și mai mult de 0,35 pentru acetilatorii „rapidi”. Dacă sulfadimina este utilizată ca substrat marker, atunci prezența a mai puțin de 25% de sulfadimină în plasma sanguină (analiza efectuată după 6 ore) și a mai puțin de 70% în urină (colectată la 5-6 ore după administrarea medicamentului) indică o „lentă”. ” fenotip de acetilare.

Tiopurin S-metiltransferaza

Tiopurin S-metiltransferaza (TPMT) este o enzimă care catalizează reacția de S-metilare a derivaților de tiopurină - principala cale metabolică a substanțelor citostatice din grupul de antagoniști ai purinelor: 6-mercaptopurină, 6-tioguanină, azatioprină. 6-mer-captopurina este utilizată ca parte a chimioterapiei combinate pentru leucemia mieloblastică și limfoblastică, leucemia mieloidă cronică, limfosarcomul și sarcomul țesuturilor moi. Pentru leucemia acută, se utilizează de obicei 6-tioguanina. În prezent, secvența de aminoacizi și numărul de resturi de aminoacizi care alcătuiesc TRMT sunt cunoscute - 245. Greutatea moleculară a TRMT este de 28 kDa. Gena TPMT, situată pe cromozomul 6 (locus 6q22.3), a fost de asemenea identificată. TPMT este localizat în citoplasma celulelor hematopoietice.

În 1980, Weinshiboum a studiat activitatea TPMT la 298 de voluntari sănătoși și a găsit diferențe semnificative în activitatea TPMT în rândul oamenilor: 88,6% dintre subiecți au avut activitate mare TPMT, 11,1% au avut activitate intermediară. Activitate scăzută a TPMT (sau absența completă a activității enzimatice) a fost înregistrată la 0,3% dintre voluntarii examinați. Așa a fost descris pentru prima dată polimorfismul genetic al TRMT. Studii mai recente au arătat că persoanele cu activitate TPMT scăzută au o sensibilitate crescută la 6-mercaptopurină, 6-tioguanină și azatioprină; În același timp, se dezvoltă complicații hematotoxice care pun viața în pericol (leucopenie, trombocitopenie, anemie) și hepatotoxice. În condiții de activitate TPMT scăzută, metabolismul 6-mercaptopurinei se desfășoară pe o cale alternativă - la compusul extrem de toxic nucleotida 6-tioguanină. Lennard şi colab. (1990) au studiat concentrația nucleotidei de 6-tioguanină în plasma sanguină și activitatea TPMT în eritrocitele a 95 de copii cărora li s-a administrat 6-mercaptopurină pentru leucemia limfoblastică acută. Autorii au descoperit că, cu cât activitatea TPMT este mai mică, cu atât sunt mai mari concentrațiile de 6-TGN în plasma sanguină și efectele secundare ale 6-mercaptopurinei sunt mai pronunțate. S-a dovedit acum că activitatea scăzută a TPMT este moștenită într-o manieră autosomal recesivă, homozigoții având activitate TPMT scăzută și activitate intermediară la heterozigoți. Studiile genetice din ultimii ani, efectuate prin metoda reacției în lanț a polimerazei, au făcut posibilă detectarea mutațiilor la nivelul genei TPMT, care determină activitatea scăzută a acestei enzime. Doze sigure de 6-mercaptopurină: cu activitate TPMT mare (genotip normal) se prescriu 500 mg/(m 2 × zi), cu activitate intermediară TPMT (heterozigoți) - 400 mg/(m 2 × zi), cu activitate lentă TRMT ( homozigote) - 50 mg/(m 2 × zi).

Sulfotransferaze

Sulfarea este reacția de adăugare (conjugare) a unui reziduu de acid sulfuric la un substrat, având ca rezultat formarea de esteri ai acidului sulfuric sau sulfomați. Compușii exogeni (în principal fenoli) și compușii endogeni (hormoni tiroidieni, catecolamine, unii hormoni steroizi) sunt supuși sulfatării în corpul uman. Sulfatul de 3"-fosfoadenil acționează ca o coenzimă pentru reacția de sulfatare. Apoi are loc conversia sulfatului de 3"-fosfoadenil în adenozin-3,5"-bisfosfonat. Reacția de sulfatare este catalizată de

o familie de enzime numite sulfotransferaze (SULT). Sulfotransferazele sunt localizate în citosol. În corpul uman au fost găsite trei familii. În prezent, au fost identificate aproximativ 40 de izoenzime sulfotransferaze. Izoenzimele sulfotransferazei din corpul uman sunt codificate de cel puțin 10 gene. Cel mai mare rol în sulfatarea medicamentelor și a metaboliților acestora aparține familiei 1 de izoenzime sulfotransferaze (SULT1). SULT1A1 și SULT1A3 sunt cele mai importante izoenzime din această familie. Izoenzimele SULT1 sunt localizate în principal în ficat, precum și în intestinul gros și subțire, plămâni, creier, splină, placentă și leucocite. Izoenzimele SULT1 au o greutate moleculară de aproximativ 34 kDa și constau din 295 de resturi de aminoacizi; gena izoenzimei SULT1 este localizată pe cromozomul 16 (locus 16p11.2). SULT1A1 (sulfotransferaza termostabilă) catalizează sulfatarea „fenolilor simpli”, inclusiv medicamentele cu structură fenolică (minoxidil r, acetaminofen, morfină, salicilamidă, izoprenalină și altele). Trebuie remarcat faptul că sulfatarea minoxidilului p duce la formarea metabolitului său activ - sulfatul de minoxidil. SULT1A1 sulfatează metaboliții lidocainei: 4-hidroxi-2,6-xilidină (4-hidroxil) și ropivacaina: 3-hidroxiropivacaină, 4-hidroxiropivacaină, 2-hidroximetilropivacaină. În plus, SULT1A1 sulfatează 17β-estradiol. Substratul marker al SULT1A1 este 4-nitrofenolul. SULT1A3 (sulfotransferaza termolabila) catalizeaza reactiile de sulfatare ale monoaminelor fenolice: dopamina, norepinefrina, serotonina. Substratul marker al SULT1A3 este dopamina. Familia 2 de izoenzime sulfotransferaze (SULT2) furnizează sulfatarea dihidroepiandrosteronului, epiandrosteronului și androsteronului. Izoenzimele SULT2 sunt implicate în activarea biologică a agenților cancerigeni, de exemplu, HAP (5-hidroximetilcrisen, 7,12-dihidroximetilbenz[a]antracen), N-hidroxi-2-acetilaminofluoren. Izoenzimele din familia 3 de sulfotransferaze (SULT3) catalizează N-sulfatarea arilaminelor aciclice.

Epoxid hidrolaza

Conjugarea apoasă joacă un rol important în detoxifierea și activarea biologică a unui număr mare de xenobiotice, precum arene, epoxizi alifatici, PAH, aflatoxina B1. Reacțiile de conjugare apoasă sunt catalizate de o enzimă specială - epoxid hidrolaza.

(ERNH). Cea mai mare cantitate din această enzimă se găsește în ficat. Oamenii de știință au izolat două izoforme de epoxid hidrolază: ERNX1 și ERNX2. ERNX2 constă din 534 de resturi de aminoacizi și are o greutate moleculară de 62 kDa; gena ERNX2 este localizată pe cromozomul 8 (locus 8p21-p12). ERNX2 este localizat în citoplasmă și peroxizomi; această izoformă de epoxid hidrolază joacă un rol minor în metabolismul xenobioticelor. Majoritatea reacțiilor de conjugare apoasă sunt catalizate de ERNX1. ERNX1 constă din 455 de resturi de aminoacizi și are o greutate moleculară de 52 kDa. Gena ERNX1 este localizată pe cromozomul 1 (locus 1q42.1). ERNX1 este de mare importanță în conjugarea apoasă a metaboliților toxici ai medicamentelor. Fenitoina anticonvulsivă este oxidată de citocromul P-450 la doi metaboliți: parahidroxilat și dihidrodiol. Acești metaboliți sunt compuși electrofili activi capabili să se lege covalent de macromoleculele celulare; aceasta duce la moartea celulelor, formarea de mutații, malignitate și defecte mitotice. În plus, parahidroxilatul și dihidrodiolul, acționând ca haptene, pot provoca și reacții imunologice. Hiperplazia gingivală, precum și efectele teratogene - reacții toxice ale fenitoinei au fost înregistrate la animale. S-a dovedit că aceste efecte se datorează acțiunii metaboliților fenitoinei: parahidroxilat și dihidrodiol. După cum arată Buecher și colab. (1990), activitatea scăzută a ERNX1 (mai puțin de 30% din normal) în amniocite este un factor de risc serios pentru dezvoltarea anomaliilor fetale congenitale la femeile care iau fenitoină în timpul sarcinii. De asemenea, s-a dovedit că principalul motiv pentru scăderea activității ERNX1 este o mutație punctuală a exonului 3 al genei ERNX1; ca urmare, se sintetizează o enzimă defectuoasă (tirozina la poziția 113 este înlocuită cu histidină). Mutația este moștenită în mod autosomal recesiv. O scădere a activității ERNX1 este observată numai la homozigoți pentru această alelă mutantă. Nu există date despre prevalența homozigoților și heterozigoților pentru această mutație.

Glutation transferaze

Xenobioticele cu structuri chimice diferite suferă conjugarea cu glutation: epoxizi, oxizi de arenă, hidroxilamine (unele dintre ele au efecte cancerigene). Dintre substanțele medicinale, acidul etacrinic (uregit ♠) și metabolitul hepatotoxic al paracetamolului (acetaminofen ♠) - N-acetilbenzochinoneimină, sunt supuse conjugării cu glutation, transformând

transformându-se într-un compus netoxic. Ca rezultat al reacției de conjugare cu glutation, se formează conjugați de cisteină numite „tioesteri”. Conjugarea cu glutation este catalizată de enzimele glutation SH-S-transferaza (GST). Acest grup de enzime este localizat în citosol, deși a fost descris și GST microzomal (cu toate acestea, rolul său în metabolismul xenobioticelor a fost puțin studiat). Activitatea GST în eritrocitele umane variază de 6 ori între diferiți indivizi, dar nu există nicio dependență a activității enzimatice de sex). Cu toate acestea, cercetările au arătat că există o corelație clară între activitatea GST la copii și părinții acestora. În funcție de identitatea compoziției de aminoacizi la mamifere, se disting 6 clase de GST: α- (alfa-), μ- (mu-), κ- (kappa-), θ- (theta-), π- ( pi-) și σ- (sigma -) GST. În corpul uman, sunt exprimate în principal clasele GST μ (GSTM), θ (GSTT și π (GSTP). Dintre acestea, clasa GST μ, desemnată ca GSTM, are cea mai mare importanță în metabolismul xenobioticelor. În prezent, 5 izoenzime GSTM au fost identificate: GSTM1, GSTM2, GSTM3, GSTM4 si GSTM5.Gena GSTM este localizata pe cromozomul 1 (locus 1p13.3) GSTM1 se exprima in ficat, rinichi, glandele suprarenale, stomac; se gaseste expresia slaba a acestei izoenzime în mușchii scheletici, miocard. GSTM1 nu este exprimat în ficatul fetal, fibroblaste, eritrocite, limfocite și trombocite. GSTM2 („mușchi” GSTM) este exprimat în toate țesuturile de mai sus (în special în mușchi), cu excepția fibroblastelor, eritrocitelor, limfocitelor, trombocite și ficatul fetal. GSTM3 („creierul” GSTM) este exprimat în toate țesuturile organismului, în special în sistemul nervos central. GSTM1 joacă un rol important în inactivarea agenților cancerigeni. Confirmarea indirectă a acestui fapt este considerată a fi o creștere semnificativă. în frecvența bolilor maligne printre purtătorii de alele nule ale genei GSTM1, cărora le lipsește expresia GSTM1. Harada și colab. (1987), după ce au studiat probe de ficat prelevate de la 168 de cadavre, au descoperit că alela nulă a genei GSTM1 era semnificativ mai frecventă la pacienții cu hepatocarcinom. Board și colab. (1987) au prezentat mai întâi o ipoteză: inactivarea unor agenți cancerigeni electrofili nu are loc în corpul purtătorilor de alele nule GSTM1. Potrivit Board et al. (1990), prevalența alelei nule GSTM1 în rândul populației europene este de 40-45%, în timp ce printre reprezentanții rasei negroide este de 60%. Există dovezi ale unei incidențe mai mari a cancerului pulmonar la purtătorii alelei nule GSTM1. După cum arată Zhong și colab. (1993),

70% dintre pacienții cu cancer de colon sunt purtători ai alelei nule GSTM1. O altă izoenzimă GST aparținând clasei π, GSTP1 (localizată în principal în structurile barierei hemato-encefalice) este implicată în inactivarea pesticidelor și erbicidelor utilizate pe scară largă în agricultură.

