Biotransformácia liečivých látok. Faktory ovplyvňujúce aktivitu enzýmov biotransformácie liečiv Prechod pečeňou
V.G. Kukes, D.A. Sychev, G.V. Ramenskaya, I.V. Ignatiev
Človek je denne vystavený rôznym cudzorodým chemikáliám nazývaným „xenobiotiká“. Xenobiotiká vstupujú do ľudského tela cez pľúca, kožu a z tráviaceho traktu ako súčasť vzduchu, potravy, nápojov a liekov. Niektoré xenobiotiká nemajú žiadny vplyv na ľudský organizmus. Väčšina xenobiotík však môže vyvolať biologické reakcie. Telo reaguje na drogy rovnako ako na akékoľvek iné xenobiotikum. V tomto prípade sa drogy stávajú objektmi rôznych mechanizmov vplyvu na časť tela. To spravidla vedie k neutralizácii a eliminácii (odstráneniu) liekov. Niektoré, vo vode ľahko rozpustné, lieky sa vylučujú obličkami nezmenené, iné látky sú predtým vystavené pôsobeniu enzýmov, ktoré menia ich chemickú štruktúru. Biotransformácia je teda všeobecný pojem, ktorý zahŕňa všetky chemické zmeny, ku ktorým dochádza pri užívaní liekov v tele. Výsledok biologickej premeny liečiv: na jednej strane klesá rozpustnosť látok v tukoch (lipofilita) a zvyšuje sa ich rozpustnosť vo vode (hydrofilita) a na druhej strane sa mení farmakologická aktivita liečiva.
Znížená lipofilita a zvýšená hydrofilnosť liečiv
Malý počet liekov sa môže vylučovať obličkami v nezmenenej forme. Najčastejšie sú tieto lieky „malé molekuly“ alebo sú schopné byť v ionizovanom stave pri fyziologických hodnotách pH. Väčšina liekov nemá také fyzikálne a chemické vlastnosti. Farmakologicky aktívne organické molekuly sú často lipofilné a pri fyziologických hodnotách pH zostávajú neionizované. Tieto lieky sú zvyčajne spojené s plazmatickými proteínmi, sú slabo filtrované v obličkových glomerulách a súčasne sa ľahko reabsorbujú v obličkových tubuloch. Biotransformácia (alebo biotransformačný systém) je zameraná na zvýšenie rozpustnosti molekuly liečiva (zvýšenie hydrofilnosti), čo prispieva k jej vylučovaniu z tela močom. Inými slovami, lipofilné liečivá sa premieňajú na hydrofilné, a preto sa ľahšie vylučujú.
Zmeny vo farmakologickej aktivite liekov
Smery zmien vo farmakologickej aktivite liečiv v dôsledku biotransformácie.
Farmakologicky aktívna látka sa mení na farmakologicky neaktívnu (to je typické pre väčšinu liekov).
Farmakologicky účinná látka sa najskôr premení na inú farmakologicky účinnú látku (tabuľka 5-1).
Neaktívne farmakologické liečivo sa v tele premieňa na farmakologicky účinnú látku; takéto lieky sa nazývajú "proliečivá" (tabuľka 5-2).
Tabuľka 5-1. Lieky, ktorých metabolity si zachovávajú farmakologickú aktivitu
Koniec tabuľky 5-1
Tabuľka 5-2. Proliečivá
Koniec tabuľky 5-2
* Podávanie fenacetínu bolo prerušené z dôvodu závažných vedľajších účinkov, najmä nefrotoxicity („fenacetínová nefritída“).
Je potrebné poznamenať, že účinnosť a bezpečnosť užívania liekov (uvedených v tabuľke 5-1) s aktívnymi metabolitmi závisí nielen od farmakokinetiky samotných liekov, ale aj od farmakokinetiky ich aktívnych metabolitov.
5.1. PRODROGY
Jedným z cieľov vytvárania proliečiv je zlepšenie farmakokinetických vlastností; tým sa urýchľuje a zvyšuje vstrebávanie látok. Tak boli vyvinuté estery ampicilínu (pivampicín p, talampicín p a bicampicín p), na rozdiel od ampicilínu sa pri perorálnom podaní takmer úplne absorbujú (98 – 99 %). V pečeni sú tieto lieky hydrolyzované karboxyesterázami na ampicilín, ktorý má antibakteriálnu aktivitu.
Biologická dostupnosť antivírusového lieku valaciklovir je 54%, v pečeni sa mení na acyklovir. Treba poznamenať, že biologická dostupnosť samotného acykloviru nepresahuje 20%. Vysoká biologická dostupnosť valacikloviru je spôsobená prítomnosťou valínového aminokyselinového zvyšku v jeho molekule. Preto sa valaciklovir absorbuje v čreve aktívnym transportom pomocou oligopeptidového transportéra PEPT 1.
Ďalší príklad: inhibítory enzýmu konvertujúceho adenozín obsahujúce karboxylovú skupinu (enalapril, perindopril, trandolapril, quinapril, spirapril, ramipril atď.). Enalapril sa teda pri perorálnom podaní absorbuje zo 60 %, hydrolyzuje sa v pečeni pod vplyvom karboxyesteráz na aktívny enalapril. Je potrebné poznamenať, že pri perorálnom podaní sa enalaprilát absorbuje len z 10 %.
Ďalším cieľom vývoja proliečiv je zlepšiť bezpečnosť liekov. Vedci napríklad vytvorili sulindak p - NSAID. Tento liek spočiatku neblokuje syntézu prostaglandínov. Iba v pečeni sa sulindac p hydrolyzuje za vzniku aktívneho sulfidu sulindacu p (práve táto látka má protizápalovú aktivitu). Predpokladalo sa, že sulindac p nebude mať ulcerogénny účinok. Avšak ulcerogenita NSAID nie je spôsobená lokálnym, ale „systémovým“ účinkom, preto štúdie ukázali, že výskyt erozívnych a ulceróznych lézií tráviacich orgánov pri užívaní sulindacu p a iných NSAID je približne rovnaký.
Ďalším cieľom tvorby proliečiv je zvýšiť selektivitu účinku liečiv; tým sa zvyšuje účinnosť a bezpečnosť liekov. Dopamín sa používa na zvýšenie prietoku krvi obličkami pri akútnom zlyhaní obličiek, ale liek ovplyvňuje myokard a krvné cievy. Zaznamenáva sa zvýšenie krvného tlaku, rozvoj tachykardie a arytmií. Pridanie zvyšku kyseliny glutámovej k dopamínu umožnilo vytvorenie nového lieku, glutamyl-dopa p. Glutamyl-dopa p sa hydrolyzuje na dopamín iba v obličkách vplyvom glutamyltranspeptidázy a dekarboxylázy L-aromatických aminokyselín a nemá tak prakticky žiadny nežiaduci účinok na centrálnu hemodynamiku.
Ryža. 5-1. Fázy biotransformácie liečiva (Katzung V., 1998)
5.2. FÁZY BIOTRANSFORMÁCIE LIEKOV
Procesy biotransformácie väčšiny liekov sa vyskytujú v pečeni. Biotransformácia liečiv však môže prebiehať aj v iných orgánoch, napríklad v tráviacom trakte, pľúcach a obličkách.
Vo všeobecnosti možno všetky biotransformačné reakcie liečiva klasifikovať do jednej z dvoch kategórií, ktoré sa označujú ako biotransformačná fáza I a biotransformačná fáza II.
Reakcie fázy I (nesyntetické reakcie)
V procese nesyntetických reakcií sa liečivá premieňajú na polárnejšie a lepšie vo vode rozpustné (hydrofilné) zlúčeniny ako východisková látka. Zmeny počiatočných fyzikálno-chemických vlastností liečiv sú spôsobené pridaním alebo uvoľnením aktívnych funkčných skupín: napríklad hydroxylových (-OH), sulfhydrylových (-SH), aminoskupín (-NH 2). Hlavnými reakciami fázy I sú oxidačné reakcie. Hydroxylácia je najčastejšou oxidačnou reakciou – adícia hydroxylového radikálu (-OH). Možno teda uvažovať, že v prvej fáze biotransformácie je molekula liečiva „hacknutá“ (tabuľka 5-3). Katalyzátory týchto reakcií sú enzýmy nazývané "oxidázy so zmiešanou funkciou". Vo všeobecnosti je substrátová špecifickosť týchto enzýmov veľmi nízka, takže oxidujú rôzne liečivá. Iné, menej časté reakcie fázy I zahŕňajú procesy redukcie a hydrolýzy.
Reakcie fázy II (syntetické reakcie)
Reakcie II fázy biotransformácie alebo syntetické reakcie predstavujú spojenie (konjugáciu) liečiva a/alebo jeho metabolitov s endogénnymi látkami, výsledkom čoho je tvorba polárnych, vo vode vysoko rozpustných konjugátov, ktoré sa ľahko vylučujú obličkami alebo žlč. Aby mohla molekula vstúpiť do reakcie fázy II, musí mať chemicky aktívny radikál (skupinu), ku ktorému sa môže pripojiť konjugujúca molekula. Ak sú v molekule liečiva na začiatku prítomné aktívne radikály, potom konjugačná reakcia pokračuje a obchádza reakcie fázy I. Niekedy molekula liečiva získava aktívne radikály počas reakcií fázy I (tabuľky 5-4).
Tabuľka 5-3. Reakcie fázy I (Katzung 1998; s dodatkami)
Tabuľka 5-4. Reakcie fázy II (Katzung 1998; s dodatkami)
Je potrebné poznamenať, že liečivo v procese biotransformácie sa môže premeniť iba v dôsledku reakcií fázy I alebo výlučne v dôsledku reakcií fázy II. Niekedy sa časť liečiva metabolizuje prostredníctvom reakcií fázy I a časť - prostredníctvom reakcií fázy II. Okrem toho existuje možnosť postupných reakcií fáz I a II (obr. 5-2).
Ryža. 5-2. Fungovanie oxidázového systému so zmiešanou funkciou
Efekt prvého prechodu pečeňou
Biotransformácia väčšiny liekov sa uskutočňuje v pečeni. Lieky metabolizované v pečeni sa delia na dve podskupiny: látky s vysokým hepatálnym klírensom a látky s nízkym hepatálnym klírensom.