5.5. FACTORI CARE AFECTEAZĂ BIOTRANSFORMAREA MEDICAMENTELOR

Factori genetici care influențează sistemul de biotransformare și transportatorii de medicamente

Factorii genetici care reprezintă polimorfisme cu un singur nucleotide ale genelor care codifică enzimele de biotransformare și transportatorii de medicamente pot influența semnificativ farmacocinetica medicamentelor. Diferențele interindividuale în rata metabolismului medicamentului, care pot fi evaluate prin raportul dintre concentrația unui substrat de medicament și concentrația metabolitului său în plasma sanguină sau urină (raport metabolic), fac posibilă identificarea grupurilor de indivizi care diferă în activitatea uneia sau alteia izoenzime metabolice.

Metabolizatori „extensi”. (metabolism extins, EM) - persoane cu o rată „normală” a metabolismului anumitor medicamente, de regulă, homozigoți pentru alela „sălbatică” a genei pentru enzima corespunzătoare. Majoritatea populației aparține grupului de metabolizatori „extensi”.

Metabolizatori „lenti”. (metabolism slab, PM) - persoane cu o rată metabolică redusă a anumitor medicamente, de obicei homozigoți (cu un tip de moștenire autosomal recesiv) sau heterozigoți (cu un tip de moștenire autosomal dominant) pentru alela „lentă” a genei pentru enzima corespunzătoare. La acești indivizi, are loc sinteza unei enzime „defective” sau nu există deloc sinteza enzimei metabolice. Ca urmare, există o scădere a activității enzimatice. Adesea este detectată o absență completă a activității enzimatice. În această categorie de oameni, se înregistrează raporturi mari dintre concentrația medicamentului și concentrația metabolitului său. În consecință, la metabolizatorii „lenti”, medicamentele se acumulează în organism în concentrații mari; aceasta duce la dezvoltare

Există reacții adverse severe la medicamente, inclusiv intoxicație. De aceea, astfel de pacienți (metabolizatori lenți) trebuie să selecteze cu atenție doza de medicamente. metabolizatorilor „lenti” li se prescriu doze mai mici de medicamente decât cele „active”. metabolizatori „superactivi” sau „rapidi”. (metabolism ultraextensiv, UM) - persoane cu o rată metabolică crescută a anumitor medicamente, de regulă, homozigoți (cu un tip de moștenire autosomal recesiv) sau heterozigoți (cu un tip de moștenire autosomal dominant) pentru alela „rapidă” a genei pentru moștenirea corespunzătoare enzimă sau, ceea ce se observă mai des, purtătoare de copii ale alelelor funcționale. În această categorie de oameni, se înregistrează valori scăzute ale raportului dintre concentrația medicamentului și concentrația metabolitului său. Ca urmare, concentrația de medicamente în plasma sanguină este insuficientă pentru a obține un efect terapeutic. Astfel de pacienți (metabolizatori „supraactivi”) li se prescriu doze mai mari de medicamente decât metabolizatorii „activi”. Dacă există polimorfism genetic al unei anumite enzime de biotransformare, atunci distribuția indivizilor în funcție de rata de metabolizare a substraturilor medicamentului pentru această enzimă devine bimodală (dacă există 2 tipuri de metabolizatori) sau trimodală (dacă există 3 tipuri de metabolizatori) în natură.

Polimorfismul este, de asemenea, caracteristic genelor care codifică transportorii de medicamente, iar farmacocinetica unui medicament poate varia în funcție de funcția acestui transportor. Semnificația clinică a celor mai semnificative enzime și transportatori de biotransformare este discutată mai jos.

Inducerea și inhibarea sistemului de biotransformare și a transportorilor

Inducerea unei enzime de biotransformare sau a unui transportator este înțeleasă ca o creștere absolută a cantității și (sau) activității sale datorită influenței unui anumit agent chimic, în special a unui medicament. În cazul enzimelor de biotransformare, aceasta este însoțită de hipertrofia RE. Pot fi induse atât enzimele de fază I (izoenzimele citocromului P-450), cât și biotransformarea de fază II (UDP-glucuroniltransferaza etc.), precum și transportorii de medicamente (glicoproteina-P, transportori de anioni organici și cationi). Medicamentele care induc enzime de biotransformare și transportatori nu au asemănări structurale evidente, dar se caracterizează prin

spinii sunt câteva semne comune. Astfel de substanțe sunt solubile în grăsimi (lipofile); servesc ca substrat pentru enzime (pe care le induc) și au cel mai adesea un timp de înjumătățire lung. Inducerea enzimelor de biotransformare duce la accelerarea biotransformării și, de regulă, la o scădere a activității farmacologice și, în consecință, la eficacitatea medicamentelor utilizate împreună cu inductorul. Inducerea transportatorilor de medicamente poate duce la diferite modificări ale concentrației medicamentelor în plasma sanguină, în funcție de funcțiile acestui transportor. Diverse substraturi sunt capabile să inducă enzime de biotransformare a medicamentelor și transportatori de medicamente cu greutăți moleculare diferite, specificități de substrat, caracteristici imunochimice și spectrale. În plus, există diferențe interindividuale semnificative în intensitatea inducției enzimelor de biotransformare și transportatorilor de medicamente. Același inductor poate crește activitatea unei enzime sau transportor la diferiți indivizi de 15-100 de ori.

Tipuri de bază de inducție

Tipul de inducție „fenobarbital” - efect direct al moleculei inductore asupra regiunii de reglare a genei; aceasta duce la inducerea unei enzime de biotransformare sau a unui transportator de medicamente. Acest mecanism este cel mai tipic pentru autoinducție. Autoinducția este înțeleasă ca o creștere a activității unei enzime care metabolizează un xenobiotic sub influența xenobioticului însuși. Autoinducția este considerată ca un mecanism adaptativ dezvoltat în procesul de evoluție pentru inactivarea xenobioticelor, inclusiv a celor de origine vegetală. Astfel, fitoncidul de usturoi - sulfura de dialil - are autoinducție către citocromii subfamilia IIB. Barbituricele (inductori ai izoenzimelor citocromului P-450 3A4, 2C9, subfamilia IIB) sunt autoinductori tipici (dintre substanțele medicinale). De aceea, acest tip de inducție este numit „fenobarbital”.

Tipul „rifampicină-dexametazonă” - inducerea izoenzimelor citocromului P-450 1A1, 3A4, 2B6 și glicoproteina-P este mediată de interacțiunea moleculei inductoare cu receptori specifici, ele aparținând clasei de proteine ​​regulatoare de transcripție: receptorul pregnane X ( PXR), receptor Ah-, receptor CAR. Prin combinarea cu acești receptori, inductorii de medicamente formează un complex care, pătrunzând în nucleul celular, afectează

Regiunea reglatoare a genei. Ca rezultat, este indusă enzima de biotransformare sau transportorul medicamentului. Prin acest mecanism, rifampinele, glucocorticoizii, preparatele din sunătoare și alte câteva substanțe induc izoenzimele citocromului P-450 și glicoproteina P. Tipul „etanol” - stabilizarea moleculei de enzimă de biotransformare a medicamentului datorită formării unui complex cu unele xenobiotice (etanol, acetonă). De exemplu, etanolul induce izoenzima 2E1 a citocromului P-450 în toate etapele formării sale: de la transcripție la translație. Se crede că efectul stabilizator al etanolului este asociat cu capacitatea sa de a activa sistemul de fosforilare din hepatocite prin AMP ciclic. Prin acest mecanism, izoniazida induce izoenzima 2E1 a citocromului P-450. Procesul de inducție a izoenzimei 2E1 a citocromului P-450 în timpul postului și diabetului zaharat este asociat cu mecanismul „etanol”; în acest caz, corpii cetonici acționează ca inductori ai izoenzimei 2E1 a citocromului P-450. Inducția duce la o accelerare a biotransformării substraturilor medicamentoase ale enzimelor corespunzătoare și, de regulă, la o scădere a activității lor farmacologice. Printre inductorii cei mai des utilizați în practica clinică se numără rifampicina (inductor al izoenzimelor 1A2, 2C9, 2C19, 3A4, 3A5, 3A6, 3A7 al citocromului P-450; glicoproteina-P) și barbituricele (inductori ai izoenzimelor 2C28B, 2C2, 2C28B, 2C9, 2C19, 3A4, 3A5, 3A6, 3A7 citocrom P-450). Efectul inductor al barbituricelor durează câteva săptămâni pentru a se dezvolta. Spre deosebire de barbiturice, rifampicina, ca inductor, acționează rapid. Efectul rifampicinei poate fi detectat după 2-4 zile. Efectul maxim al medicamentului este înregistrat după 6-10 zile. Inducerea enzimelor sau a transportatorilor de medicamente cauzată de rifampicină și barbiturice duce uneori la scăderea eficacității farmacologice a anticoagulantelor indirecte (warfarină, acenocumarol), ciclosporinei, glucocorticoizilor, ketoconazol, teofilină, chinidină, digoxină, fexofenadină și verapamil. regimul de dozare al acestor medicamente, adică creșterea dozei). Trebuie subliniat faptul că, atunci când se întrerupe administrarea unui inductor al enzimelor de biotransformare a medicamentului, doza de medicament combinat trebuie redusă, deoarece concentrația acestuia în plasma sanguină crește. Un exemplu de astfel de interacțiune este o combinație de anticoagulante indirecte și fenobarbital. Studiile au arătat că în 14% din cazurile de sângerare în timpul tratamentului

anticoagulantele indirecte se dezvoltă datorită retragerii medicamentelor care induc enzimele de biotransformare.

Unii compuși pot inhiba activitatea enzimelor de biotransformare și a transportorilor de medicamente. Mai mult, cu o scădere a activității enzimelor care metabolizează medicamentele, este posibilă dezvoltarea efectelor secundare asociate cu circulația pe termen lung a acestor compuși în organism. Inhibarea transportatorilor de medicamente poate duce la diferite modificări ale concentrației medicamentelor în plasma sanguină în funcție de funcțiile acestui transportor. Unele substanțe medicinale sunt capabile să inhibe atât enzimele din faza I a biotransformării (izoenzimele citocromului P-450) și faza II a biotransformării (N-acetiltransferaza etc.), cât și transportatorii de medicamente.

Mecanisme de bază ale inhibiției

Legarea la regiunea de reglare a genei pentru o enzimă de biotransformare sau transportor de medicament. Conform acestui mecanism, enzimele de biotransformare a medicamentului sunt inhibate sub influența unei cantități mari de medicament (cimetidină, fluoxetină, omeprazol, fluorochinolone, macrolide, sulfonamide etc.).

Unele medicamente cu afinitate (afinitate) mare pentru anumite izoenzime ale citocromului P-450 (verapamil, nifedipină, isradipină, chinidină) inhibă biotransformarea medicamentelor cu afinitate mai mică pentru aceste izoenzime. Acest mecanism se numește interacțiune metabolică competitivă.

Inactivarea directă a izoenzimelor citocromului P-450 (gastoden p). Inhibarea interacțiunii citocromului P-450 cu reductaza NADP-H-citocrom P-450 (fumarocumarine din grapefruit și suc de lime).

O scădere a activității enzimelor de biotransformare a medicamentelor sub influența inhibitorilor corespunzători duce la o creștere a concentrației plasmatice a acestor medicamente (substraturi pentru enzime). În acest caz, timpul de înjumătățire al medicamentelor este prelungit. Toate acestea provoacă dezvoltarea reacțiilor adverse. Unii inhibitori afectează mai multe izoenzime de biotransformare simultan. Pot fi necesare concentrații mari de inhibitor pentru a inhiba mai multe izoforme de enzime. Astfel, fluconazolul (un medicament antifungic) în doză de 100 mg pe zi inhibă activitatea izoenzimei 2C9 a citocromului P-450. Când doza acestui medicament este crescută la 400 mg, se observă și depresie

activitatea izoenzimei 3A4. În plus, cu cât doza de inhibitor este mai mare, cu atât efectul acestuia se dezvoltă mai rapid (și mai mare). Inhibația se dezvoltă în general mai repede decât inducția; de obicei poate fi detectată în 24 de ore de la momentul prescrierii inhibitorilor. Viteza de inhibare a activității enzimatice este, de asemenea, afectată de calea de administrare a inhibitorului medicamentului: dacă inhibitorul este administrat intravenos, procesul de interacțiune va avea loc mai rapid.

Nu numai medicamentele, ci și sucurile de fructe (Tabelul 5-10) și medicamentele pe bază de plante pot servi ca inhibitori și inductori ai enzimelor de biotransformare și transportatori de medicamente. (Anexa 2)- toate acestea au semnificatie clinica atunci cand se folosesc medicamente care actioneaza ca substrat pentru aceste enzime si transportatori.

Tabelul 5-10. Influența sucurilor de fructe asupra activității sistemului de biotransformare și a transportorilor de medicamente

5.6. BIOTRANSFORMARE EXTRAHEPATICĂ

Rolul intestinului în biotransformarea medicamentelor

Intestinul este considerat al doilea organ ca importanta (dupa ficat) care realizeaza biotransformarea medicamentelor. Atât reacțiile de biotransformare de fază I, cât și de faza II au loc în peretele intestinal. Biotransformarea medicamentelor în peretele intestinal este de mare importanță în efectul de primă trecere (biotransformare presistemică). Rolul semnificativ al biotransformării în peretele intestinal în efectul de primă trecere al medicamentelor precum ciclosporina A, nifedipina, midazolamul și verapamilul a fost deja dovedit.

Enzimele de faza I ale biotransformării medicamentului în peretele intestinal

Dintre enzimele de faza I de biotransformare a medicamentelor, izoenzimele citocromului P-450 sunt localizate în principal în peretele intestinal. Conținutul mediu al izoenzimelor citocromului P-450 din peretele intestinal uman este de 20 pmol/mg proteină microzomală (în ficat - 300 pmol/mg proteină microzomală). S-a stabilit un model clar: conținutul izoenzimelor citocromului P-450 scade de la părțile proximale la cele distale ale intestinului (Tabelul 5-11). În plus, conținutul de izoenzime ale citocromului P-450 este maxim în partea superioară a vilozităților intestinale și minim în cripte. Izoenzima citocromului P-450 predominant în intestin este CYP3A4, reprezentând 70% din toate izoenzimele citocromului P-450 intestinal. Potrivit diferiților autori, conținutul de CYP3A4 în peretele intestinal variază, ceea ce se explică prin diferențele interindividuale ale citocromului P-450. Metodele de purificare a enterocitelor sunt de asemenea importante.

Tabelul 5-11. Conținutul de izoenzimă 3A4 a citocromului P-450 în peretele intestinal uman și în ficat

În peretele intestinal au fost identificate și alte izoenzime: CYP2C9 și CYP2D6. Cu toate acestea, în comparație cu ficatul, conținutul acestor enzime în peretele intestinal este nesemnificativ (de 100-200 de ori mai puțin). Studiile efectuate au demonstrat o activitate metabolică nesemnificativă, comparativ cu cea hepatică, a izoenzimelor citocromului P-450 din peretele intestinal (Tabelul 5-12). După cum arată studiile care examinează inducerea izoenzimelor citocromului P-450 a peretelui intestinal, inductabilitatea izoenzimelor peretelui intestinal este mai mică decât cea a izoenzimelor citocromului P-450 hepatic.

Tabelul 5-12. Activitatea metabolică a izoenzimelor citocromului P-450 din peretele intestinal și ficatul

Enzimele de faza II ale biotransformării medicamentului în peretele intestinal

UDP-glucuroniltransferaza și sulfotransferaza sunt cele mai bine studiate enzime de fază II ale biotransformării medicamentului situate în peretele intestinal. Distribuția acestor enzime în intestin este similară cu izoenzimele citocromului P-450. Cappiello et al. (1991) au studiat activitatea UDP-glucuroniltransferazei în peretele intestinal uman și ficatul în funcție de clearance-ul metabolic al 1-naftolului, morfinei și etinilestradiolului (Tabelul 5-13). Studiile au arătat că activitatea metabolică a UDP-glucuroniltransferazei peretelui intestinal este mai mică decât a UDP-glucuroniltransferazei hepatice. Un model similar este caracteristic pentru glucuronidarea bilirubinei.

Tabelul 5-13. Activitatea metabolică a UDP-glucuroniltransferazei în peretele intestinal și ficat

Cappiello et al. (1987) au studiat și activitatea sulfotransferazei peretelui intestinal și a ficatului în funcție de clearance-ul metabolic al 2-naftolului. Datele obținute indică prezența unor diferențe în ratele de clearance metabolic (și clearance-ul 2-naftolului în peretele intestinal este mai mic decât în ​​ficat). În ileon, valoarea acestui indicator este de 0,64 nmol/(minxmg), în colonul sigmoid - 0,4 nmol/(minxmg), în ficat - 1,82 nmol/(minxmg). Cu toate acestea, există medicamente a căror sulfatare are loc în principal în peretele intestinal. Acestea includ, de exemplu, agonişti β2-adrenergici: terbutalină şi izoprenalină (Tabelul 5-14).

Astfel, în ciuda unei anumite contribuții la biotransformarea medicamentelor, peretele intestinal în capacitatea sa metabolică este semnificativ inferior ficatului.

Tabelul 5-14. Clearance-ul metabolic al terbutalinei și izoprenalinei în peretele intestinal și ficat

Rolul plămânilor în biotransformarea medicamentelor

În plămânii umani există atât enzime de faza I de biotransformare (izoenzimele citocromului P-450) cât și enzime de fază II.

(epoxid hidrolaza, UDP-glucuroniltransferaza etc.). În țesutul pulmonar uman, a fost posibilă identificarea diferitelor izoenzime ale citocromului P-450: CYP1A1, CYP1B1, CYP2A, CYP2A10, CYP2A11, CYP2B, CYP2E1, CYP2F1, CYP2F3. Conținutul total de citocrom P-450 în plămânii umani este de 0,01 nmol/mg proteină microzomală (aceasta este de 10 ori mai mică decât în ​​ficat). Există izoenzime ale citocromului P-450 care sunt exprimate predominant în plămâni. Acestea includ CYP1A1 (găsit la om), CYP2B (la șoareci), CYP4B1 (la șobolani) și CYP4B2 (la bovine). Aceste izoenzime sunt de mare importanță în activarea biologică a unui număr de agenți cancerigeni și compuși toxici pulmonari. Informațiile despre participarea CYP1A1 la activarea biologică a HAP sunt prezentate mai sus. La șoareci, oxidarea hidroxitoluenului butilat de către izoenzima CYP2B duce la formarea unui metabolit electrofil pneumotoxic. Izoenzimele CYP4B1 la șobolani și CYP4B2 la bovine promovează activarea biologică a 4-ipomenolului (4-ipomenolul este un furanoterpenoid pneumotoxic puternic al ciupercii cartofului crud). A fost 4-impomenolul care a provocat moartea în masă a vitelor în anii 70 în SUA și Anglia. În acest caz, 4-ipomenolul, oxidat de izoenzima CYP4B2, a provocat pneumonie interstițială, ducând la moarte.

Astfel, expresia izoenzimelor specifice în plămâni explică toxicitatea pulmonară selectivă a unor xenobiotice. În ciuda prezenței enzimelor în plămâni și în alte părți ale tractului respirator, rolul lor în biotransformarea medicamentelor este neglijabil. Tabelul prezintă enzimele de biotransformare a medicamentelor găsite în tractul respirator uman (Tabelul 5-15). Determinarea localizării enzimelor de biotransformare în tractul respirator este dificilă din cauza utilizării omogenizatului pulmonar în studii.

Tabelul 5-15. Enzime de biotransformare găsite în tractul respirator uman

Rolul rinichilor în biotransformarea medicamentelor

Cercetările efectuate în ultimii 20 de ani au arătat că rinichii sunt implicați în metabolismul xenobioticelor și medicamentelor. În acest caz, de regulă, există o scădere a activității biologice și farmacologice, dar în unele cazuri este posibil și procesul de activare biologică (în special, bioactivarea agenților cancerigeni).

Atât enzimele de biotransformare de fază I, cât și de faza II au fost găsite în rinichi. Mai mult, enzimele de biotransformare sunt localizate atât în ​​cortex, cât și în medulara rinichilor (Tabelul 5-16). Cu toate acestea, după cum au arătat studiile, cortexul renal este cel care conține un număr mai mare de izoenzime citocromului P-450, mai degrabă decât medulara. Conținutul maxim de izoenzime ale citocromului P-450 a fost găsit în tubii renali proximali. Astfel, rinichii conțin izoenzima CYP1A1, considerată anterior specifică plămânilor, și CYP1A2. Mai mult, aceste izoenzime din rinichi sunt supuse inducției de către HAP (de exemplu, β-naftolavona, 2-acetilaminoflurina) în același mod ca și în ficat. Activitatea CYP2B1 a fost detectată în rinichi; în special, a fost descrisă oxidarea paracetamolului (acetaminofen ♠) în rinichi sub influența acestei izoenzime. Mai târziu, s-a demonstrat că formarea metabolitului toxic N-acetibenzachinonă imină în rinichi sub influența CYP2E1 (prin analogie cu ficatul) este cauza principală a efectului nefrotoxic al acestui medicament. Când paracetamolul este utilizat împreună cu inductori CYP2E1 (etanol, testosteron etc.), riscul de afectare a rinichilor crește de câteva ori. Activitatea CYP3A4 în rinichi nu este întotdeauna înregistrată (doar în 80% din cazuri). De remarcat: contribuția izoenzimelor citocromului P-450 renal la biotransformarea medicamentelor este modestă și, aparent, în majoritatea cazurilor nu are semnificație clinică. Cu toate acestea, pentru unele medicamente, transformarea biochimică în rinichi este principala cale de biotransformare. Studiile au arătat că tropisetronul p (un medicament antiemetic) este oxidat în principal în rinichi sub influența izoenzimelor CYP1A2 și CYP2E1.

Dintre enzimele de faza II de biotransformare în rinichi, cel mai adesea sunt determinate UDP-glucuroniltransferaza și β-liaza. Trebuie remarcat faptul că activitatea β-liazei în rinichi este mai mare decât în ​​ficat. Descoperirea acestei caracteristici a făcut posibilă dezvoltarea unor „promedicamente”, la activarea cărora meta-

durere care afectează selectiv rinichii. Astfel, au creat un medicament citostatic pentru tratamentul glomerulonefritei cronice - S-(6-purinil)-L-cisteina. Acest compus, inițial inactiv, este transformat în rinichi de către p-liază în captopurină 6-mer activă. Astfel, 6-mercuptopurina isi produce efectul exclusiv in rinichi; aceasta reduce semnificativ frecvența și severitatea reacțiilor adverse la medicamente.

Medicamente precum paracetamol (acetaminofen ♠), zidovudina (azidotimidină ♠), morfina, sulfametazonă r, furosemid (Lasix ♠) și cloramfenicol (cloramfenicol ♠) sunt supuse glucuronidării în rinichi.

Tabelul 5-16. Distribuția enzimelor de biotransformare a medicamentelor în rinichi (Lohr și colab., 1998)

* - conținutul de enzime este semnificativ mai mare.

Literatură

Kukes V.G. Metabolismul medicamentelor: aspecte clinice și farmacologice. - M.: Reafarm, 2004. - P. 113-120.

Seredenin S.B. Prelegeri despre farmacogenetică. - M.: MIA, 2004. -

Diasio R.B., Castorii T.L., Carpenter J.T. Deficitul familial de dihidropirimidin dehidrogenază: baza biochimică pentru pirimidinemia familială și toxicitatea severă indusă de 5-fluorouracil // J. Clin. Investi. - 1988. - Vol. 81. -

Lemoine A., Daniel A., Dennison A., Kiffel L. et al. Toxicitatea renală FK 506 și lipsa citocromului P-450 3A detectabil în grefa hepatică a unui pacient supus transplantului de ficat // Hepatologie. - 1994. - Vol. 20. - P. 1472-1477.

Lewis D.F.V., Dickins M., Eddershaw P.J. et al. Specificitățile substratului citocrom-P450, șabloane structurale ale substratului și geometriile site-ului activ enzimatic // Metabolul medicamentului. Drug Interact. - 1999. - Vol. 15. - P. 1-51.

Majoritatea substanțelor medicinale din organism suferă biotransformare - sunt metabolizate. Nu unul, ci mai mulți metaboliți, uneori zeci, pot fi formați din aceeași substanță, așa cum se arată, de exemplu, pentru clorpromazină. Biotransformarea substanțelor medicinale se realizează, de regulă, sub controlul enzimelor (deși transformarea lor neenzimatică este posibilă și, de exemplu, chimică - prin hidroliză). Enzimele de metabolizare sunt localizate în principal în ficat, deși enzimele din plămâni, intestine, rinichi, placentă și alte țesuturi pot juca, de asemenea, un rol important în metabolismul medicamentelor. Prin reglarea unor astfel de factori farmaceutici precum tipul de formă de dozare (supozitoare în loc de tablete, injecție intravenoasă în loc de forme de dozare orală), este posibil să se evite în mare măsură trecerea substanței prin ficat la început și, prin urmare, să se regleze biotransformarea.

Formarea metaboliților toxici poate fi, de asemenea, redusă semnificativ prin reglarea factorilor farmaceutici. De exemplu, atunci când amidopirina este metabolizată în ficat, se formează o substanță cancerigenă - dimetilnitrozamină. După administrarea rectală a formelor de dozare corespunzătoare ale acestei substanțe, se observă o absorbție intensă, de 1,5 - 2,5 ori mai intensă decât cea a administrării orale, ceea ce face posibilă reducerea dozei substanței, menținând în același timp efectul terapeutic și reducerea nivelului de metabolitul toxic.