Pre lieky s vysokým hepatálnym klírensom je charakteristický vysoký stupeň extrakcie (extrakcie) z krvi, čo je spôsobené významnou aktivitou (kapacitou) enzýmových systémov, ktoré ich metabolizujú (tabuľky 5-5). Keďže takéto liečivá sa rýchlo a ľahko metabolizujú v pečeni, ich klírens závisí od veľkosti a rýchlosti prietoku krvi pečeňou.
lieky s nízkym hepatálnym klírensom. Hepatálny klírens nezávisí od rýchlosti prietoku krvi pečeňou, ale od aktivity enzýmov a od stupňa väzby liečiva na krvné bielkoviny.
Tabuľka 5-5. Lieky s vysokým hepatálnym klírensom
Pri rovnakej kapacite enzýmových systémov budú mať lieky, ktoré sú z veľkej časti spojené s proteínmi (difenín, chinidín, tolbutamid), nízky klírens v porovnaní s liekmi, ktoré sú slabo spojené s proteínmi (teofylín, paracetamol). Kapacita enzýmových systémov nie je konštantná hodnota. Napríklad zníženie kapacity enzýmových systémov je zaznamenané so zvýšením dávky liekov (v dôsledku nasýtenia enzýmov); to môže viesť k zvýšeniu biologickej dostupnosti liekov.
Keď sa lieky s vysokým hepatálnym klírensom užívajú perorálne, absorbujú sa v tenkom čreve a cez systém portálnej žily sa dostávajú do pečene, kde sa aktívne metabolizujú (o 50 – 80 %) ešte predtým, ako vstúpia do systémového obehu. Tento proces je známy ako presystémová eliminácia alebo efekt „prvého prechodu“. ("efekt prvého prechodu"). Výsledkom je, že takéto lieky majú nízku perorálnu biologickú dostupnosť, pričom ich absorpcia môže byť takmer 100 %. Efekt prvého prechodu je charakteristický pre lieky ako chlórpromazín, kyselina acetylsalicylová, vera-
pamil, hydralazín, izoprenalín, imipramín, kortizón, labetolol, lidokaín, morfín. Metoprolol, metyltestosterón, metoklopramid, nortriptylín p, oxprenolol p, organické nitráty, propranolol, rezerpín, salicylamid, moracizín (etmozín) a niektoré ďalšie lieky tiež podliehajú eliminácii pri prvom prechode. Treba si uvedomiť, že mierna biotransformácia liečiv môže prebiehať aj v iných orgánoch (lúmen a stena čreva, pľúca, krvná plazma, obličky a iné orgány).
Ako ukázali štúdie posledných rokov, účinok prvého prechodu pečeňou závisí nielen od procesov biotransformácie liečiva, ale aj od fungovania transportérov liečiv, a to predovšetkým glykoproteínu-P a transportérov organických aniónov a katiónov (pozri „Úloha transportérov liečiv vo farmakokinetických procesoch“).
5.3. ENZÝMY I. FÁZY BIOTRANSFORMÁCIE LIEKOV
mikrozomálny systém
Mnoho enzýmov, ktoré metabolizujú lieky, sa nachádza na membránach endoplazmatického retikula (EPR) pečene a iných tkanív. Pri izolácii membrán ER homogenizáciou a frakcionáciou bunky sa membrány premenia na vezikuly nazývané "mikrozómy". Mikrozómy si zachovávajú väčšinu morfologických a funkčných charakteristík intaktných ER membrán, vrátane vlastnosti drsnosti alebo hladkosti povrchu, respektíve drsného (ribozomálneho) a hladkého (neribozomálneho) ER. Zatiaľ čo drsné mikrozómy sú spojené hlavne so syntézou proteínov, hladké mikrozómy sú relatívne bohaté na enzýmy zodpovedné za oxidačný metabolizmus liečiv. Hladké mikrozómy obsahujú najmä enzýmy známe ako oxidázy so zmiešanou funkciou alebo monooxygenázy. Aktivita týchto enzýmov vyžaduje prítomnosť redukčného činidla, nikotínamidadeníndinukleotidfosfátu (NADP-H), ako aj molekulárneho kyslíka. Pri typickej reakcii sa jedna molekula kyslíka spotrebuje (redukuje) na molekulu substrátu, zatiaľ čo jeden atóm kyslíka je zahrnutý v reakčnom produkte a druhý tvorí molekulu vody.
V tomto redoxnom procese hrajú kľúčovú úlohu dva mikrozomálne enzýmy.
Flavoproteín NADP-N-cytochróm P-450-reduktáza. Jeden mól tohto enzýmu obsahuje jeden mól flavínmononukleotidu a jeden mól flavínadeníndinukleotidu. Keďže cytochróm C môže slúžiť ako akceptor elektrónov, tento enzým sa často označuje ako NADP-cytochróm C reduktáza.
hemoproteín, alebo cytochróm P-450 plní funkciu konečnej oxidázy. V skutočnosti mikrozomálna membrána obsahuje mnoho foriem tohto hemoproteínu a táto multiplicita sa zvyšuje s opakovaným podávaním xenobiotík. Relatívna hojnosť cytochrómu P-450 v porovnaní s pečeňovou reduktázou robí proces redukcie hemu cytochrómu P-450 limitujúcim krokom v procese oxidácie liečiva v pečeni.
Proces mikrozomálnej oxidácie liečiv vyžaduje účasť cytochrómu P-450, cytochróm P-450 reduktázy, NADP-H a molekulárneho kyslíka. Zjednodušený diagram oxidačného cyklu je na obrázku (obr. 5-3). Oxidovaný (Fe3+) cytochróm P-450 sa spája s liečivým substrátom a vytvára binárny komplex. NADP-H je donor elektrónov pre flavoproteínovú reduktázu, ktorá naopak redukuje oxidovaný komplex cytochróm P-450-liečivo. Druhý elektrón prechádza z NADP-H cez rovnakú flavoproteínovú reduktázu, ktorá redukuje molekulárny kyslík a vytvára komplex "aktivovaný kyslík"-cytochróm P-450-substrát. Tento komplex prenáša "aktivovaný kyslík" na liečivý substrát za vzniku oxidovaného produktu.
Cytochróm P-450
Cytochróm P-450, v literatúre často označovaný ako CYP, je skupina enzýmov, ktoré nielen metabolizujú liečivá a iné xenobiotiká, ale podieľajú sa aj na syntéze glukokortikoidných hormónov, žlčových kyselín, prostanoidov (tromboxán A2, prostacyklín I2), a cholesterol. Prvýkrát bol identifikovaný cytochróm P-450 Klingenberg A Garfincell v mikrozómoch pečene potkanov v roku 1958. Fylogenetické štúdie ukázali, že cytochrómy P-450 sa objavili v živých organizmoch asi pred 3,5 miliardami rokov. Cytochróm P-450 je hemoproteín: obsahuje hém. Názov cytochrómu P-450 je spojený so špeciálnymi vlastnosťami tohto hemoproteínu. V obnovenom -
V tejto forme cytochróm P-450 viaže oxid uhoľnatý za vzniku komplexu s maximálnou absorpciou svetla pri vlnovej dĺžke 450 nm. Táto vlastnosť sa vysvetľuje tým, že v heme cytochrómu P-450 je železo viazané nielen na atómy dusíka štyroch ligandov (pri tvorbe porfyrínového kruhu). Existujú aj piaty a šiesty ligand (nad a pod hemovým kruhom) – atóm dusíka histidínu a atóm síry cysteínu, ktoré sú súčasťou polypeptidového reťazca proteínovej časti cytochrómu P-450. Najväčšie množstvo cytochrómu P-450 sa nachádza v hepatocytoch. Cytochróm P-450 sa však nachádza aj v iných orgánoch: v črevách, obličkách, pľúcach, nadobličkách, mozgu, koži, placente a myokarde. Najdôležitejšou vlastnosťou cytochrómu P-450 je schopnosť metabolizovať takmer všetky známe chemické zlúčeniny. Najdôležitejšou reakciou je hydroxylácia. Ako už bolo uvedené, cytochrómy P-450 sa tiež nazývajú monooxygenázy, pretože obsahujú jeden atóm kyslíka v substráte, ktorý ho oxiduje, a jeden vo vode, na rozdiel od dioxygenáz, ktoré obsahujú oba atómy kyslíka v substráte.
Cytochróm P-450 má veľa izoforiem – izoenzýmov. V súčasnosti bolo izolovaných viac ako 1000 izoenzýmov cytochrómu P-450. Izoenzýmy cytochrómu P-450 podľa klasifikácie Nebert(1987), je obvyklé rozdeliť blízkosť (homológiu) nukleotidovej/aminokyselinovej sekvencie do rodín. Rodiny sa ďalej delia na podrodiny. Izoenzýmy cytochrómu P-450 s identitou zloženia aminokyselín viac ako 40 % sú zoskupené do rodín (bolo identifikovaných 36 rodín, 12 z nich bolo nájdených u cicavcov). Izoenzýmy cytochrómu P-450 s identitou zloženia aminokyselín viac ako 55 % sú zoskupené do podrodín (bolo identifikovaných 39 podrodín). Cytochrómové rodiny P-450 sa zvyčajne označujú rímskymi číslicami, podrodiny - rímskymi číslicami a latinským písmenom.
Schéma na označenie jednotlivých izoenzýmov.
Prvý znak (na začiatku) je arabská číslica pre rodinu.
Druhý znak je latinské písmeno označujúce podrodinu.
Na konci (tretí znak) uveďte arabskú číslicu zodpovedajúcu izoenzýmu.
Napríklad izoenzým cytochrómu P-450 označený ako CYP3A4 patrí do rodiny 3, podrodiny IIIA. Izoenzýmy cytochrómu P-450 - zástupcovia rôznych rodín podrodín -
sa líšia v regulátoroch aktivity (inhibítory a induktory) a substrátovej špecifickosti 1 . Napríklad CYP2C9 metabolizuje výlučne S-warfarín, zatiaľ čo R-warfarín metabolizuje izoenzýmy CYP1A2 a CYP3A4.