Biotransformarea duce de obicei la scăderea sau dispariția activității biologice și la inactivarea medicamentelor. Cu toate acestea, ținând cont de factorul farmaceutic - o simplă modificare chimică, în unele cazuri este posibilă formarea de metaboliți mai activi sau mai puțin toxici. Astfel, medicamentul antitumoral ftorafur desparte reziduul glicozidic din organism, eliberând antimetabolitul antitumoral activ - fluorouracil. Esterul cloramfenicolului și acidului stearic este lipsit de gust, spre deosebire de cloramfenicolul amar. Hidroliza enzimatică a esterului inactiv are loc în tractul gastrointestinal, iar cloramfenicolul eliberat este absorbit în sânge. Levomicetina, care este slab solubilă în apă, este transformată într-un ester cu acid succinic (succinat) într-o sare foarte solubilă - o nouă modificare chimică, deja folosită pentru administrare intramusculară și intravenoasă. În organism, ca urmare a hidrolizei acestui ester, cloramfenicolul însuși este separat rapid.

Pentru a reduce toxicitatea și a îmbunătăți tolerabilitatea, a fost sintetizată o simplă modificare chimică a izoniazidei - ftivazid (hidrazonă a izoniazidei și a vanillinei). Eliberarea treptată datorită biotransformării părții active antituberculoase a moleculei ftivazidei, izoniazida, reduce frecvența și severitatea reacțiilor adverse caracteristice administrării de izoniazidă pură. Același lucru este valabil și pentru saluzidă (hidrazona izoniazidă, obținută prin condensarea ei cu 2-carboxi-3,4-dimetil benzaldehidă), care, spre deosebire de izoniazidă, poate fi administrată parenteral.

Excreția (eliminarea) medicamentelor și metaboliților acestora

Principalele căi de excreție a substanțelor medicinale și a metaboliților acestora sunt excreția în urină și fecale, împreună cu aceasta, substanțele pot fi excretate din organism cu aerul expirat, cu secreția de glande mamare, sudoripare, salivare și alte glande.

Prin ajustarea adecvată a factorilor farmaceutici pentru un număr de substanțe medicinale, procesele de excreție pot fi, de asemenea, reglementate. Astfel, prin creșterea pH-ului urinei (prin administrarea simultană de componente cu reacție alcaline, cum ar fi bicarbonatul de sodiu și alți excipienți relevanți, cu substanțe medicinale - acizi slabi) este posibilă creșterea semnificativă a excreției (excreției) de acid acetilsalicilic, fenobarbital. și probenicid de către rinichi. Pentru substanțele medicinale - baze slabe (novocaină, amfetamina, codeină, chinină, morfină etc.) apare imaginea opusă - bazele organice slabe sunt ionizate mai bine la valori scăzute ale pH-ului (urină acidă), în timp ce în stare ionizată sunt slab reabsorbite de epiteliul tubular și sunt rapid excretate prin urină. Introducerea lor împreună cu substanțe auxiliare care scad pH-ul urinei (clorura de aluminiu, de exemplu) favorizează eliminarea rapidă a acestora din organism.

Multe medicamente pătrund din sânge în celulele parenchimatoase ale ficatului. Acest grup de substanțe include cloramfenicol, eritromicină, oleandomicină, sulfonamide, o serie de substanțe antituberculoase etc.

În celulele hepatice, substanțele medicinale suferă parțial biotransformare și, nemodificate sau sub formă de metaboliți (inclusiv conjugați), sunt excretate în bilă sau returnate în sânge. Excreția medicamentelor prin bilă depinde de o serie de factori, cum ar fi greutatea moleculară, utilizarea combinată a substanțelor care îmbunătățesc excreția biliară - sulfat de magneziu, pituitrină sau funcția secretorie a ficatului - salicilați, riboflavină.

Alte moduri de excreție a substanțelor medicinale - cu transpirație, lacrimi, lapte - sunt mai puțin semnificative pentru întregul proces de excreție.

Studiile privind absorbția, distribuția, biotransformarea și excreția multor substanțe medicamentoase au arătat că capacitatea unei substanțe medicamentoase de a avea un efect terapeutic este doar proprietatea sa potențială, care poate varia semnificativ în funcție de factorii farmaceutici.

Prin utilizarea diferitelor materii prime, diferite substanțe auxiliare, operațiuni tehnologice și echipamente, este posibil să se modifice nu numai viteza de eliberare a medicamentului din forma de dozare, ci și viteza și completitudinea absorbției sale, caracteristicile biotransformării și excreției. și în cele din urmă eficacitatea sa terapeutică

Astfel, toate legăturile individuale în transportul medicamentelor în organism sunt influențate de diverși factori farmaceutici. Și deoarece eficacitatea terapeutică și efectele secundare ale medicamentelor depind de concentrația substanței medicamentoase absorbite în sânge, organe și țesuturi, de durata șederii substanței acolo, de caracteristicile biotransformării și excreției sale, un studiu amănunțit al influența factorilor farmaceutici asupra acestor procese, reglarea profesională, științifică a acestor factori în toate etapele dezvoltării și cercetării medicamentelor va ajuta la optimizarea farmacoterapiei - creșterea eficacității și siguranței acesteia.

PRELEZA 5

CONCEPTUL DE DISPONIBILITATE BIOLOGICĂ A MEDICAMENTELOR. METODE DE CERCETARE A SA.

Biofarmacia, împreună cu testul de disponibilitate farmaceutică, propune stabilirea unui criteriu specific de evaluare a influenței factorilor farmaceutici asupra absorbției unui medicament - biodisponibilitatea - gradul în care un medicament este absorbit de la locul de administrare în fluxul sanguin sistemic și viteza cu care are loc acest proces.

Inițial, criteriul pentru gradul de absorbție al unei substanțe medicamentoase a fost nivelul relativ din sânge creat atunci când substanța a fost administrată în forma studiată și standard. De regulă, au fost comparate concentrațiile maxime ale substanței medicamentoase. Cu toate acestea, această abordare pentru evaluarea absorbției substanțelor este inadecvată din mai multe motive.

În primul rând, pentru că severitatea efectului biologic al multor substanțe medicinale este determinată nu numai de nivelul maxim al acestora, ci și de timpul în care concentrația substanței depășește nivelul minim necesar realizării efectului farmacologic. În al doilea rând, estimarea empirică a momentului concentrației maxime a unei substanțe în sânge se poate dovedi a fi incorectă. În al treilea rând, această estimare poate să nu fie exactă din cauza erorilor de definiție. Toate acestea i-au determinat pe cercetători să caracterizeze gradul de absorbție nu cu puncte individuale, ci cu o curbă farmacocinetică

C = f(t) în general.

Și deoarece este mai ușor să obțineți o idee integrală a curbei prin măsurarea ariei delimitate de această curbă cu axa absciselor, s-a propus să se caracterizeze gradul de absorbție a unui medicament prin aria de sub curba farmacocinetică corespunzătoare.

Raportul zonelor sub curbe obținute la administrarea medicamentului în formele studiate și standard se numește grad de biodisponibilitate:

S x - aria sub curba PK pentru substanța de testat în forma de dozare studiată;

S c este aria de sub curba PK pentru aceeași substanță într-o formă de dozare standard;

D c și D x sunt dozele substanței în formele de dozare test și, respectiv, standard.

Studiile de biodisponibilitate sunt efectuate sub formă de experimente comparative „in vivo”, în care medicamentul este comparat cu forma de dozare standard (cea mai accesibilă) a aceleiași substanțe active.

Se face o distincție între biodisponibilitatea absolută și biodisponibilitatea relativă. Ca formă de dozare standard, atunci când se determină biodisponibilitatea „absolută”, se utilizează o soluție pentru administrare intravenoasă. Injecția intravenoasă oferă cele mai clare rezultate, deoarece doza intră în circulația mare, iar biodisponibilitatea medicamentului în acest caz este cea mai completă - aproape sută la sută.

Cu toate acestea, este mai comun și poate mai util să se definească biodisponibilitatea relativă. În acest caz, forma de dozare standard, de regulă, este o soluție pentru uz intern și numai în cazurile în care substanța este insolubilă sau instabilă într-o soluție apoasă, o altă formă de dozare pentru administrare orală, care este bine caracterizată și bine absorbită. , poate fi utilizată, de exemplu, o suspensie dintr-o substanţă micronizată sau un medicament micronizat închis într-o capsulă de gelatină.

Experiența biofarmaceutică a arătat că caracterizarea absorbției unei substanțe medicamentoase prin măsura în care este absorbită este insuficientă. Faptul este că, chiar și cu absorbția completă a unei substanțe medicamentoase, concentrația acesteia în sânge poate să nu atingă nivelul minim efectiv dacă rata de absorbție este scăzută în comparație cu rata de eliberare (eliminare) a acestei substanțe din organism. În fig. (Figura 5.1) prezintă câteva dintre situațiile posibile care apar la administrarea medicamentelor A, B, C, care conțin aceeași doză din aceeași substanță medicamentoasă, diferă prin factorii farmaceutici utilizați în procesul de creare a acestora.

Figura 5.1

Modificări ale concentrației unei substanțe medicamentoase în lichidul biologic după administrarea formelor de dozare care diferă în factorii farmaceutici.

La administrarea medicamentelor A și B, concentrația substanței medicamentoase în sânge depășește concentrația minimă efectivă (MEC) în primul caz, mai mult decât în ​​al doilea, iar la introducerea medicamentului C, concentrația substanței medicamentoase nu atinge concentrația minimă efectivă, deși valorile zonelor sub FC- curbele sunt aceleași în toate cele 3 cazuri. Astfel, diferențele vizibile în farmacocinetica medicamentului după administrarea acestuia în formele A, B, C se datorează ratei inegale de absorbție. De aceea, la determinarea biodisponibilității din 1972 (Riegelman L.), a fost introdusă determinarea obligatorie a ratei de absorbție, i.e. viteza cu care o substanță intră în circulația sistemică de la locul de administrare.

Astfel, definiția biodisponibilității reflectă aspectele integrale (gradul de absorbție) și cinetice (rata de absorbție) ale evaluării procesului de absorbție.

La determinarea biodisponibilității, eșantionarea secvențială a lichidelor necesare (sânge, urină, salivă, limfa etc.) se efectuează pe o perioadă de timp strict determinată și se determină concentrația substanței în acestea (vezi manualul de Muravyov I.A., I960). , part. 1, p. 295, paragrafele I și 2 - determinarea BD la voluntari sănătoși).

Probele pentru determinarea biodisponibilității sunt prelevate din diferite locuri în funcție de utilizarea terapeutică a substanțelor medicamentoase. În mod obișnuit, pentru aceasta se utilizează sânge sau urină venoasă și arterială. Există totuși medicamente a căror biodisponibilitate este mai potrivită pentru a fi determinată la locul expunerii efective la substanța medicamentoasă. De exemplu, medicamente care acționează în tractul gastrointestinal sau forme de dozare pentru aplicare pe piele.

Datele obținute cu privire la conținutul de substanțe (sau metaboliții acestora) în biofluide sunt introduse în tabele, pe baza cărora sunt construite grafice ale dependenței concentrației medicamentului în biofluide de momentul detectării acestuia - (curbe PK) C = f (t).

Astfel, orice diferență în biodisponibilitatea medicamentelor comparate se reflectă în curba concentrației substanței în sânge sau în modelul excreției sale în urină. Trebuie avut în vedere faptul că concentrația medicamentului în sânge este influențată și de alți factori variabili: fiziologici, patologici (endogeni) și exogeni.

Prin urmare, pentru a crește acuratețea cercetării, este necesar să se țină cont de toate variabilele. Influența unor factori cum ar fi vârsta, sexul, diferențele genetice în metabolismul medicamentelor și prezența stărilor patologice poate fi controlată în mare măsură folosind designul crossover.

Influența factorilor care pot fi controlați direct de către cercetător (aportul alimentar, administrarea sau utilizarea simultană a altor medicamente, cantitatea de apă băută, pH-ul urinei, activitatea fizică etc.) este minimizată prin standardizarea strictă a condițiilor experimentale.

METODE DE EVALUARE A ACCESIBILITĂŢII BIOLOGICE. EVALUAREA GRADULUI DE ABSORŢIE. STUDII IN DOZA UNICA.

Gradul de absorbție este adesea determinat de rezultatele unui studiu al conținutului de substanță din sânge după o singură doză.

Avantajul acestei metode este că, cu doze unice, oamenii sănătoși sunt mai puțin expuși la medicament.

Cu toate acestea, concentrația substanței medicamentoase trebuie monitorizată cel puțin timp de trei jumătăți de perioade ale prezenței sale în organism (sau mai mult). Cu căile extravasculare de administrare a medicamentului, este necesar să se stabilească timpul (t max.) pentru atingerea concentrației maxime - C max.

Pentru a construi o curbă C = f (t) a dependenței concentrației de substanțe din sânge în timp, este necesar să se obțină cel puțin trei puncte pe ramurile ascendente și același număr pe ramurile descendente ale curbei. Prin urmare, este necesar un număr mare de probe de sânge, ceea ce reprezintă un anumit inconvenient pentru persoanele care participă la experiment.

S x și Dx - aria de sub curbă și doza substanței de testat în forma de dozare testată;

S c și D C sunt aria de sub curbă și doza aceleiași substanțe într-o formă de dozare standard.

Figura 5.2

Dependența de timp a concentrației de substanțe din sânge.

Metodele analitice specifice și foarte sensibile sunt esențiale pentru studiile de biodisponibilitate a dozei unice. De asemenea, este necesară cunoașterea detaliată a caracteristicilor farmacocinetice ale substanței medicamentoase. Această metodă poate să nu fie adecvată în cazurile în care substanța medicamentoasă are proprietăți farmacocinetice complexe. De exemplu, atunci când excreția în bilă este însoțită de reabsorbția medicamentului, ceea ce duce la circulația acestuia în ficat.

STUDII DE DOZE REPETE.

În unele cazuri, în special pentru a evalua corect gradul de biodisponibilitate a medicamentelor destinate utilizării pe termen lung, se efectuează un studiu cu doze repetate.

Această metodă este de preferat într-un cadru clinic, unde se efectuează studii pe pacienții care primesc medicamentul în mod regulat, în funcție de cursul tratamentului. În esență, pacientul este tratat cu un medicament, a cărui eficacitate este monitorizată de conținutul său în fluide biologice.

Probele pentru analiză folosind această metodă pot fi obținute numai după ce s-a atins o concentrație stabilă a substanței în sânge. Se realizează de obicei după 5-10 doze și depinde de timpul de înjumătățire al substanței în organism. După atingerea unei concentrații stabile a unei substanțe în sânge, timpul pentru a atinge concentrația maximă devine constant. În acest caz, se determină concentrația maximă pentru o formă de dozare standard și apoi, după un interval de timp stabilit, se prescrie substanța din forma de dozare de testat și se determină și concentrația maximă a acesteia în sânge.

Gradul de biodisponibilitate se calculează folosind formula:

, Unde:

C x este concentrația maximă pentru medicamentul de testat;

C st - concentrația maximă pentru medicamentul standard;

D x și D c ​​– doze de medicamente corespunzătoare;

Tx și Tc - timpul până la atingerea concentrației maxime după administrarea studiului și a formelor de dozare standard.

Gradul de biodisponibilitate aici poate fi calculat și folosind aria de sub curbă sau valorile concentrației maxime. Aria de sub curbă, în acest caz, este măsurată în timpul unui singur interval de dozare, după ce a fost atinsă o concentrație la starea de echilibru.

Partea pozitivă a metodei de prescriere a dozelor repetate de substanțe este conținutul relativ ridicat de substanță în sânge, ceea ce facilitează determinările analitice și mărește acuratețea acestora.

STUDII PENTRU DETERMINAREA CONȚINUTULUI UNEI SUBSTANȚE EXCRETATE ÎN URINĂ SAU METABOLIȚII SAI.

Determinarea gradului de biodisponibilitate pe baza conținutului unei substanțe excretate în urină necesită îndeplinirea unui număr de condiții:

1) eliberarea a cel puțin unei părți din substanță neschimbată;

2) golirea completă și temeinică a vezicii urinare la fiecare recoltare de probe;

3) Timpul de colectare a urinei, de regulă, este egal cu 7-10 jumătăți de timp ale medicamentului care se află în organism. În această perioadă, 99,9% din substanța medicamentoasă administrată este eliberată din organism. Eșantionarea cea mai frecventă pentru analiză este de dorit, deoarece aceasta vă permite să determinați mai precis concentrația unei substanțe; gradul de biodisponibilitate este calculat folosind formula:

, Unde:

B este cantitatea de substanță nemodificată excretată în urină după administrarea formelor de dozare din studiu (x) și standard (c);

D x și D c sunt dozele medicamentelor corespunzătoare.

DETERMINAREA RATELOR DE ABSORBȚIE A SUBSTANȚELOR MEDICAMENTE. ELEMENTE DE MODELARE FARMACOCINETICĂ.

Metodele existente pentru evaluarea ratei de absorbție a medicamentelor se bazează pe presupunerea cineticii liniare a tuturor proceselor de intrare, transfer și eliminare a medicamentelor în organism.

Cea mai simplă metodă de determinare a constantei vitezei de absorbție este metoda Dost (1953), bazată pe utilizarea relației dintre constantele de eliminare și absorbție și timpul de concentrație maximă pe curba farmacocinetică.

, Unde:

e - baza logaritmului natural = 2,71828...;

t max este timpul pentru a atinge nivelul maxim de concentrație al unei substanțe în organism.

Pentru această formulă, a fost compilat un tabel special al dependenței produsului K el ·t max și funcției E, care este apoi calculat folosind formula:

Prin urmare, K soare = K el · E

Fragment din tabel și exemplu de calcul.

Deci, dacă K el = 0,456 și t max = 2 ore, atunci produsul lor = 0,912. Conform tabelului, aceasta corespunde valorii funcției E 2.5. Substituind această valoare în ecuație: K sun = K el · E = 0,456 2,5 = 1,1400 h -1 ;

Următoarea formulă a fost de asemenea propusă pentru calcularea constantei de aspirație (pe baza unui model dintr-o singură parte; Saunders, Natunen, 1973)

, Unde:

C max - concentrația maximă stabilită după timpul t max;

C o este concentrația unei substanțe în organism la momentul zero, presupunând că întreaga substanță (doza) pătrunde în organism și este distribuită instantaneu în sânge, organe și țesuturi.

Calculul acestor valori, numite parametri farmacocinetici, se realizează folosind o metodă grafică simplă. În acest scop, se construiește o curbă farmacocinetică în așa-numitul sistem de coordonate semilogaritmice. Pe axa ordonatelor graficăm valorile logСt - valorile stabilite experimental ale concentrației unei substanțe într-un fluid biologic pentru timpul t, iar pe axa absciselor - timpul pentru a atinge această concentrație în valori naturale (secunde, minute sau ore). Segmentul axei ordonatelor tăiat de continuarea (în grafic este o linie întreruptă) a curbei liniarizate dă valoarea C o , iar tangenta unghiului de înclinare a curbei liniarizate la axa absciselor este egală numeric la constanta de eliminare. tgω=K el 0,4343

Pe baza valorilor găsite ale constantei de eliminare și ale valorii C o, se pot calcula o serie de alți parametri farmacocinetici pentru modelul dintr-o singură parte.

Volumul de distribuție V este volumul condiționat de lichid necesar pentru a dizolva întreaga doză de substanță administrată până la obținerea unei concentrații egale cu C o. Dimensiuni - ml, l.

Clearance-ul general (clearance-ul plasmatic) CI t este un parametru care caracterizează rata de „curățare” a organismului (plasmă sanguină) dintr-o substanță medicamentoasă pe unitatea de timp. Dimensiune - ml/min, l/oră.

Perioada de semieliminare (semi-existență) T1/2 sau t1/2 este timpul eliminării din organism a jumătate din doza de substanță administrată și absorbită.

Aria de sub curba farmacocinetică AUC 0-¥

sau

Aceasta este aria figurii de pe grafic delimitată de curba farmacocinetică și de axa x.

Nivelul adevărat al concentrației maxime Cmax a unei substanțe din organism și timpul necesar pentru a-l atinge tmax sunt calculate din ecuația:

Din această ecuație rezultă că timpul pentru atingerea nivelului maxim al unei substanțe în organism nu depinde de doză și este determinat doar de raportul dintre constantele de absorbție și eliminare.

Valoarea maximă a concentrației se găsește folosind ecuația:

Determinarea parametrilor farmacocinetici și, în special, a constantelor vitezei de absorbție pentru un model din două părți este luată în considerare în cursul farmacoterapiei

Determinarea parametrilor PD, BD și farmacocineticii sunt de obicei efectuate în procesul de dezvoltare sau îmbunătățire a unui medicament, cu o evaluare comparativă a aceluiași medicament produs la diferite întreprinderi, pentru a monitoriza constant calitatea și stabilitatea medicamentelor.

Stabilirea biodisponibilității medicamentelor are o importanță enormă farmaceutică, clinică și economică.

Să luăm în considerare materialele asupra influenței diverșilor factori variabili asupra parametrilor de biodisponibilitate farmaceutică.

FORME DE DOZARE ȘI IMPORTANȚA LOR ÎN CREȘTEREA DISPONIBILIȚII FARMACEUTICE ȘI BIOLOGICE

Soluțiile apoase sub formă de amestecuri, siropuri, elixiruri etc., de regulă, au cea mai mare disponibilitate farmaceutică și biologică a ingredientelor active. Pentru a crește BD a anumitor tipuri de forme de dozare lichide, cantitatea și natura stabilizatorilor introduși, corectorii de gust, culoare și miros sunt strict reglementate.

Suspensiile lichide microcristaline administrate oral (dimensiunea particulelor mai mică de 5 microni) sunt de asemenea caracterizate prin biodisponibilitate ridicată. Nu este fără motiv că soluțiile apoase și suspensiile microcristaline sunt utilizate ca forme de dozare standard atunci când se determină gradul de absorbție.

Capsulele au un avantaj față de tablete, deoarece oferă o disponibilitate farmaceutică și biologică mai mare a substanțelor medicamentoase incluse. Viteza și gradul de absorbție a substanțelor din capsule este foarte influențată de dimensiunea particulelor ingredientului plasat în capsulă și de natura materialelor de umplutură (alunecare, colorare etc.) utilizate de obicei pentru a îmbunătăți ambalarea componentelor vrac în capsule.

Potrivit lui Zak A.F. (1987) capsulele de rifampicină de 150 mg, fabricate de diverse companii, diferă în rata de tranziție a antibioticului în soluție de 2-10 ori. Comparând biodisponibilitatea capsulelor de rifampicină produse de companiile A și D, s-a constatat că cantitatea de antibiotic din sângele voluntarilor pe parcursul a 10 ore de observație după administrarea capsulelor de la compania A a fost de 2,2 ori mai mare decât după administrarea capsulelor de la compania D. Nivelurile maxime de rifampicină în primul caz au fost determinate după 117 minute și au fost egale cu 0,87 μg/ml, în al doilea - după 151 de minute și au fost egale cu 0,46 μg/ml.

Tabletele preparate prin compresie pot varia semnificativ în disponibilitatea farmaceutică și biologică a substanțelor incluse, deoarece compoziția și cantitatea de excipienți, starea fizică a ingredientelor, caracteristicile tehnologiei (tipuri de granulare, presiune de presare etc.), care determină proprietățile fizice și mecanice ale tabletelor, pot modifica semnificativ atât rata de eliberare și absorbție, cât și cantitatea totală de substanță care ajunge în sânge.

Astfel, având în vedere identitatea compoziției, s-a constatat că biodisponibilitatea acidului salicilic și a fenobarbitalului în tablete depindea de mărimea presiunii de presare; amidopirină, algină - în funcție de tipul de granulație; prednisolon, fenacetin - din natura lichidului de granulare; griseofulvină și chinidină - pe materialul dispozitivului de presare (unel de presare) al mașinii de precizie pentru tablete și, în sfârșit, parametrii biodisponibilității fenilbutazonei și chinidinei sub formă de tablete au depins de viteza de funcționare a mașinii de tablete, apăsând sau stoarcerea completă a aerului din masa presată.

Uneori este dificil de înțeles complexul complex de influență reciprocă a diferiților factori asupra biodisponibilității substanțelor sub formă de tablete. Cu toate acestea, în multe cazuri este posibil să se determine cu exactitate influența factorilor specifici asupra parametrilor de biodisponibilitate. În primul rând, aceasta se referă la cele mai importante două etape ale procesului de tabletare - granularea și presarea.

Etapa de granulare umedă este cea mai responsabilă pentru modificarea proprietăților fizice și mecanice ale tabletelor și a stabilității chimice a componentelor. Utilizarea adezivelor, alunecării, slăbirii substanțelor auxiliare în această etapă, amestecarea, contactul masei umede cu un număr mare de suprafețe metalice și, în sfârșit, o schimbare a temperaturii în timpul uscării granulelor - toate acestea pot provoca transformări polimorfe ale medicamentelor. substanțe cu o modificare ulterioară a parametrilor biodisponibilității lor.

Astfel, viteza și gradul de absorbție a salicilatului de sodiu în tractul gastrointestinal variază semnificativ în funcție de tipul de granulare sau metoda de tabletare utilizată la producerea tabletelor. Cu granularea umedă, cinetica de absorbție a salicilatului de sodiu se caracterizează printr-o creștere lentă a concentrației de salicilați în sânge, care nici măcar nu atinge concentrația minimă efectivă (MEC). În același timp, din tabletele obținute prin compresie directă se remarcă absorbția rapidă și completă a salicilatului de sodiu.

Ca și în cazul oricărei metode de granulare, procesul de granulare umedă permite diferite transformări ale substanțelor medicinale - reacții de hidroliză, oxidare etc., ceea ce duce la o modificare a biodisponibilității. Un exemplu este informația despre tabletele cu alcaloizi rauwolfia. Granularea umedă duce la distrugerea parțială și biodisponibilitatea lor sub formă de tablete este redusă cu aproape 20% față de tabletele obținute prin compresie directă.