Avšak členovia jednotlivých rodín, podrodín a jednotlivých izoenzýmov cytochrómu P-450 môžu mať skríženú substrátovú špecifickosť, ako aj skrížené inhibítory a induktory. Napríklad ritonavir (antivírusový liek) je metabolizovaný 7 izoenzýmami patriacimi do rôznych rodín a podrodín (CYP1A2, CYP2A6, CYP2C9, CYP2C19, CYP2D6, CYP2E1, CYP3A4). Cimetidín súčasne inhibuje 4 izoenzýmy: CYP1A2, CYP2C9, CYP2D6 a CYP3A4. Na metabolizme liečiv sa podieľajú izoenzýmy rodín cytochrómu P-450 I, II a III. CYP1A1, CYP1A2, CYP2A6, CYP2B6, CYP2D6, CYP2C9, CYP209, CYP2E1, CYP3A4 sú najdôležitejšie a dobre preštudované izoenzýmy cytochrómu P-450 pre metabolizmus liečiv. Obsah rôznych izoenzýmov cytochrómu P-450 v ľudskej pečeni, ako aj ich podiel na oxidácii liečiv, sú rôzne (tabuľky 5-6). Liečivé látky - substráty, inhibítory a induktory izoenzýmov cytochrómu P-450 sú prezentované v prihláška 1.
Tabuľka 5-6. Obsah izoenzýmov cytochrómu P-450 v ľudskej pečeni a ich podiel na oxidácii liečiv (Lewis et al., 1999)
1 Niektoré izoenzýmy cytochrómu P-450 majú nielen substrátovú špecifickosť, ale aj stereošpecifickosť.
Doteraz nie sú známe endogénne substráty pre izoenzýmy rodiny CYPI. Tieto izoenzýmy metabolizujú xenobiotiká: niektoré lieky a PAH sú hlavnými zložkami tabakového dymu a produktov spaľovania fosílnych palív. Charakteristickým znakom izoenzýmov skupiny CYPI je ich schopnosť indukovať pôsobením PAH, vrátane dioxínu a 2,3,7,8-tetrachlórdibenzo-p-dioxínu (TCDD). Preto sa rodina CYPI v literatúre nazýva „cytochróm, indukovateľná PAH“; „dioxínom indukovateľný cytochróm“ alebo „TCDD-indukovateľný cytochróm“. U ľudí je rodina CYPI reprezentovaná dvoma podrodinami: IA a IB. Podrodina IA zahŕňa izoenzýmy 1A1 a 1A2. Podrodina IB zahŕňa izoenzým 1B1.
Cytochróm P-450 izoenzým 1A1 (CYP1A1) sa nachádza najmä v pľúcach, v menšej miere v lymfocytoch a placente. CYP1A1 sa nezúčastňuje na metabolizme liečiv, ale tento izoenzým aktívne metabolizuje PAH v pľúcach. Súčasne sa niektoré PAH, napríklad benzopyrén a nitrozamíny, premieňajú na karcinogénne zlúčeniny, ktoré môžu vyvolať rozvoj malígnych novotvarov, predovšetkým rakoviny pľúc. Tento proces sa nazýva „biologická aktivácia karcinogénov“. Podobne ako iné cytochrómy z rodiny CYPI, CYP1A1 je indukovaný PAH. Zároveň sa študoval mechanizmus indukcie CYP1A1 pod vplyvom PAH. Po vstupe do bunky sa PAH viažu na Ah receptor (proteín z triedy regulátorov transkripcie); výsledný komplex PAH-An-receptor preniká do jadra pomocou ďalšieho proteínu ARNT a následne stimuluje expresiu génu CYP1A1 väzbou na špecifické miesto (miesto) génu citlivé na dioxín. U fajčiarov teda procesy indukcie CYP1A1 prebiehajú najintenzívnejšie; to vedie k biologickej aktivácii karcinogénov. To vysvetľuje vysoké riziko rakoviny pľúc u fajčiarov.
Cytochróm P-450 izoenzým 1A2 (CYP1A2) sa nachádza hlavne v pečeni. Na rozdiel od cytochrómu CYP1A1, CYP1A2 metabolizuje nielen PAH, ale aj množstvo liekov (teofylín, kofeín a iné lieky). Fenacetín, kofeín a antipyrín sa používajú ako markerové substráty pre fenotypizáciu CYP1A2. Zatiaľ čo fenacetín podlieha O-demetylácii, kofeínu - 3-demetylácii a antipyrínu - 4-hydroxylácii. stupňa
klírens kofeínu je dôležitým diagnostickým testom na určenie funkčného stavu pečene. Vzhľadom na to, že CYP1A2 je hlavným metabolizujúcim enzýmom kofeínu, v skutočnosti tento test určuje aktivitu tohto izoenzýmu. Pacientovi sa ponúkne požitie kofeínu označeného izotopom rádioaktívneho uhlíka C 13 (C 13 - kofeín), potom sa vzduch vydychovaný pacientom zbiera do špeciálneho zásobníka na hodinu a analyzuje sa. Pacientom vydýchnutý vzduch zároveň obsahuje rádioaktívny oxid uhličitý (C 13 O 2 - tvorený rádioaktívnym uhlíkom) a obyčajný oxid uhličitý (C 12 O 2). Pomer vo vydychovanom vzduchu C 13 O 2 k C 12 O 2 (meraný hmotnostnou spektroskopiou) určuje klírens kofeínu. Existuje modifikácia tohto testu: koncentrácia kofeínu a jeho metabolitov v krvnej plazme, moči a slinách odobratých nalačno sa zisťuje vysokoúčinnou kvapalinovou chromatografiou. V tomto prípade cytochrómy CYP3A4 a CYP2D6 určitým spôsobom prispievajú k metabolizmu kofeínu. Hodnotenie klírensu kofeínu je spoľahlivý test, ktorý umožňuje posúdiť funkčný stav pečene v prípade ťažkého poškodenia pečene (napríklad s cirhózou pečene) a určiť stupeň poškodenia. Nevýhody testu zahŕňajú jeho nedostatočnú citlivosť so stredným poškodením pečene. Výsledok testu ovplyvňuje fajčenie (indukcia CYP1A2), vek, kombinované užívanie liekov, ktoré menia aktivitu izoenzýmov cytochrómu P-450 (inhibítory alebo induktory).
Cytochróm P-450 podrodina CYPIIA
Z izoenzýmov podrodiny CYPIIA zohráva v metabolizme liečiv najdôležitejšiu úlohu izoenzým cytochrómu P-450 2A6 (CYP2A6). Spoločnou vlastnosťou izoenzýmov podrodiny CYPIIA je schopnosť indukovať pod vplyvom fenobarbitalu, preto sa podrodina CYPIIA nazýva fenobarbitalom indukovateľné cytochrómy.
Cytochróm P-450 izoenzým 2A6 (CYP2A6) sa nachádza hlavne v pečeni. CYP2A6 metabolizuje malý počet liekov. Pomocou tohto izoenzýmu sa nikotín premieňa na kotinín, ako aj kotinín na 3-hydroxykotinín; 7-hydroxylácia kumarínu; 7-hydroxylácia cyklofosfamidu. CYP2A6 prispieva k metabolizmu ritonaviru, paracetamolu a kyseliny valproovej. CYP2A6 sa podieľa na biologickej aktivácii zložiek tabakového dymu nitrozamínov, karcinogénov, ktoré spôsobujú rakovinu pľúc. CYP2A6 podporuje bioaktiváciu
silné mutagény: 6-amino-(x)-rizena a 2-amino-3-metylmidazo-(4,5-f)-quanolín.
Cytochróm P450 podrodina CYPIIB
Z izoenzýmov podrodiny CYPIIB hrá v metabolizme liečiv najdôležitejšiu úlohu izoenzým CYP2B6. Spoločnou vlastnosťou izoenzýmov podrodiny CYPIIB je schopnosť indukovať pod vplyvom fenobarbitalu.
Izoenzým cytochrómu P-450 2B6 (CYP2B6) sa podieľa na metabolizme malého počtu liečiv (cyklofosfamid, tamoxifén, S-metadón p, bupropión p, efavirenz). CYP2B6 metabolizuje hlavne xenobiotiká. Markerový substrát pre CYP2B6 je antikonvulzívum.
S-mefenytoín p, zatiaľ čo CYP2B6 podlieha N-demetylácii S-mefenytoínu p (stanovený metabolit - N-demetylmefenytoín). CYP2B6 sa podieľa na metabolizme endogénnych steroidov: katalyzuje 16α-16β-hydroxyláciu testosterónu.
Cytochróm P-450 podrodina CYPIIU
Zo všetkých izoenzýmov podrodiny cytochrómov CYPIIC zohrávajú najdôležitejšiu úlohu v metabolizme liečiv izoenzýmy 2C8, 2C9, 2C19 cytochrómu P-450. Spoločnou vlastnosťou cytochrómov podskupiny CYPIIC je aktivita 4-hydroxylázy vo vzťahu k mefenytoínu p (antikonvulzívum). Mefenytoín p je markerovým substrátom izoenzýmov podrodiny CYPIIC. Preto sa izoenzýmy podrodiny CYPIIC nazývajú aj mefenytoín-4-hydroxylázy.
Izoenzým cytochrómu P-450 2C8 (CYP2C8) sa podieľa na metabolizme mnohých liekov (NSAID, statíny a iné lieky). Pre mnohé lieky je CYP2C8 „alternatívnou“ cestou biotransformácie. Avšak pre lieky ako repaglinid (hypoglykemický liek užívaný ústami) a taxol (cytostatikum) je hlavným metabolickým enzýmom CYP2C8. CYP2C8 katalyzuje 6a-hydroxyláciu taxolu. Markerovým substrátom pre CYP2C8 je paklitaxel (cytotoxické liečivo). Počas interakcie paklitaxelu s CYP2C8 dochádza k 6-hydroxylácii cytostatika.
Cytochróm P-450 izoenzým 2C9 (CYP2C9) sa nachádza hlavne v pečeni. CYP2C9 chýba v pečeni plodu a deteguje sa až mesiac po narodení. Aktivita CYP2C9 sa počas života nemení. CYP2C9 metabolizuje rôzne lieky. CYP2C9 je hlavný metabolický enzým
mnohé NSAID, vrátane selektívnych inhibítorov cyklooxygenázy-2, inhibítorov receptora angiotenzínu (losartan a irbesartan), hypoglykemických liekov (deriváty sulfonylmočoviny), fenytoínu (difenín ♠), nepriamych antikoagulancií (warfarín 1, acenokumarol 2), fluvastatínu 3.
Treba poznamenať, že CYP2C9 má „stereoselektivitu“ a metabolizuje najmä S-warfarín a S-acenokumarol, zatiaľ čo k biotransformácii R-warfarínu a R-acenokumarolu dochádza pomocou iných izoenzýmov cytochrómu P-450: CYP1A2, CYP3A4. Induktory CYP2C9 sú rifampicín a barbituráty. Treba poznamenať, že takmer všetky sulfónamidové antibakteriálne lieky inhibujú CYP2C9. Avšak špecifický inhibítor CYP2C9, sulfafenazol r. V štúdiách sa ukázalo, že extrakt z Echinacea purpurea inhibuje CYP2C9 in vitro A in vivo, a hydrolyzovaný sójový extrakt (kvôli izoflavónom v ňom obsiahnutým) inhibuje tento izoenzým in vitro. Kombinované použitie LS-substrátov CYP2C9 s jeho inhibítormi vedie k inhibícii metabolizmu substrátov. V dôsledku toho sa môžu vyskytnúť nežiaduce liekové reakcie substrátov CYP2C9 (až intoxikácie). Napríklad kombinované použitie warfarínu (substrát CYP2C9) so sulfátovými liekmi (inhibítory CYP2C9) vedie k zvýšeniu antikoagulačného účinku warfarínu. Preto sa pri kombinovaní warfarínu so sulfónamidmi odporúča vykonávať prísnu (aspoň 1-2x týždenne) kontrolu medzinárodného normalizovaného pomeru. CYP2C9 má genetický polymorfizmus. "Pomalé" alelické varianty CYP2C9*2 a CYP2C9*3 sú jednonukleotidové polymorfizmy génu CYP2C9, ktoré sú v súčasnosti najviac študované. Nosiči alelických variantov CYP2C9*2 a CYP2C9*3 majú zníženú aktivitu CYP2C9; to vedie k zníženiu rýchlosti biotransformácie liečiv metabolizovaných týmto izoenzýmom a k zvýšeniu ich plazmatickej koncentrácie
1 Warfarín je racemická zmes izomérov: S-warfarín a R-vafrarín. Treba poznamenať, že S-warfarín má väčšiu antikoagulačnú aktivitu.
2 Acenokumarol je racematická zmes izomérov: S-acenokumarol a R-acenokumarol. Na rozdiel od warfarínu však tieto dva izoméry majú rovnakú antikoagulačnú aktivitu.
3 Fluvastatín je jediným liekom zo skupiny liekov znižujúcich lipidy, inhibítorov HMG-CoA reduktázy, ktorých metabolizmus prebieha za účasti CYP2C9, a nie CYP3A4. Súčasne CYP2C9 metabolizuje oba izoméry fluvastatínu: aktívny (+)-3R,5S enantiomér a inaktívny (-)-3S,5R enantiomér.
krvi. Preto sú heterozygoti (CYP2C9*1/*2, CYP2C9*1/*3) a homozygoti (CYP2C9*2/*2, CYP2C9*3/*3, CYP2C9*2/*3) „pomalí“ metabolizátori CYP2C9. Takže práve u tejto kategórie pacientov (nositelia uvedených alelických variantov génu CYP2C9) sa najčastejšie pozorujú nežiaduce liekové reakcie pri užívaní liekov, ktoré sa metabolizujú pod vplyvom CYP2C9 (nepriame antikoagulanciá, NSAID, perorálne hypoglykemické lieky - deriváty sulfonylmočoviny).
Cytochróm P-450 izoenzým 2C18 (CYP2C18) sa nachádza hlavne v pečeni. CYP2Cl8 chýba v pečeni plodu a deteguje sa až mesiac po narodení. Aktivita CYP2Cl8 sa počas života nemení. CYP2Cl8 určitým spôsobom prispieva k metabolizmu liečiv, ako naproxén, omeprazol, piroxikam, propranolol, izotretinoín (kyselina retinová) a warfarín.
Cytochróm P-450 izoenzým 2C19 (CYP2C19) je hlavným enzýmom v metabolizme inhibítorov protónovej pumpy. Metabolizmus jednotlivých liečiv zo skupiny inhibítorov protónovej pumpy má zároveň svoje charakteristiky. Zistilo sa teda, že omeprazol má dve metabolické dráhy.
Pôsobením CYP2C19 sa omeprazol premieňa na hydroxyomeprazol. Pôsobením CYP3A4 sa hydroxyomeprazol premieňa na omeprazol hydroxysulfón.
Pôsobením CYP3A4 sa omeprazol premieňa na sulfid omeprazolu a sulfón omeprazolu. Pod vplyvom CYP2C19 sa sulfid omeprazolu a sulfón omeprazolu konvertujú na hydroxysulfón omeprazolu.
Bez ohľadu na dráhu biologickej transformácie je teda konečným metabolitom omeprazolu omeprazol hydroxysulfón. Treba však poznamenať, že tieto metabolické dráhy sú primárne charakteristické pre R-izomér omeprazolu (S-izomér podlieha biotransformácii v oveľa menšom rozsahu). Pochopenie tohto fenoménu umožnilo vznik ezoprazolu p - lieku reprezentujúceho S-izomér omeprazolu (inhibítory a induktory CYP2C19, ako aj genetický polymorfizmus tohto izoenzýmu v menšej miere ovplyvňujú farmakokinetiku ezoprazolu p).
Metabolizmus lansoprazolu je rovnaký ako metabolizmus omeprazolu. Rabeprazol sa metabolizuje prostredníctvom CYP2C19 a CYP3A4 na dimetylrabeprazol a rabeprazol sulfón.
CYP2C19 sa podieľa na metabolizme tamoxifénu, fenytoínu, tiklopidínu, psychotropných liekov, ako sú tricyklické antidepresíva, diazepam a niektoré barbituráty.
CYP2C19 je charakterizovaný genetickým polymorfizmom. Pomalé metabolizátory CYP2Cl9 sú nosičmi „pomalých“ alelických variantov. Užívanie liekov, ktoré sú substrátmi tohto izoenzýmu u pomalých metabolizátorov CYP2CL9, vedie k častejšiemu výskytu nežiaducich účinkov liekov, najmä pri užívaní liekov s úzkou terapeutickou šírkou: tricyklické antidepresíva, diazepam, niektoré barbituráty (mefobarbital, hexobarbital). Najväčší počet štúdií je však venovaný účinku polymorfizmu génu CYP2C19 na farmakokinetiku a farmakodynamiku blokátorov inhibítorov protónovej pumpy. Ako ukázali farmakokinetické štúdie uskutočnené za účasti zdravých dobrovoľníkov, plocha pod farmakokinetickou krivkou, hodnoty maximálnej koncentrácie omeprazolu, lansoprazolu a rabeprazolu sú výrazne vyššie u heterozygotov a najmä u homozygotov pre „pomalú“ alelickú varianty génu CYP2C19. Okrem toho sa u pacientov (heterozygoti a homozygoti pre „pomalé“ alelické varianty CYP2C19) trpiacich peptickým vredom a refluxnou ezofagitídou pozorovalo výraznejšie potlačenie sekrécie žalúdka pri použití omeprazolu, lansoprazolu, rabeprazolu. Frekvencia nežiaducich reakcií na liek s inhibítormi protónovej pumpy však nezávisí od genotypu CYP2C19. Existujúce údaje naznačujú, že na dosiahnutie „cielenej“ supresie žalúdočnej sekrécie u heterozygotov a homozygotov pre „pomalé“ alelické varianty génu CYP2C19 sú potrebné nižšie dávky inhibítorov protónovej pumpy.
Cytochróm P-450 podrodina CYPIID
Cytochróm P-450 CYPIID podrodina zahŕňa jediný izoenzým, 2D6 (CYP2D6).
Izoenzým cytochrómu P-450 2D6 (CYP2D6) sa nachádza najmä v pečeni. CYP2D6 metabolizuje asi 20 % všetkých známych liekov, vrátane antipsychotík, antidepresív, trankvilizérov a β-blokátorov. Overené: CYP2D6 je hlavný enzým biotransformácie a tricyklické antidepresívum amitriptylín. Štúdie však ukázali, že malá časť amitriptylínu je metabolizovaná aj inými izoenzýmami cytochrómu P-450 (CYP2C19, CYP2C9, CYP3A4) na neaktívne metabolity. Debrisochín p, dextrometorfán a sparteín sú markerové substráty používané na fenotypizáciu izoenzýmu 2D6. CYP2D6 na rozdiel od iných izoenzýmov cytochrómu P-450 nemá induktory.