Presiunea de compresie afectează în mod semnificativ natura conexiunii dintre particulele din tabletă, dimensiunea acestor particule, posibilitatea transformărilor polimorfe și, prin urmare, poate modifica semnificativ nu numai disponibilitatea farmaceutică, ci și parametrii farmacocinetici și biodisponibilitatea. Prezența unor agregate mari sau durabile de particule de substanțe medicinale care sunt inaccesibile conținutului tractului gastrointestinal afectează în cele din urmă intensitatea dizolvării, absorbției și nivelul de concentrație al substanței în sânge.

Astfel, la presiuni semnificative de presare, se formează aglomerate mari de acid acetilsalicilic, duritatea tabletelor crește și timpul de solubilitate (eliberare) al substanței scade. Și o scădere a solubilității medicamentelor slab solubile afectează negativ biodisponibilitatea acestora.

Conform datelor (Welling, I960) ale studiilor biofarmaceutice din 6 clinici americane (statul New York), s-a observat o creștere a incidenței accidentelor vasculare cerebrale după ce au început să utilizeze tablete cu fentanil (analgezic) de la alt producător. S-a dovedit că acest fenomen este asociat cu o modificare a biodisponibilității noilor tablete din cauza unei modificări a naturii excipientului și a presiunii de compresie a cristalelor de fentanil zdrobite.

Mulți cercetători au arătat că tabletele de digoxină disponibile comercial în străinătate, fabricate folosind diferite tehnologii folosind diferiți excipienți și tipuri de granulare, pot varia foarte semnificativ în biodisponibilitate - de la 20% la 70%. Problema biodisponibilității tabletelor de digoxină s-a dovedit a fi atât de acută încât în ​​SUA, după cercetări biofarmaceutice, vânzarea de tablete de la aproximativ 40 de companii producătoare a fost interzisă, deoarece parametrii lor de biodisponibilitate s-au dovedit a fi foarte scăzuti. Apropo, tabletele de digoxină produse în CSI s-au dovedit a fi la nivelul celor mai bune probe din lume în ceea ce privește biodisponibilitatea (Kholodov L.E. și colab., 1982).

Selecția irațională a factorilor variabili (tehnologici) în producția de tablete poate determina o creștere a efectelor secundare inerente unei anumite substanțe medicamentoase. Astfel, în cazul acidului acetilsalicilic, care, după cum se știe, provoacă sângerare gastrică și intestinală la administrare orală, cea mai semnificativă sângerare este 2; 3 ml zilnic timp de 7 zile se notează după prescrierea tabletelor comprimate fără aditivi tampon, iar pentru așa-numitul „tampon” - doar 0,3 ml.

Pentru țara noastră, problema bioechivalenței medicamentelor comprimate nu este la fel de relevantă ca în străinătate, deoarece tabletele cu același nume sunt produse de una sau mai puțin des două sau trei întreprinderi conform acelorași reglementări tehnologice. Prin urmare, produsele se dovedesc a fi omogene din toate punctele de vedere, inclusiv biodisponibilitatea.

La îmbunătățirea tehnologiei, la înlocuirea unor excipienți cu alții etc., se efectuează studii obligatorii privind biodisponibilitatea substanțelor din tablete. De exemplu, la producerea comprimatelor de nitroglicerină prin metoda de triturare, biodisponibilitatea a devenit de 2,1 ori mai mare decât cea a tabletelor obținute folosind tehnologia anterioară, iar timpul pentru atingerea concentrației maxime în sânge a fost deja de 30 de minute (anterior 3 ore), ( Lepakhin V.K., şi colab., 1982).

În străinătate, cele mai semnificative diferențe în biodisponibilitatea substanțelor sub formă de tablete s-au constatat, pe lângă digoxină, pentru cloramfenicol, oxitetraciclină, tetraciclină, hidroclorotiazidă, teofilină, riboflavină și altele.

Prin urmare, la achiziționarea pentru import sau reproducere a tehnologiei tabletelor sub licențe, este și necesitatea stabilirii unor parametri de biodisponibilitate farmaceutică și mai ales. Ca exemplu, prezentăm rezultatele unui studiu (Kholodov L.E. et al., 1982) privind biodisponibilitatea substanței anti-sclerotice 2,6-piridin-dimetanol-bismetilcarbamat din tabletele sale analoge de 0,25: parmidină (îmbunătățirea microcirculației în ateroscleroza creierului și a vaselor cardiace) (Rusia), angina (Japonia) și prodectina (Ungaria). S-a stabilit că concentrația substanței în serul sanguin atunci când se administrează parmidină și anginină este aproximativ aceeași, în timp ce administrarea de prodectină duce la aproximativ jumătate din concentrație. Concentrația inițială aparentă C0 și aria de sub curba concentrație-timp pentru parmidină și anginină nu diferă semnificativ și sunt aproximativ de două ori mai mari decât pentru prodectină. Pe baza datelor obținute, s-a ajuns la concluzia că biodisponibilitatea 2,6-piridin-dimetanol-bismetilcarbamatului atunci când se administrează Prodectin (tablete de la VNR) este de aproximativ 2 ori mai mică decât în ​​cazul tabletelor de parmidină și anginină.

Forme de dozare rectale - supozitoare, ZhRK, microclisme și altele. Studiile biofarmaceutice și farmacocinetice aprofundate au stabilit avantaje semnificative ale administrării rectale a diferitelor medicamente cu substanțe aparținând aproape tuturor grupelor farmacologice cunoscute.

Astfel, pentru prevenirea postoperatorie a tromboembolismului sunt recomandate supozitoare cu butadionă, a căror administrare asigură un nivel mai ridicat al substanței în sânge și o scădere a numărului de efecte secundare ale acestei substanțe decât după administrarea orală de comprimate (Thuele et al. ., 1981).

Administrarea rectală de indometacină și fenilbutazonă asigură, pe lângă biodisponibilitatea ridicată, prelungirea acțiunii acestor medicamente antiinflamatoare (Tentsova L.I., 1974; Reinicre 1984-85).

Administrarea rectală de clorhidrat de morfină în doză de 0,3 mg/kg la femei înainte de operațiile ginecologice din punct de vedere al biodisponibilității și eficacității nu este inferioară injecțiilor intramusculare cu această substanță (Westerling I984).

Formele de dozare rectale cu preparate cu glicozide cardiace prezintă un interes excepțional în cazurile de disfuncție semnificativă a sistemului cardiovascular. Supozitoarele, microclismele și rectoaerosolii asigură nu numai livrarea rapidă a ingredientelor active în organism, dar ajută și la reducerea efectelor secundare nedorite ale acestora.

Astfel, strofantina și korgliconul din supozitoare rectale (Peshekhonova L.L., 1982-84) au valori de biodisponibilitate foarte mari, în timp ce există o reducere semnificativă a efectelor lor secundare nedorite, caracteristice medicamentelor injectabile.

O atenție deosebită trebuie acordată stabilirii parametrilor biodisponibilității substanței în forme de dozare rectală pentru inducerea anesteziei la copii. O serie de autori observă o biodisponibilitate mai mare a flunitrazepamului în supozitoare rectale comparativ cu injecția intramusculară. S-a stabilit că premedicația rectală cu flunitrazepam asigură o bună adaptare a copiilor la anestezie, fără efecte secundare.

Sunt descrise rezultatele premedicării cu succes la copii cu compoziții de tranchilizante și barbiturice sub formă de supozitoare și microclisme.

Tipul de bază pentru supozitoare, natura surfactantului utilizat, starea fizică a substanței medicamentoase administrate (soluție, suspensie, emulsie), intensitatea și tipul prelucrării tehnologice (topire, turnare, presare etc.) au un impact semnificativ. nu numai asupra vitezei și completității absorbției diferitelor substanțe din formele de dozare rectale, ci și asupra nivelului de efecte secundare caracteristice anumitor substanțe.

Există o influență semnificativă a naturii bazei de supozitoare asupra disponibilității farmaceutice și biologice a aminofilinei, aminofilinei, diprofilinei, paracetamolului și a altor substanțe din supozitoare. Mai mult, biodisponibilitatea paracetamolului sub formă de supozitoare poate varia de la 68% la 87% în funcție de tehnologia utilizată și de baza supozitoarelor (Feldman, 1985). Pentru acidul acetilsalicilic, o scădere a nivelului de eliminare în urină este clar vizibilă după administrarea pacienților supozitoare care conțin cristale mari din această substanță acoperite cu o înveliș protector.

Unguentele sunt cea mai comună formă de dozare în practica dermatologică. Prin introducerea de substanțe medicinale în diverse baze, folosind diverși excipienți (solubilizatori, dispersanți, agenți tensioactivi, DMSO etc.), este posibilă creșterea bruscă a intensității (viteza și gradul) de absorbție a substanțelor medicamentoase sau, dimpotrivă, reducerea semnificativă a acesteia.

Astfel, substanțele sulfonamide au cel mai mare efect terapeutic atunci când sunt introduse în baze de unguent în emulsie. Prin adăugarea de Tween-80, este posibilă creșterea absorbției norsulfazolului din baza de unguent (vaselină) de la 0,3% la 16,6%. Adăugarea diverșilor agenți tensioactivi neionici poate crește dramatic efectul bactericid al unguentelor cu fenol, unele antibiotice și sulfonamide.

Studiile biofarmaceutice ale unguentelor cu fenchisol și unguent Butamedrol dezvoltate la Departamentul de Tehnologia Medicamentului al ZSMU au confirmat dependența semnificativă a biodisponibilității ingredientelor active din unguente de natura bazei de unguent. Baza de unguent cu oxid de polietilenă nu numai că a oferit o eliberare intensivă a ingredientelor, dar a contribuit și la un nivel semnificativ mai ridicat de biodisponibilitate a chinazopirinei și butadionei în comparație cu alte baze hidrofile și hidrofobe. Când se compară unguentul importat „Butadione” (VNR) și unguentul „Butamedrol” dezvoltat la departament (L.A. Puchkan), s-a stabilit în mod fiabil că în ceea ce privește puterea efectului antiinflamator, datorită alegerii bazate științific a purtătorul, acesta din urmă este de 1,5 ori superior drogului importat - de 2,1 ori.

Stanoeva L. et al. a confirmat influența semnificativă a naturii bazei de unguent asupra biodisponibilității lactatului de etacridină sub formă de unguent, o serie de autori au stabilit influența bazei de unguent asupra biodisponibilității dexametazonei (Moes-Henschel 1985), acidului salicilic etc.

De exemplu, cu aceeași doză de panakaine anestezic în unguent, puterea efectului analgezic al unguentului cu acesta, în funcție de natura bazei, a variat de la 10 la 30 de ori.

Astfel, într-un experiment biofarmaceutic s-a stabilit influența asupra parametrilor disponibilității farmaceutice și biologice și a tipului formelor de dozare. Gradul de influență a formei de dozare asupra proceselor de eliberare și absorbție este determinat de compoziția sa, starea fizică a componentelor, caracteristicile tehnologice ale preparării și alți factori variabili, ceea ce este evident mai ales pentru formele de dozare simulate. Potrivit lui Gibaldi (1980), în ceea ce privește disponibilitatea farmaceutică, toate formele de dozare principale pot fi aranjate în următoarea ordine: soluții > suspensii microcristaline > RLF > capsule > comprimate > comprimate filmate.

Algoritm pentru determinarea posibilității de formare a izomerilor substanțelor organice

Metode alternative în studiile toxicologice ale substanțelor chimice. Probanții sunt voluntari și șosete cu experiență.

Antibioticele sunt substanțe chimice produse de microorganisme care au capacitatea de a ucide bacteriile și alți microbi sau de a le suprima activitatea.

Biotransformare (metabolism)- modificări în structura chimică a substanțelor medicamentoase și proprietățile lor fizico-chimice sub influența enzimelor organismului. Doar compușii ionizați foarte hidrofili sunt eliberați neschimbați. Dintre substanțele lipofile, excepția este anestezia prin inhalare, a cărei parte principală nu intră în reacții chimice în organism. Sunt excretați de plămâni în aceeași formă în care au fost introduși.

Multe enzime iau parte la biotransformarea substanțelor medicinale, dintre care cel mai important rol îl au enzimele microzomale hepatice. Ei metabolizează compuși lipofili străini organismului, transformându-i în alții mai hidrofili. Nu au specificitate de substrat. Esențiale sunt și enzimele nemicrosomale de diverse localizări, mai ales în cazurile de biotransformare a substanțelor hidrofile.

Există două căi principale pentru transformarea medicamentelor: transformarea metabolică și conjugarea. Transformarea metabolică este transformarea substanțelor prin oxidare, reducere și hidroliză. Codeina, fenacetina, clorpromazina și histamina sunt supuse oxidării. Oxidarea are loc din cauza oxidazelor microzomale cu acțiune mixtă cu participarea NADP, oxigen și citocrom P-450.

Levomicetina, hidratul de cloral și nitrazepamul sunt supuse refacerii. Acest lucru se întâmplă sub influența sistemelor nitro- și azidoreductazei. Esterii (atropină, acid acetilsalicilic, novocaină) și amidele (novocainamidă) sunt hidrolizați cu participarea esterazelor, amilazelor, fosfatazelor etc.

Conjugarea este un proces de biosinteză însoțit de adăugarea unui număr de grupe chimice sau molecule de compuși endogeni la o substanță medicamentoasă sau metaboliții săi. Așa se metilează substanțele (histamină, catecolamine), acetilarea lor (sulfonamide), interacțiunea cu acidul glucuronic (morfina), sulfații (cloramfenicol, fenol), glutationul (paracetamol).

În procesele de conjugare sunt implicate multe enzime: glucuraniltransferaza, sulfo-, metil-, glutationil-s-transferaza etc.

Conjugarea poate fi singura modalitate de transformare a substanțelor sau de a urma transformarea metabolică.

În timpul biotransformării, substanțele se transformă în metaboliți și conjugați mai polari și mai solubili. Acest lucru favorizează transformările lor chimice ulterioare și, de asemenea, promovează eliminarea lor din organism. Se știe că compușii hidrofili sunt excretați de rinichi, în timp ce compușii lipofili sunt în mare parte reabsorbiți în tubii renali. Ca urmare a biotransformării, substanțele medicinale își pierd activitatea biologică. Astfel, aceste procese limitează în timp acțiunea substanțelor. În patologia ficatului, însoțită de o scădere a activității enzimelor microzomale, crește durata de acțiune a unui număr de substanțe.

În unele cazuri, transformările chimice ale substanțelor medicinale din organism pot duce la o creștere a activității compușilor rezultați (imisină).< дезипрамин), повышению токсичности (фенацетин < фенетидин), изменению характера действия (одним из метаболитов антидепрессанта ипразида является изониазид, обладающий противотуберкулезной активностью), а также превращению одного активного соединения в другое (кодеин частично превращается в морфин).

Unele medicamente sunt complet distruse în organism, dar cele mai multe sunt excretate sub formă de diverși compuși sau în formă naturală. . Eliberarea de substanțe efectuate cu ajutorul organelor care au unul sau altul tip de activitate exocrina. Concentrația de substanțe din excretă în timpul excreției poate fi semnificativ mai mare decât în ​​plasma sanguină. Aceasta poate avea un efect terapeutic sau toxic asupra organelor excretoare. Cu cât o substanță este mai puternic adsorbită în țesuturi, cu atât mai lent este excretată din organism. Cea mai mare parte a substanțelor medicinale este eliberată în primele 3-5 ore, dar urmele unora dintre ele pot fi detectate după câteva zile.

Organul care joacă rolul principal în excreția medicamentelor este rinichii. Atât substanțele solubile, cât și cele insolubile sunt excretate prin urină: diverse săruri, preparate cu metale grele, compuși grași și aromatici, majoritatea alcaloizilor și glicozidelor, terpenele, camforul și uleiurile esențiale. Unele dintre ele (hexametilentetramină, camfor, amoniac etc.), atunci când sunt eliberate, pot avea un efect de vindecare asupra rinichilor. Al doilea loc în procesul de eliberare a substanțelor este ocupat de tractul gastrointestinal. Glandele salivare secretă ioduri, bromuri și multe metale grele. Canalul gastrointestinal secretă compuși de metale grele, preparate de arsenic, compuși aromatici, calciu, magneziu, unele glicozide și alcaloizi.

Cele mai multe substanțe volatile, gazoase și vaporoase (eter, cloroform, uleiuri esențiale, clorură de amoniu etc.) sunt eliberate de suprafața alveolelor pulmonare prin organele respiratorii. Datorită suprafeței mari a alveolelor pulmonare, a circulației sanguine semnificative în ele și a trecerii aerului prin plămâni, substanțele sunt eliberate rapid.

Glandele sudoripare și pielea secretă cantități mici de halogeni, metale grele, arsen, salicilați, fenol etc. În timpul alăptării, secreția unui număr de substanțe medicinale (insecticide, antibiotice, arsen și metale grele) de către glandele mamare poate fi de oarecare importanță practică

5. Biodisponibilitate(notat prin scrisoare F) în farmacocinetică și farmacologie - în sens larg, aceasta este cantitatea unei substanțe medicamentoase care ajunge la locul acțiunii sale în corpul uman sau animal (capacitatea medicamentului de a fi absorbit). Biodisponibilitatea este principalul indicator care caracterizează cantitatea de pierderi, adică cu cât biodisponibilitatea unei substanțe medicamentoase este mai mare, cu atât pierderile acesteia vor fi mai mici atunci când sunt absorbite și utilizate de organism.

Pentru a studia biodisponibilitatea medicamentelor sunt utilizate diferite metode. Cel mai adesea, se efectuează un studiu comparativ al modificărilor concentrațiilor unui medicament din studiu și al formelor standard de dozare în plasma sanguină și/sau urină.

De obicei, biodisponibilitatea este determinată de cantitatea de medicament din sânge, adică de cantitatea din doza administrată de medicament nemodificat care ajunge în circulația sistemică și care este una dintre cele mai importante caracteristici farmacocinetice ale medicamentului. Când este administrat intravenos, biodisponibilitatea medicamentului este de 100%. (Dar chiar și în acest caz, biodisponibilitatea poate fi redusă prin introducerea unui alt medicament). Dacă medicamentul este administrat pe alte căi (de exemplu, pe cale orală), biodisponibilitatea sa este redusă ca urmare a absorbției incomplete și a metabolismului de prim pasaj.

Biodisponibilitatea este, de asemenea, unul dintre parametrii esențiali utilizați în farmacocinetică, luați în considerare la calcularea regimurilor de dozare pentru alte căi de administrare a medicamentului decât intravenos. Prin determinarea biodisponibilității unui medicament, caracterizăm cantitatea de substanță activă terapeutic care a ajuns în fluxul sanguin sistemic și devine disponibilă la locul acțiunii sale.

Biodisponibilitate absolută este raportul dintre biodisponibilitatea, definită ca aria de sub curba concentrație-timp (ASC), a unei substanțe medicamentoase active în circulația sistemică după administrare pe altă cale decât intravenoasă (oral, rectal, transdermic, subcutanat) și biodisponibilitatea a aceleiaşi substanţe medicamentoase obţinute după administrarea intravenoasă. Cantitatea de medicament absorbită după administrarea non-intravenoasă este doar o fracțiune din cantitatea de medicament care a fost absorbită după administrarea intravenoasă.

O astfel de comparație este posibilă numai după compararea dozelor, dacă au fost utilizate doze diferite pentru diferite căi de administrare. Rezultă că fiecare ASC este ajustată prin împărțirea dozei adecvate.

Pentru a determina biodisponibilitatea absolută a unui anumit medicament, se efectuează un studiu farmacocinetic pentru a obține un grafic al concentrației medicamentului în funcție de timp pentru administrarea intravenoasă și non-intravenoasă. Cu alte cuvinte, biodisponibilitatea absolută este ASC pentru doza ajustată atunci când ASC obţinută pentru administrarea non-intravenoasă este împărţită la ASC obţinută după administrarea intravenoasă (IV). Formula pentru calcularea valorii F pentru un anumit medicament administrat oral este următoarea.

[AUC] de * DOZA IV

F= ───────────────

[AUC] IV * DOZA de

Un medicament administrat intravenos are o valoare de biodisponibilitate de 1 (F=1), în timp ce un medicament administrat pe alte căi are o valoare de biodisponibilitate absolută mai mică de unu.

Biodisponibilitate relativă- aceasta este ASC a unui anumit medicament, comparabilă cu o altă formă de prescripție a aceluiași medicament, acceptată ca standard sau introdusă în organism într-un mod diferit. Când standardul reprezintă un medicament administrat intravenos, avem de-a face cu biodisponibilitate absolută.

[AUC] de * DOZA IV

biodisponibilitate relativă= ───────────────

[AUC] IV * DOZA de

Pentru a determina biodisponibilitatea relativă, pot fi utilizate date privind nivelul medicamentului în sânge sau excreția acestuia în urină după o singură administrare sau repetată. Fiabilitatea rezultatelor obținute crește semnificativ atunci când se utilizează o metodă de cercetare încrucișată, deoarece aceasta elimină diferențele asociate cu influența stării fiziologice și patologice a organismului asupra biodisponibilității substanței medicamentoase.

Factorii care afectează biodisponibilitatea. Biodisponibilitatea absolută a anumitor medicamente administrate pe cale nevasculară este de obicei mai mică decât unitatea (F ‹ 1,0). Diferiți factori fiziologici reduc biodisponibilitatea medicamentelor înainte ca acestea să intre în circulația sistemică. Acești factori includ:

proprietățile fizice ale medicamentului, în special hidrofobicitatea, gradul de disociere în ioni, solubilitatea),

forme de dozare ale medicamentului (eliberare imediată, utilizarea excipienților, metode de producție, eliberare modificată - întârziată, prelungită sau prelungită,

dacă medicamentul a fost administrat pe stomacul gol sau după masă,

diferențe în timpul zilei,

rata de golire gastrica,

inducerea/inhibarea de către alte medicamente sau alimente:

• interacțiunea cu alte medicamente (antiacide, alcool, nicotină),

  interacțiunea cu anumite produse alimentare (suc de grepfrut, pomelo, suc de afine).

proteine ​​purtătoare, substrat pentru proteina purtătoare (de exemplu, glicoproteina P).

starea tractului gastrointestinal, funcția și morfologia acestuia.

Inducerea de către enzime se manifestă ca o creștere a ratei metabolice, de exemplu, fenitoina (un medicament antiepileptic) induce citocromii CYP1A2, CYP2C9, CYP2C19 și CYP3A4.

Inhibarea enzimatică se caracterizează printr-o scădere a ratei metabolice. De exemplu, sucul de grepfrut inhibă funcția CYP3A → aceasta este însoțită de o creștere a concentrației de nifedipină.

Majoritatea substanțelor medicinale din organism suferă transformări (biotransformare). Se face distincție între transformarea metabolică (oxidare, reducere, hidroliză) și conjugare (acetilare, metilare, formare de compuși cu acid glucuronic etc.). În consecință, produșii de transformare se numesc metaboliți și conjugați. De obicei, o substanță suferă mai întâi transformare metabolică și apoi conjugare. Metaboliții, de regulă, sunt mai puțin activi decât compușii de bază, dar uneori sunt mai activi (mai toxici) decât substanțele de bază. Conjugatele sunt de obicei inactive.

Majoritatea medicamentelor suferă biotransformare în ficat sub influența enzimelor localizate în reticulul endoplasmatic al celulelor hepatice și numite enzime microzomale (în principal izoenzime citocrom P-450).

Aceste enzime acționează asupra substanțelor lipofile nepolare, transformându-le în compuși polari hidrofili care sunt mai ușor excretați din organism. Activitatea enzimelor microzomale depinde de sex, vârstă, boli hepatice și efectul anumitor medicamente.

Astfel, la bărbați activitatea enzimelor microzomale este puțin mai mare decât la femei (sinteza acestor enzime este stimulată de hormonii sexuali masculini). Prin urmare, bărbații sunt mai rezistenți la acțiunea multor substanțe farmacologice.

La nou-născuți, sistemul de enzime microzomale este imperfect, prin urmare, o serie de medicamente (de exemplu, cloramfenicol) nu sunt recomandate a fi prescrise în primele săptămâni de viață din cauza efectului lor toxic pronunțat.

Activitatea enzimelor microzomale hepatice scade la bătrânețe, așa că multe medicamente sunt prescrise persoanelor de peste 60 de ani în doze mai mici comparativ cu persoanele de vârstă mijlocie.

În bolile hepatice, activitatea enzimelor microzomale poate scădea, biotransformarea medicamentelor încetinește, iar efectul acestora se intensifică și se prelungește.

Sunt cunoscute substanțe medicinale care induc sinteza enzimelor hepatice microzomale, de exemplu, fenobarbital, griseofulvina, rifampicina. Inducerea sintezei enzimelor microzomale la utilizarea acestor substanțe medicinale se dezvoltă treptat (în aproximativ 2 săptămâni). Atunci când alte medicamente (de exemplu, glucocorticoizi, contraceptive orale) sunt prescrise simultan, efectul acestora din urmă poate fi slăbit.

Unele medicamente (cimetidină, cloramfenicol etc.) reduc activitatea enzimelor hepatice microzomale și, prin urmare, pot spori efectul altor medicamente.

Eliminare (excreție)

Majoritatea medicamentelor sunt excretate din organism prin rinichi neschimbate sau sub formă de produse de biotransformare. Substanțele pot pătrunde în tubii renali atunci când plasma sanguină este filtrată în glomeruli renali. Multe substanțe sunt secretate în lumenul tubilor proximali. Sistemele de transport care asigură această secreție nu sunt foarte specifice, astfel încât diferite substanțe pot concura pentru legarea de sistemele de transport. În acest caz, o substanță poate întârzia secreția altei substanțe și, astfel, poate întârzia îndepărtarea acesteia din organism. De exemplu, chinidina încetinește secreția de digoxină, crește concentrația de digoxină în plasma sanguină și poate apărea efectul toxic al digoxinei (aritmii etc.).