Gén CYP2D6 má polymorfizmus. Už v roku 1977 Iddle a Mahgoub upozornili na rozdiel v hypotenznom účinku u pacientov s arteriálnou hypertenziou, ktorí užívali debrisochín p (liek zo skupiny α-blokátorov). Zároveň bol formulovaný predpoklad o rozdiele v rýchlosti metabolizmu (hydroxylácie) debrizochínu p u rôznych jedincov. U „pomalých“ metabolizérov debrizochínu p bola zaznamenaná najväčšia závažnosť hypotenzného účinku tohto liečiva. Neskôr sa ukázalo, že u „pomalých“ metabolizérov debrizochínu p je spomalený aj metabolizmus niektorých iných liečiv, vrátane fenacetínu, nortriptylínu p, fenformínu p, sparteínu, enkainidu p, propranololu, guanoxánu p a amitriptylínu. Ako ukázali ďalšie štúdie, „pomalí“ metabolizéri CYP2D6 sú nosičmi (homozygoti aj heterozygoti) funkčne defektných alelických variantov génu CYP2D6. Výsledkom týchto variantov je absencia syntézy CYP2D6 (alelický variant CYP2D6x5), syntéza inaktívneho proteínu (alelické varianty CYP2D6x3, CYP2D6x4, CYP2D6x6, CYP2D6x7, CYP2D6x8, CYP2D6x11, CYP2D6x11, CYP2D6x12, CYP6xD6,5x12, CYP2xD6,5x12, CYP2xD6,5x12, CYP2xD6x12, CYP2xD6x12 CYP2D6x20), syntéza defektného proteínu so zníženou aktivitou (možnosti CYP2D6x9, CYP2D6x10, CYP2D6x17,
CYP2D6x18, CYP2D6x36). Každým rokom narastá počet nájdených alelických variantov génu CYP2D6 (ich prenášanie vedie k zmene aktivity CYP2D6). Avšak aj Saxena (1994) poukázal na to, že 95 % všetkých „pomalých“ metabolizátorov pre CYP2D6 sú nosičmi variantov CYP2D6x3, CYP2D6x4, CYP2D6x5, iné varianty sa nachádzajú oveľa menej často. Podľa Rau a kol. (2004), frekvencia alelického variantu CYP2D6x4 u pacientov, u ktorých sa vyskytli nežiaduce liekové reakcie pri užívaní tricyklických antidepresív (arteriálna hypotenzia, sedácia, tremor, kardiotoxicita) je takmer 3-krát (20 %) vyššia ako u pacientov liečených bez komplikácií. zaznamenané pri týchto liekoch (7 %). Podobný účinok genetického polymorfizmu CYP2D6 sa zistil na farmakokinetiku a farmakodynamiku antipsychotík, v dôsledku čoho sa preukázali súvislosti medzi prenášaním niektorých alelických variantov génu CYP2D6 a rozvojom extrapyramídových porúch vyvolaných antipsychotikami.
Nosenie „pomalých“ alelických variantov génu CYP2D6 môže byť sprevádzané nielen zvýšením rizika vzniku nežiaducich reakcií na liek pri užívaní lieku.
potkany metabolizované týmto izoenzýmom. Ak je liek proliečivo a aktívny metabolit sa tvorí práve pod vplyvom CYP2D6, potom nositelia „pomalých“ alelických variantov zaznamenávajú nízku účinnosť lieku. Takže u nosičov "pomalých" alelických variantov génu CYP2D6 je zaznamenaný menej výrazný analgetický účinok kodeínu. Tento jav sa vysvetľuje poklesom O-demetylácie kodeínu (pri tomto procese vzniká morfín). Analgetický účinok tramadolu je tiež spôsobený aktívnym metabolitom O-demetyltramadolom (vytvoreným pôsobením CYP2D6). Nositelia „pomalých“ alelických variantov génu CYP2D6 majú výrazný pokles syntézy O-demetyltramadolu; to môže viesť k nedostatočnému analgetickému účinku (podobne ako pri použití kodeínu). Napríklad Stamer a kol. (2003), ktorí študovali analgetický účinok tramadolu u 300 pacientov, ktorí podstúpili operáciu brucha, zistili, že homozygoti pre „pomalé“ alelické varianty génu CYP2D6 „neodpovedali“ na liečbu tramadolom 2-krát častejšie ako pacienti, ktorí nemali tieto alely (46,7 % oproti 21,6 %, v uvedenom poradí, p=0,005).
V súčasnosti sa uskutočnilo mnoho štúdií o vplyve genetického polymorfizmu CYP2D6 na farmakokinetiku a farmakodynamiku β-blokátorov. Výsledky týchto štúdií majú klinický význam pre individualizáciu farmakoterapie tejto skupiny liekov.
Cytochróm P-450 podrodina CYPIIB
Z izoenzýmov podrodiny cytochrómu IIE zohráva v metabolizme liečiv najdôležitejšiu úlohu izoenzým cytochrómu P-450 2E1. Spoločnou vlastnosťou izoenzýmov podrodiny CYPIIE je schopnosť indukovať pod vplyvom etanolu. To je dôvod, prečo sú druhým názvom podrodiny CYPIIE cytochrómy indukovateľné etanolom.
Izoenzým cytochrómu P-450 2E1 (CYP2E1) sa nachádza v pečeni dospelých. CYP2E1 predstavuje asi 7 % všetkých izoenzýmov cytochrómu P-450. Substráty CYP2E1 – malé množstvo liečiv, ako aj niektoré ďalšie xenobiotiká: etanol, nitrozamíny, „malé“ aromatické uhľovodíky ako benzén a anilín, alifatické chlórované uhľovodíky. CYP2E1 katalyzuje konverziu dapsónu na hydroxylamindapzón, n1-demetyláciu a N7-demetyláciu kofeínu, dehalogenáciu chlórfluórovaných uhľovodíkov a inhalačných anestetík (halotanu) a niektoré ďalšie reakcie.
CYP2E1 spolu s CYP1A2 katalyzuje dôležitú premenu paracetamolu (acetaminofénu) na N-acetylbenzochinónimín, ktorý má silný hepatotoxický účinok. Existujú dôkazy o zapojení cytochrómu CYP2E1 do vodnej genézy. Napríklad je známe, že CYP2E1 je najdôležitejším izoenzýmom cytochrómu P-450, ktorý oxiduje cholesterol lipoproteínov s nízkou hustotou (LDL). Na procese oxidácie LDL sa podieľajú aj cytochrómy a ďalšie izoenzýmy cytochrómu P-450, ako aj 15-lipoxygenáza a NADP-H-oxidáza. Produkty oxidácie: 7a-hydroxycholesterol, 7β-hydroxycholesterol, 5β-6β-epoxycholesterol, 5α-6β-epoxycholesterol, 7-ketocholesterol, 26-hydroxycholesterol. Proces oxidácie LDL prebieha v endoteliocytoch, hladkých svaloch krvných ciev, makrofágoch. Oxidovaný LDL stimuluje tvorbu penových buniek a tým prispieva k tvorbe aterosklerotických plátov.
Cytochróm P-450 podrodina CYPIIIA
Cytochróm P-450 podrodina CYPIIIA zahŕňa štyri izoenzýmy: 3A3, 3A4, 3A5 a 3A7. Cytochrómy podskupiny IIIA tvoria 30 % všetkých izoenzýmov cytochrómu P-450 v pečeni a 70 % všetkých izoenzýmov steny tráviaceho traktu. Súčasne je izoenzým 3A4 (CYP3A4) lokalizovaný prevažne v pečeni a izoenzýmy 3A3 (CYP3A3) a 3A5 (CYP3A5) sa nachádzajú v stenách žalúdka a čriev. Izoenzým 3A7 (CYP3A7) sa nachádza iba v pečeni plodu. Z izoenzýmov podskupiny IIIA hrá najdôležitejšiu úlohu v metabolizme liečiv CYP3A4.
Izoenzým cytochrómu P-450 3A4 (CYP3A4) metabolizuje asi 60 % všetkých známych liečiv, vrátane pomalých blokátorov vápnikových kanálov, makrolidových antibiotík, niektorých antiarytmík, statínov (lovastatín, simvastatín, atorvastatín), klopidogrelu 1 a iných liečiv.
CYP3A4 katalyzuje 6β-hydroxyláciu endogénnych steroidov, vrátane testosterónu, progesterónu a kortizolu p. Markerovými substrátmi na stanovenie aktivity CYP3A4 sú dapson, erytromycín, nifedipín, lidokaín, testosterón a kortizol p.
Metabolizmus lidokaínu prebieha v hepatocytoch, kde sa oxidatívnou N-deetyláciou CYP3A4 tvorí monoetylglycín xylidid (MEGX).
1 Klopidogrel je proliečivo, pôsobením CYP3A4 sa mení na aktívny metabolit s protidoštičkovým účinkom.
Stanovenie aktivity CYP3A4 pomocou MEGX (metabolit lidokaínu) je najcitlivejším a najšpecifickejším testom na posúdenie funkčného stavu pečene pri akútnych a chronických ochoreniach pečene, ako aj pri syndróme systémovej zápalovej odpovede (sepsa). Pri cirhóze pečene koncentrácia MEGX koreluje s prognózou ochorenia.
V literatúre sú údaje o vnútrodruhovej variabilite metabolizmu liečiv pod vplyvom CYP3A4. Molekulárny dôkaz genetického polymorfizmu CYP3A4 sa však objavil len nedávno. Takže, A. Lemoin a kol. (1996) opísali prípad intoxikácie takrolimom (substrát CYP3A4) u pacienta po transplantácii pečene (aktivitu CYP3A4 nebolo možné zistiť v pečeňových bunkách). Aktivitu CYP3A4 možno stanoviť až po liečbe transplantovaných pečeňových buniek glukokortikoidmi (induktory CYP3A4). Existuje predpoklad, že narušenie expresie transkripčných faktorov génu kódujúceho CYP3A4 je príčinou variability metabolizmu tohto cytochrómu.
Izoenzým cytochrómu P-450 3A5 (CYP3A5) môže podľa najnovších údajov zohrávať významnú úlohu v metabolizme určitých liečiv. Treba poznamenať, že CYP3A5 je exprimovaný v pečeni 10-30 % dospelých. U týchto jedincov sa podiel CYP3A5 na aktivite všetkých izoenzýmov podrodiny IIIA pohybuje od 33 (u Európanov) do 60 % (u Afroameričanov). Štúdie ukázali, že pod vplyvom CYP3A5 prebiehajú procesy biotransformácie tých liekov, ktoré sa tradične považujú za substráty CYP3A4. Treba poznamenať, že induktory a inhibítory CYP3A4 majú podobný účinok na CYP3A5. Aktivita CYP3A5 sa u rôznych jedincov líši viac ako 30-krát. Rozdiely v aktivite CYP3A5 prvýkrát opísali Paulussen et al. (2000): pozerali sa in vitro významné rozdiely v rýchlosti metabolizmu midazolamu pod vplyvom CYP3A5.
Dihydropyrimidíndehydrogenáza
Fyziologická funkcia dihydropyrimidíndehydrogenázy (DPDH) – redukcia uracilu a tymidínu – je prvou reakciou trojstupňového metabolizmu týchto zlúčenín na β-alanín. Okrem toho je DPDH hlavným enzýmom, ktorý metabolizuje 5-fluóruracil. Tento liek sa používa ako súčasť kombinovanej chemoterapie pri rakovine prsníka, vaječníkov, pažeráka, žalúdka, hrubého čreva a konečníka, pečene, krčka maternice, vulvy. Tiež
5-fluóruracil sa používa pri liečbe rakoviny močového mechúra, prostaty, nádorov hlavy, krku, slinných žliaz, nadobličiek, pankreasu. V súčasnosti je známa aminokyselinová sekvencia a počet aminokyselinových zvyškov (celkovo 1025), ktoré tvoria DPDH; molekulová hmotnosť enzýmu je 111 kD. Identifikoval sa gén DPDH lokalizovaný na chromozóme 1 (lokus 1p22). Cytoplazma buniek rôznych tkanív a orgánov obsahuje DPDH, najmä veľké množstvo enzýmu sa nachádza v pečeňových bunkách, monocytoch, lymfocytoch, granulocytoch a krvných doštičkách. Aktivita DPDH však nebola pozorovaná v erytrocytoch (Van Kuilenburg et al., 1999). Od polovice 80. rokov sa objavujú správy o závažných komplikáciách vyplývajúcich z užívania 5-fluóruracilu (príčinou komplikácií je dedične nízka aktivita DPDH). Ako ukázali Diasio et al. (1988), nízka aktivita DPDH sa dedí autozomálne recesívnym spôsobom. DPDH je teda enzým s genetickým polymorfizmom. V budúcnosti sa zrejme do onkologickej praxe zavedú metódy fenotypizácie a genotypizácie DPDH na zabezpečenie bezpečnosti chemoterapie 5-fluóruracilom.
5.4. ENZÝMY II. FÁZY BIOTRANSFORMÁCIE LIEKOV
Glukuronyltransferáza
Glukuronidácia je najdôležitejšou reakciou II. fázy metabolizmu liečiva. Glukuronácia je pridanie (konjugácia) uridíndifosfát-kyselina glukurónová (UDP-kyselina glukurónová) na substrát. Táto reakcia je katalyzovaná superrodinou enzýmov nazývaných "UDP-glukuronyltransferázy" a označovaných ako UGT. Superrodina UDP-glukuronyltransferáz zahŕňa dve rodiny a viac ako dvadsať izoenzýmov lokalizovaných v endoplazmatickom systéme buniek. Katalyzujú glukuronidáciu veľkého počtu xenobiotík, vrátane liekov a ich metabolitov, pesticídov a karcinogénov. Zlúčeniny podliehajúce glukuronidácii zahŕňajú étery a estery; zlúčeniny obsahujúce karboxylové, karbomoylové, tiolové a karbonylové skupiny, ako aj nitroskupiny. Glukuronidácia
vedie k zvýšeniu polarity chemických zlúčenín, čo uľahčuje ich rozpustnosť vo vode a elimináciu. UDP-glukuronyltransferázy sa nachádzajú u všetkých stavovcov, od rýb až po ľudí. V tele novorodencov je zaznamenaná nízka aktivita UDP-glukuronyltransferáz, avšak po 1-3 mesiacoch života je aktivita týchto enzýmov porovnateľná s aktivitou u dospelých. UDP-glukuronyltransferázy sa nachádzajú v pečeni, črevách, pľúcach, mozgu, čuchovom epiteli, obličkách, ale pečeň je hlavným orgánom, v ktorom dochádza ku glukuronidácii. Stupeň expresie rôznych izoenzýmov UDP-glukuronyltransferázy v orgánoch nie je rovnaký. Izoenzým UDP-glukuronyltransferázy UGT1A1, ktorý katalyzuje reakciu glukuronidácie bilirubínu, je teda exprimovaný hlavne v pečeni, ale nie v obličkách. Izoenzýmy UDP-glukuronyltransferázy UGT1A6 a UGT1A9 zodpovedné za fenolglukuronidáciu sú exprimované rovnakým spôsobom v pečeni a obličkách. Ako je uvedené vyššie, podľa identity zloženia aminokyselín je superrodina UDP-glukuronyltransferáz rozdelená do dvoch rodín: UGT1 a UGT2. Izoenzýmy rodiny UGT1 sú podobné v zložení aminokyselín o 62-80% a izoenzýmy rodiny UGT2 - o 57-93%. Izoenzýmy, ktoré sú súčasťou rodín ľudských UDP-glukuronyltransferáz, ako aj génová lokalizácia a markerové substráty izoenzýmov na fenotypizáciu, sú uvedené v tabuľke (tabuľky 5-7).
Fyziologická funkcia UDP-glukuronyltransferáz je glukuronidácia endogénnych zlúčenín. Produkt katabolizmu hemu, bilirubín, je najlepšie študovaný endogénny substrát pre UDP-glukuronyltransferázu. Glukuronidácia bilirubínu zabraňuje akumulácii toxického voľného bilirubínu. V tomto prípade sa bilirubín vylučuje žlčou vo forme monoglukuronidov a diglukuronidov. Ďalšou fyziologickou funkciou UDP-glukuronyltransferázy je účasť na metabolizme hormónov. Tyroxín a trijódtyronín teda podliehajú glukuronidácii v pečeni a vylučujú sa vo forme glukuronidov žlčou. UDP-glukuronyltransferázy sa tiež podieľajú na metabolizme steroidných hormónov, žlčových kyselín a retinoidov, ale tieto reakcie v súčasnosti nie sú dobre známe.
Lieky rôznych tried podliehajú glukuronidácii, mnohé z nich majú úzku terapeutickú šírku, napríklad morfín a chloramfenikol (tabuľky 5-8).
Tabuľka 5-7. Zloženie rodín ľudských UDP-glukuronyltransferáz, lokalizácia génov a markerové substráty izoenzýmov
Tabuľka 5-8. Lieky, metabolity a xenobiotiká podliehajúce glukuronidácii rôznymi izoenzýmami UDP-glukuronyltransferázy
Koniec tabuľky 5-8
Lieky (zástupcovia rôznych chemických skupín) podstupujúce glukuronidáciu
Fenoly: propofol, acetaminofén, naloxón.
Alkoholy: chloramfenikol, kodeín, oxazepam.
Alifatické amíny: ciklopiroxolamín p, lamotrigín, amitriptylín.
Karboxylové kyseliny: ferpazón p, fenylbutazón, sulfinpyrazón.
Karboxylové kyseliny: naproxén, somepiral p, ketoprofén. Zlúčeniny teda podliehajú glukuronidácii
obsahujúce rôzne funkčné skupiny, ktoré pôsobia ako akceptory pre kyselinu UDP-glukurónovú. Ako bolo uvedené vyššie, v dôsledku glukuronidácie vznikajú polárne neaktívne metabolity, ktoré sa ľahko vylučujú z tela. Existuje však príklad, keď sa aktívny metabolit tvorí v dôsledku glukuronidácie. Glukuronidácia morfínu vedie k tvorbe morfín-6-glukuronidu, ktorý má výrazný analgetický účinok a je menej pravdepodobné, že ako morfín spôsobí nevoľnosť a zvracanie. Glukuronidácia môže tiež prispieť k biologickej aktivácii karcinogénov. Karcinogénne glukuronidy zahŕňajú 4-aminobifenyl-N-glukuronid, N-acetylbenzidín-N-glukuronid, 4-((hydroxymetyl)-nitrózoamino)-1-(3-pyridyl)-1-butanón-O-glukuronid.
Existencia dedičných porúch glukuronidácie bilirubínu je už dlho známa. Patria sem Gilbertov syndróm a Criglerov-Najjarov syndróm. Gilbertov syndróm je dedičné ochorenie, ktoré sa dedí autozomálne recesívnym spôsobom. Prevalencia Gilbertovho syndrómu medzi populáciou je 1-5%. Príčinou rozvoja tohto ochorenia sú bodové mutácie (zvyčajne substitúcie v nukleotidovej sekvencii) v géne UGT1. V tomto prípade sa tvorí UDP-glukuronyltransferáza, ktorá sa vyznačuje nízkou aktivitou (25-30% normálnej hladiny). Zmeny v glukuronidácii liekov u pacientov s Gilbertovým syndrómom boli málo študované. Existujú dôkazy o znížení klírensu tolbutamidu, paracetamolu (acetaminofénu ♠) a rifampínu p u pacientov s Gilbertovým syndrómom. Študovali sme výskyt nežiaducich účinkov nového cytotoxického lieku irinotekanu u pacientov trpiacich kolorektálnym karcinómom aj Gilbertovým syndrómom a u pacientov s kolorektálnym karcinómom. Irinotekan (STR-11) je nový vysoko účinný liek s cytostatickým účinkom, inhibujúcim topoizomerázu I a používaný pri kolorektálnom karcinóme v prítomnosti rezistencie na fluorouracil. Irinotekan sa v pečeni pôsobením karboxyesteráz konvertuje
Xia v aktívnom metabolite 7-etyl-10-hydroxykamptotekíne (SN-38). Hlavnou cestou metabolizmu SN-38 je glukuronidácia prostredníctvom UGT1A1. V priebehu štúdií boli vedľajšie účinky irinotekánu (najmä hnačka) významne častejšie zaznamenané u pacientov s Gilbertovým syndrómom. Vedci dokázali, že nosičstvo alelických variantov UGT1A1x1B, UGT1A1x26, UGT1A1x60 je spojené s častejším rozvojom hyperbilirubinémie pri užívaní irinotekanu, pričom zaznamenávajú nízke hodnoty plochy pod farmakokinetickou krivkou glukuronidu SN-38. V súčasnosti americký Úrad pre potraviny a liečivá (Úrad pre potraviny a liečivá- FDA) schválila stanovenie alelických variantov génu UGT1A1 pre výber dávkovacieho režimu irinotekanu. Existujú údaje o vplyve prenášania alelických variantov génov kódujúcich iné izoformy UGT na farmakokinetiku a farmakodynamiku rôznych liečiv.