Substanțele nepolare lipofile din tubuli suferă absorbție inversă (reabsorbție) prin difuzie pasivă. Compușii polari hidrofili sunt slab reabsorbiți și excretați de rinichi.

Eliminarea (excreția) electroliților slabi este direct proporțională cu gradul de ionizare a acestora (compușii ionizați sunt puțin reabsorbiți). Prin urmare, pentru a accelera eliminarea compușilor acizi (de exemplu, derivați ai acidului barbituric, salicilați), reacția urinei trebuie schimbată în partea alcalină, iar pentru îndepărtarea bazelor, în partea acidă.

În plus, substanțele medicinale pot fi excretate prin tractul gastro-intestinal (excreție cu bilă), cu secrețiile de sudoripare, salivare, bronșice și alte glande. Medicamentele volatile sunt eliberate din organism prin plămâni cu aerul expirat.

La femei în timpul alăptării, substanțele medicinale pot fi secretate de glandele mamare și pot pătrunde în corpul bebelușului cu lapte. Prin urmare, mamelor care alăptează nu ar trebui să li se prescrie medicamente care pot afecta negativ copilul.

Biotransformarea și excreția medicamentelor sunt combinate cu termenul „eliminare”. Pentru a caracteriza eliminarea, se utilizează constanta de eliminare și perioada de înjumătățire.

Constanta de eliminare arată cât de mult dintr-o substanță este eliminată pe unitatea de timp.

Timpul de înjumătățire este timpul în care concentrația unei substanțe în plasma sanguină este redusă la jumătate.

Biotransformarea, sau metabolismul, este înțeleasă ca un complex de transformări fizico-chimice și biochimice ale medicamentelor, în timpul cărora se formează substanțe polare solubile în apă (metaboliți), care sunt mai ușor de eliminat din organism. În cele mai multe cazuri, metaboliții medicamentului sunt mai puțin activi biologic și mai puțin toxici decât compușii de bază. Cu toate acestea, biotransformarea unor substanțe duce la formarea de metaboliți care sunt mai activi în comparație cu substanțele introduse în organism.

Există două tipuri de reacții de metabolizare a medicamentelor în organism: nesintetice și sintetice. Reacțiile nesintetice ale metabolismului medicamentelor pot fi împărțite în două grupe: cele catalizate de enzimele reticulului endoplasmatic (microsomal) și cele catalizate de enzime de altă localizare (non-microsomal). Reacțiile nesintetice includ oxidarea, reducerea și hidroliza. Reacțiile sintetice se bazează pe conjugarea medicamentelor cu substraturi endogene (acid glucuronic, sulfați, glicină, glutation, grupări metil și apă). Combinația acestor substanțe cu medicamente are loc printr-un număr de grupe funcționale: hidroxil, carboxil, amină, epoxi. După ce reacția este finalizată, molecula de medicament devine mai polară și, prin urmare, mai ușor de îndepărtat din organism.

Toate medicamentele administrate pe cale orală trec prin ficat înainte de a intra în circulația sistemică, deci sunt împărțite în două grupe - cu clearance hepatic ridicat și scăzut. Substanțele medicamentoase din primul grup se caracterizează printr-un grad ridicat de extracție din sânge de către hepatocite.

Capacitatea ficatului de a metaboliza aceste medicamente depinde de rata fluxului sanguin. Clearance-ul hepatic al medicamentelor din al doilea grup nu depinde de viteza fluxului sanguin, ci de capacitatea sistemelor enzimatice ale ficatului care metabolizează aceste medicamente. Acestea din urmă pot avea un grad ridicat (difenină, chinidină, tolbutamidă) sau scăzut de legare la proteine ​​(teofilină, paracetamol).

Metabolismul substanțelor cu clearance hepatic scăzut și legare mare de proteine ​​depinde în primul rând de rata de legare a proteinelor lor și nu de rata fluxului sanguin în ficat.

Biotransformarea medicamentelor în organism este influențată de vârstă, sex, mediu, dietă, boli etc.

Ficatul este principalul organ al metabolismului medicamentelor, astfel încât orice stare patologică a acestuia afectează farmacocinetica medicamentelor. În ciroza hepatică, nu numai funcția hepatocitelor este afectată, ci și circulația sanguină a acesteia. În acest caz se modifică în special farmacocinetica și biodisponibilitatea medicamentelor cu clearance hepatic ridicat Creșterea biodisponibilității medicamentelor cu clearance hepatic ridicat atunci când sunt administrate oral de către pacienții cu ciroză hepatică se explică, pe de o parte, prin scăderea metabolismul, pe de altă parte, prin prezența anastomozelor portacavale prin care medicamentul intră în circulația sistemică, ocolind ficatul. Metabolismul medicamentelor cu clearance hepatic ridicat administrate intravenos este redus la pacienții cu ciroză, dar gradul acestei reduceri variază foarte mult. Fluctuația acestui parametru depinde cel mai probabil de capacitatea hepatocitelor de a metaboliza medicamentele, în funcție de natura fluxului sanguin în ficat. Metabolismul substanțelor cu clearance hepatic scăzut, cum ar fi teofilina și diazepamul, este de asemenea alterat în ciroză. În cazurile severe, când concentrația de albumină în sânge scade, metabolismul medicamentelor acide care se leagă activ la proteine ​​(de exemplu, fenitoină și tolbutamidă) este rearanjat, deoarece concentrația fracției libere a medicamentelor crește. În general, în bolile hepatice, clearance-ul medicamentului este de obicei scăzut și timpul de înjumătățire al medicamentului este crescut ca urmare a scăderii fluxului sanguin hepatic și a extracției de către hepatocite și a unui volum crescut de distribuție a medicamentului. La rândul său, o scădere a extracției medicamentului de către hepatocite se datorează unei scăderi a activității enzimelor microzomale. Există un grup mare de substanțe care sunt implicate în metabolismul hepatic, activând, suprimând și chiar distrugând cygochrome P 450. Acestea din urmă includ xycaină, sovcaină, bencaină, inderal, visken, eraldină etc. Mai semnificativ este grupul de substanțe care induc sinteza proteinelor enzimatice în ficat, aparent cu participarea NADPH.H 2 -citocrom P 450 reductază, citocrom P 420, N- și 0-demetilazele microzomilor, Mg2+, Ca2+, Ioni de Mn2+. Acestea sunt hexobarbital, fenobarbital, pentobarbital, fenilbutazonă, cofeină, etanol, nicotină, butadionă, antipsihotice, amidopirină, clorciclizină, difenhidramină, meprobamat, antidepresive triciclice, benzonal, chinină, cordiamină și multe pesticide care conțin clor. S-a demonstrat că glucuronil transferaza este implicată în activarea enzimelor hepatice de către aceste substanțe. În același timp, crește sinteza de ARN și proteine ​​microzomale. Inductorii îmbunătățesc nu numai metabolismul medicamentelor în ficat, ci și excreția lor în bilă. Mai mult, metabolismul nu numai al medicamentelor administrate împreună cu acestea este accelerat, ci și al inductorilor înșiși.

Biotransformare non-microzomală.

Deși enzimele non-microsomale sunt implicate în biotransformarea unui număr mic de medicamente, ele joacă totuși un rol important în metabolism. Toate tipurile de conjugare, cu excepția glucuronidei, reducerea și hidroliza medicamentelor, sunt catalizate de enzime non-microsomale. Astfel de reacții contribuie la biotransformarea unui număr de medicamente comune, inclusiv acid acetilsalicilic și sulfonamide. Biotransformarea non-microzomală a medicamentelor are loc în principal în ficat, dar are loc și în plasma sanguină și alte țesuturi.

Atunci când sunt administrate pe cale orală, medicamentele absorbite de mucoasa intestinală intră mai întâi în sistemul portal și abia apoi intră în circulația sistemică. În peretele intestinal apar deja reacții metabolice intense și numeroase (aproape toate reacțiile sintetice și nesintetice cunoscute). De exemplu, isadrina suferă conjugarea cu sulfați, hidralazina suferă acetilare. Unele medicamente sunt metabolizate de enzime nespecifice (peniciline, aminaze) sau bacterii intestinale (metotrexat, levodopa), care pot avea o mare importanță practică. Astfel, la unii pacienți, absorbția clorpromazinei este redusă la minimum datorită metabolismului său semnificativ în intestin. Este încă necesar să subliniem că principalele procese de biotransformare au loc în ficat.

Metabolizarea medicamentelor înainte ca acestea să intre în circulația sistemică în timp ce trec prin peretele tractului gastrointestinal și ficatul este numit „efectul de primă trecere”. Gradul de metabolizare de primă trecere a medicamentelor este determinat de capacitatea metabolică a enzimelor pentru un anumit medicament, rata reacțiilor metabolice și absorbția. Dacă un medicament este administrat oral într-o doză mică, iar capacitatea enzimatică și rata metabolică sunt semnificative, atunci cea mai mare parte a medicamentului este biotransformată, reducându-și astfel biodisponibilitatea. Pe măsură ce doza de medicament crește, sistemele enzimatice implicate în metabolismul de primă trecere pot deveni saturate și biodisponibilitatea medicamentului crește.

Eliminarea medicamentelor din organism.

Există mai multe modalități de îndepărtare (excreție) a medicamentelor și a metaboliților acestora din organism. Principalele includ excreția cu fecale și urină; mai puțin importantă este excreția cu aer, transpirație, salivă și lichid lacrimal.

Excreție în urină

Pentru a evalua rata de excreție a unui medicament în urină, se determină clearance-ul renal al acestuia:

Clr =

unde Cu este concentrația substanței în urină și Cp în plasmă (µg/ml sau ng/ml), iar V este rata debitului de urină (ml/min).

Medicamentele sunt excretate prin urină prin filtrare glomerulară și secreție tubulară. De mare importanță este și reabsorbția lor în tubii renali. Sângele care intră în rinichi este filtrat în glomeruli. În acest caz, substanțele medicinale pătrund prin peretele capilar în lumenul tubilor. Doar acea parte a medicamentului care se află în stare liberă este filtrată. Pe măsură ce trece prin tubuli, o parte din medicament este reabsorbită și returnată în plasma sanguină. Multe medicamente sunt secretate în mod activ de capilare și lichid peritubular în lumenul tubilor. În insuficiența renală, filtrarea glomerulară scade și eliminarea diferitelor medicamente este afectată, ceea ce duce la creșterea concentrației acestora în sânge. Doza de medicamente care sunt excretate prin urină trebuie redusă pe măsură ce uremia progresează. Secreția tubulară de acizi organici poate fi blocată de probenecid, ceea ce duce la creșterea timpului de înjumătățire al acestora. pH-ul urinei afecteaza excretia anumitor acizi si baze slabe de catre rinichi.Primii sunt excretati mai repede cand urina este alcalina, iar cei din urma cand urina este acida.

Excreție cu bilă. Din ficat, substanțele medicamentoase sub formă de metaboliți sau nemodificate intră în bilă pasiv sau cu ajutorul sistemelor active de transport. Ulterior, medicamentele sau metaboliții lor sunt excretați din organism în fecale. Sub influența enzimelor gastrointestinale sau a microflorei bacteriene, acestea pot fi transformate în alți compuși, care sunt reabsorbiți și livrați din nou la ficat, unde suferă un nou ciclu de transformări metabolice. Acest ciclu se numește circulație enterohepatică. Excreția medicamentelor cu bilă este influențată de greutatea moleculară a compușilor, de natura lor chimică, de starea hepatocitelor și a tractului biliar și de intensitatea legării medicamentelor de celulele hepatice.

Clearance-ul hepatic al medicamentelor poate fi determinat prin examinarea conținutului duodenal obținut cu ajutorul unei sonde. Gradul de excreție a medicamentelor cu bilă este deosebit de important de luat în considerare atunci când se tratează pacienții cu insuficiență hepatică, precum și boli inflamatorii ale tractului biliar.

Excreție cu lapte. Multe medicamente pot fi excretate în laptele matern. De obicei, concentrația de medicamente în laptele matern este prea scăzută pentru a avea un efect asupra nou-născutului. Cu toate acestea, în unele cazuri, cantitatea de medicament absorbită în lapte poate fi periculoasă pentru copil.

Laptele matern este puțin mai acid (pH7) decât plasma sanguină, astfel încât substanțele cu proprietăți de bază slabe care devin mai ionizate pe măsură ce pH-ul scade pot fi găsite în lapte la concentrații egale sau mai mari decât în ​​plasma sanguină. Medicamentele care nu sunt electroliți pătrund ușor în lapte, indiferent de pH-ul mediului.

Nu există informații despre siguranța multor medicamente pentru nou-născuți, așa că farmacoterapia la femeile care alăptează trebuie efectuată cu precauție extremă.