Acetyltransferázy
Acetylácia evolučne predstavuje jeden z prvých adaptačných mechanizmov. Acetylačná reakcia je nevyhnutná pre syntézu mastných kyselín, steroidov a fungovanie Krebsovho cyklu. Dôležitou funkciou acetylácie je metabolizmus (biotransformácia) xenobiotík: liečiv, domácich a priemyselných jedov. Acetylačné procesy ovplyvňuje N-acetyltransferáza, ako aj koenzým A. Kontrola intenzity acetylácie v ľudskom organizme prebieha za účasti β 2 -adrenergných receptorov a závisí od metabolických rezerv (kyselina pantoténová, pyridoxín, tiamín, lipoová kyselina *) a genotyp. Okrem toho intenzita acetylácie závisí od funkčného stavu pečene a iných orgánov obsahujúcich N-acetyltransferázu (hoci acetylácia, podobne ako iné reakcie fázy II, sa pri ochoreniach pečene mení len málo). Medzitým sa acetylácia liekov a iných xenobiotík vyskytuje hlavne v pečeni. Boli izolované dva izoenzýmy N-acetyltransferázy: N-acetyltransferáza 1 (NAT1) a N-acetyltransferáza 2 (NAT2). NAT1 acetyluje malý počet arylamínov a nemá genetický polymorfizmus. Hlavným acetylačným enzýmom je teda NAT2. Gén NAT2 sa nachádza na chromozóme 8 (lokusy 8p23.1, 8p23.2 a 8p23.3). NAT2 acetyluje rôzne liečivá, vrátane izoniazidu a sulfónamidov (tabuľky 5-9).
Tabuľka 5-9. Acetylované lieky
Najdôležitejšou vlastnosťou NAT2 je genetický polymorfizmus. Acetylačný polymorfizmus bol prvýkrát opísaný Evansom v 60. rokoch; izoloval pomalé a rýchle acetylátory izoniazidu. Tiež sa zistilo, že v „pomalých“ acetylátoroch sa v dôsledku akumulácie (kumulácie) izoniazidu častejšie vyskytuje polyneuritída. Takže v "pomalých" acetylátoroch je polčas rozpadu izoniazidu 3 hodiny, zatiaľ čo v "rýchlych" acetylátoroch je to 1,5 hodiny pre syntézu myelínu. Predpokladalo sa, že u „rýchlych“ acetylátorov povedie použitie izoniazidu s väčšou pravdepodobnosťou k rozvoju hepatotoxického účinku v dôsledku intenzívnejšej tvorby acetylhydrazínu, ale tento predpoklad sa prakticky nepotvrdil. Individuálna rýchlosť acetylácie významne neovplyvňuje denný dávkovací režim, ale môže znížiť účinnosť terapie pri prerušovanom používaní izoniazidu. Po analýze výsledkov liečby izoniazidom u 744 pacientov s tuberkulózou sa zistilo, že „pomalé“ acetylátory rýchlejšie uzatvárajú dutiny v pľúcach. Ako ukázala štúdia, ktorú vykonal Sunahara v roku 1963, „pomalé“ acetylátory sú homozygoti pre „pomalú“ alelu NAT2 a „rýchli“ metabolizátori sú homozygoti alebo heterozygoti pre „rýchlu“ alelu NAT2. V roku 1964 Evans publikoval dôkaz, že acetylačný polymorfizmus je charakteristický nielen pre izoniazid, ale aj pre hydralazín a sulfónamidy. Potom prítomnosť acetyl-
štúdie boli dokázané aj pri iných liekoch. Použitie prokaínamidu a hydralazínu v „pomalých“ acetylátoroch spôsobuje poškodenie pečene (hepatotoxicitu) oveľa častejšie, preto sa tieto lieky vyznačujú aj acetylačným polymorfizmom. V prípade dapsónu (ktorý tiež podlieha acetylácii) sa však nezistili rozdiely vo výskyte syndrómu podobného lupusu pri použití tohto lieku s „pomalými“ a „rýchlymi“ acetylátormi. Prevalencia "pomalých" acetylátorov sa pohybuje od 10-15% medzi Japoncami a Číňanmi do 50% medzi belochmi. Až koncom 80. rokov začali identifikovať alelické varianty génu NAT2, ktorých prenášanie spôsobuje pomalú acetyláciu. V súčasnosti je známych asi 20 mutantných alel génu NAT2. Všetky tieto alelické varianty sa dedia autozomálne recesívnym spôsobom.
Typ acetylácie sa určuje pomocou metód fenotypizácie a genotypizácie NAT2. Dapson, izoniazid a sulfadimín (sulfadimezín *) sa používajú ako markerové substráty pre acetyláciu. Pomer koncentrácie monoacetyldapsónu ku koncentrácii dapsónu menej ako 0,35 v krvnej plazme 6 hodín po podaní lieku je typický pre "pomalé" acetylátory a viac ako 0,35 - pre "rýchle" acetylátory. Ak sa ako markerový substrát použije sulfadimín, potom prítomnosť menej ako 25 % sulfadimínu v krvnej plazme (analýza sa vykonáva po 6 hodinách) a menej ako 70 % v moči (zachytené 5-6 hodín po podaní lieku) naznačuje „pomalý „acetylačný fenotyp.
Tiopurín S-metyltransferáza
Tiopurín S-metyltransferáza (TPMT) je enzým, ktorý katalyzuje reakciu S-metylácie derivátov tiopurínu - hlavnej cesty metabolizmu cytostatických látok zo skupiny purínových antagonistov: 6-merkaptopurín, 6-tioguanín, azatioprín. 6-merkaptopurín sa používa ako súčasť kombinovanej chemoterapie pri myeloidnej a lymfoblastickej leukémii, chronickej myeloidnej leukémii, lymfosarkóme a sarkóme mäkkých tkanív. Pri akútnej leukémii sa zvyčajne používa 6-tioguanín. V súčasnosti je známa sekvencia aminokyselín a počet aminokyselinových zvyškov, ktoré tvoria TPMT - 245. Molekulová hmotnosť TPMT je 28 kDa. Identifikoval sa aj gén TPMT lokalizovaný na chromozóme 6 (lokus 6q22.3). TPMT sa nachádza v cytoplazme hematopoetických buniek.
V roku 1980 Weinshiboum študoval aktivitu TPMT u 298 zdravých dobrovoľníkov a zistil významné rozdiely v aktivite TPMT u ľudí: 88,6 % skúmaných malo vysokú aktivitu TPMT, 11,1 % strednú. Nízka aktivita TPMT (alebo úplná absencia aktivity enzýmu) bola zaznamenaná u 0,3 % skúmaných dobrovoľníkov. Prvýkrát bol teda opísaný genetický polymorfizmus TPMT. Ako ukázali neskoršie štúdie, ľudia s nízkou aktivitou TPMT sa vyznačujú zvýšenou citlivosťou na 6-merkaptopurín, 6-tioguanín a azatioprín; súčasne vznikajú život ohrozujúce hematotoxické (leukopénia, trombocytopénia, anémia) a hepatotoxické komplikácie. V podmienkach nízkej aktivity TPMT sa metabolizmus 6-merkaptopurínu uberá alternatívnou cestou – k vysoko toxickej zlúčenine 6-tioguanín nukleotidu. Lennard a kol. (1990) študovali plazmatickú koncentráciu 6-tioguanín nukleotidu a aktivitu TPMT v erytrocytoch 95 detí liečených 6-merkaptopurínom na akútnu lymfoblastickú leukémiu. Autori zistili, že čím nižšia je aktivita TPMT, tým vyššia je koncentrácia 6-TGN v krvnej plazme a tým výraznejšie sú vedľajšie účinky 6-merkaptopurínu. Teraz sa dokázalo, že nízka aktivita TPMT sa dedí autozomálne recesívnym spôsobom, pričom nízka aktivita TPMT je zaznamenaná u homozygotov a stredná u heterozygotov. Genetické štúdie v posledných rokoch realizované metódou polymerázovej reťazovej reakcie umožnili odhaliť mutácie v géne TPMT, ktoré podmieňujú nízku aktivitu tohto enzýmu. Bezpečné dávky 6-merkaptopurínu: pri vysokej aktivite TPMT (normálny genotyp) sa predpisuje 500 mg/(m 2 × deň), pri strednej aktivite TPMT (heterozygoti) - 400 mg/(m 2 × deň), pri pomalej aktivite TRMT (homozygoti) - 50 mg / (m 2 × deň).
Sulfotransferázy
Sulfácia je reakcia adície (konjugácie) zvyšku kyseliny sírovej k substrátu za vzniku esterov alebo sulfomátov kyseliny sírovej. Exogénne zlúčeniny (hlavne fenoly) a endogénne zlúčeniny (hormóny štítnej žľazy, katecholamíny, niektoré steroidné hormóny) podliehajú v ľudskom tele sulfatácii. 3"-fosfoadenylsulfát pôsobí ako koenzým pri sulfatačnej reakcii. Potom sa 3"-fosfoadenylsulfát premení na adenozín-3",5"-bisfosfonát. Reakcia sulfatácie je katalyzovaná nadmerným
skupina enzýmov nazývaných "sulfotransferázy" (SULT). Sulfotransferázy sa nachádzajú v cytosóle. V ľudskom tele sa našli tri rodiny. V súčasnosti bolo identifikovaných asi 40 izoenzýmov sulfotransferázy. Izoenzýmy sulfotransferázy v ľudskom tele sú kódované najmenej 10 génmi. Najväčšiu úlohu pri sulfatácii liečiv a ich metabolitov majú izoenzýmy sulfotransferázovej rodiny 1 (SULT1). SULT1A1 a SULT1A3 sú najdôležitejšie izoenzýmy tejto rodiny. Izoenzýmy SULT1 sú lokalizované hlavne v pečeni, ako aj v hrubom a tenkom čreve, pľúcach, mozgu, slezine, placente a leukocytoch. Izoenzýmy SULT1 majú molekulovú hmotnosť približne 34 kDa a pozostávajú z 295 aminokyselinových zvyškov; gén pre izoenzým SULT1 je lokalizovaný na chromozóme 16 (lokus 16p11.2). SULT1A1 (termostabilná sulfotransferáza) katalyzuje sulfatáciu „jednoduchých fenolov“ vrátane fenolových liečiv (minoxidil r, acetaminofén, morfín, salicylamid, izoprenalín a niektoré ďalšie). Treba poznamenať, že sulfatácia minoxidilu p vedie k tvorbe jeho aktívneho metabolitu, minoxidilsulfátu. SULT1A1 sulfátuje metabolity lidokaínu: 4-hydroxy-2,6-xylidín(4-hydroxyl) a ropivakaín: 3-hydroxyropivakaín, 4-hydroxyropivakaín, 2-hydroxymetylropivakaín. Okrem toho SULT1A1 sulfátuje 17β-estradiol. Markerovým substrátom SULT1A1 je 4-nitrofenol. SULT1A3 (termolabilná sulfotransferáza) katalyzuje sulfatačné reakcie fenolových monoamínov: dopamínu, noradrenalínu, serotonínu. Markerovým substrátom pre SULT1A3 je dopamín. Izoenzýmy sulfotransferázovej rodiny 2 (SULT2) poskytujú sulfatáciu dihydroepiandrosterónu, epiandrosterónu a androsterónu. Izoenzýmy SULT2 sa podieľajú na biologickej aktivácii karcinogénov, napríklad PAH (5-hydroxymetylchryzén, 7,12-dihydroxymetylbenz[a]antracén), N-hydroxy-2-acetylaminofluorén. Izoenzýmy sulfotransferázovej rodiny 3 (SULT3) katalyzujú N-sulfatáciu acyklických arylamínov.
Epoxidová hydroláza
Konjugácia vody hrá dôležitú úlohu pri detoxikácii a biologickej aktivácii veľkého množstva xenobiotík, ako sú arény, alifatické epoxidy, PAH, aflotoxín B1. Reakcie konjugácie vody sú katalyzované špeciálnym enzýmom - epoxid hydrolázou
(ERNH). Najväčšie množstvo tohto enzýmu sa nachádza v pečeni. Vedci izolovali dve izoformy epoxidovej hydrolázy: EPHX1 a EPHX2. EPNH2 pozostáva z 534 aminokyselinových zvyškov, má molekulovú hmotnosť 62 kDa; gén EPNH2 sa nachádza na chromozóme 8 (lokus 8p21-p12). EPNH2 je lokalizovaný v cytoplazme a peroxizómoch; táto izoforma epoxidhydrolázy hrá menšiu úlohu v metabolizme xenobiotík. Väčšina reakcií konjugácie vody je katalyzovaná EPPH1. EPNH1 pozostáva zo 455 aminokyselinových zvyškov a má molekulovú hmotnosť 52 kDa. Gén EPRNX1 sa nachádza na chromozóme 1 (lokus 1q42.1). Význam EPNH1 pri vodnej konjugácii toxických metabolitov liečivých látok je veľký. Antikonvulzívny fenytoín sa oxiduje cytochrómom P-450 na dva metabolity: parahydroxylovaný a dihydrodiol. Tieto metabolity sú aktívne elektrofilné zlúčeniny schopné kovalentnej väzby na bunkové makromolekuly; to vedie k bunkovej smrti, tvorbe mutácií, malignancii a mitotickým defektom. Okrem toho parahydroxylovaný a dihydrodiol pôsobiaci ako haptény môžu tiež spôsobiť imunologické reakcie. Hyperplázia ďasien, ako aj teratogénne účinky – toxické reakcie fenytoínu boli zaznamenané u zvierat. Bolo dokázané, že tieto účinky sú spôsobené pôsobením metabolitov fenytoínu: parahydroxylovaného a dihydrodiolu. Ako ukázali Buecher a kol. (1990), nízka aktivita EPNH1 (menej ako 30 % normy) v amniocytoch je vážnym rizikovým faktorom pre rozvoj vrodených fetálnych anomálií u žien užívajúcich fenytoín počas tehotenstva. Bolo tiež dokázané, že hlavným dôvodom poklesu aktivity EPNH1 je bodová mutácia v exóne 3 génu EPNH1; v dôsledku toho sa syntetizuje defektný enzým (tyrozín v polohe 113 je nahradený histidínom). Mutácia sa dedí autozomálne recesívnym spôsobom. Pokles aktivity EPNH1 sa pozoruje iba u homozygotov pre túto mutantnú alelu. Údaje o prevalencii homozygotov a heterozygotov pre túto mutáciu nie sú dostupné.
Glutatión transferáza
Xenobiotiká s rôznymi chemickými štruktúrami podliehajú konjugácii s glutatiónom: epoxidy, arénoxidy, hydroxylamíny (niektoré z nich majú karcinogénny účinok). Z liečivých látok sú kyselina etakrynová (uregit ♠) a hepatotoxický metabolit paracetamolu (acetaminofén ♠) - N-acetylbenzochinónimín, konjugované s glutatiónom, pričom
výsledkom je netoxická zlúčenina. V dôsledku konjugačnej reakcie s glutatiónom sa vytvárajú cysteínové konjugáty, nazývané "tioestery". Glutatiónová konjugácia je katalyzovaná enzýmami glutatión SH-S-transferázy (GST). Táto skupina enzýmov je lokalizovaná v cytosóle, hoci bol opísaný aj mikrozomálny GST (jeho úloha v metabolizme xenobiotík je však málo preskúmaná). Aktivita GST v ľudských erytrocytoch u rôznych jedincov sa líši 6-krát, neexistuje však závislosť aktivity enzýmu od pohlavia). Štúdie však ukázali, že existuje jasná korelácia medzi aktivitou GST u detí a ich rodičov. Podľa identity zloženia aminokyselín u cicavcov sa rozlišuje 6 tried GST: α- (alfa-), μ- (mu-), κ- (kappa-), θ- (theta-), π- (pi -) a σ- (sigma -) GST. V ľudskom tele sa prejavujú najmä GST triedy μ (GSTM), θ (GSTT a π (GSTP), z ktorých najväčší význam v metabolizme xenobiotík majú GST triedy μ, označované ako GSTM. V súčasnosti bolo izolovaných 5 izoenzýmov GSTM: GSTM1, GSTM2, GSTM3, GSTM4 a GSTM5 Gén GSTM je lokalizovaný na chromozóme 1 (lokus 1p13.3) GSTM1 je exprimovaný v pečeni, obličkách, nadobličkách, žalúdku, slabá expresia tohto izoenzým sa nachádza v kostrovom svale, myokard GSTM1 nie je exprimovaný vo fetálnej pečeni, fibroblastoch, erytrocytoch, lymfocytoch a krvných doštičkách.GSTM2 ("sval" GSTM) je exprimovaný vo všetkých vyššie uvedených tkanivách (najmä vo svaloch), okrem fibroblastov, erytrocytov , lymfocyty, krvné doštičky a pečeň plodu. Expresia GSTM3 ("mozgová" GSTM) sa uskutočňuje vo všetkých tkanivách tela, GSTM1 hrá dôležitú úlohu pri inaktivácii karcinogénov, čo nepriamo potvrdzuje aj výrazný nárast výskytu malígnych ochorení medzi nosičmi nulových alel génu GSTM1, ktorým chýba expresia GSTM1. Harada a spol. (1987), ktorí študovali vzorky pečene odobraté zo 168 tiel, zistili, že nulová alela génu GSTM1 je výrazne častejšia u pacientov s hepatokarcinómom. Board a spol. (1987) prvýkrát predložili hypotézu: v tele nosičov nulových alel GSTM1 nedochádza k inaktivácii niektorých elektrofilných karcinogénov. Podľa Board et al. (1990) je prevalencia nulovej alely GSTM1 medzi európskou populáciou 40-45%, zatiaľ čo medzi zástupcami negroidnej rasy je to 60%. Existujú dôkazy o vyššom výskyte rakoviny pľúc u nosičov nulovej alely GSTM1. Ako ukázali Zhong a kol. (1993)
70 % pacientov s rakovinou hrubého čreva je nosičmi nulovej alely GSTM1. Ďalší izoenzým GST patriaci do triedy π, GSTP1 (nachádza sa hlavne v pečeňových a hematoencefalických bariérových štruktúrach), sa podieľa na inaktivácii pesticídov a herbicídov široko používaných v poľnohospodárstve.
5.5. FAKTORY OVPLYVŇUJÚCE BIOTRANSFORMÁCIU LIEKOV
Genetické faktory ovplyvňujúce biotransformačný systém a transportéry liekov
Genetické faktory reprezentujúce jednonukleotidové polymorfizmy génov kódujúcich biotransformačné enzýmy a transportéry liečiv môžu významne ovplyvniť farmakokinetiku liečiv. Interindividuálne rozdiely v rýchlosti metabolizmu liečiva, ktoré možno hodnotiť pomerom koncentrácie substrátu liečiva ku koncentrácii jeho metabolitu v plazme alebo moči (metabolický pomer), umožňujú rozlíšiť skupiny jedincov, ktoré sa líšia v aktivita jedného alebo druhého metabolického izoenzýmu.
"Extenzívne" metabolizátory (rozsiahly metabolizmus, EM) - osoby s "normálnou" rýchlosťou metabolizmu určitých liekov, spravidla homozygoti pre "divokú" alelu génu zodpovedajúceho enzýmu. Väčšina populácie patrí do skupiny „extenzívnych“ metabolizátorov.
"Pomalí" metabolizátori (zlý metabolizmus, RM) - osoby so zníženou rýchlosťou metabolizmu určitých liekov, spravidla homozygoti (s autozomálne recesívnym typom dedičnosti) alebo heterozygoti (s autozomálne dominantným typom dedičnosti) pre "pomalú" alelu génu zodpovedajúceho enzým. U týchto jedincov dochádza k syntéze „chybného“ enzýmu alebo k syntéze metabolického enzýmu vôbec nedochádza. Výsledkom je zníženie enzymatickej aktivity. Pomerne často nájdete úplnú absenciu enzymatickej aktivity. V tejto kategórii osôb sú zaznamenané vysoké miery pomeru koncentrácie liečiva ku koncentrácii jeho metabolitu. V dôsledku toho sa u „pomalých“ metabolizérov lieky hromadia v tele vo vysokých koncentráciách; to vedie k rozvoju
Tyu vyjadril nežiaduce reakcie na liek až po intoxikáciu. Preto si títo pacienti (pomalí metabolizéri) musia starostlivo vyberať dávku liekov. „Pomalým“ metabolizérom sa predpisujú nižšie dávky liekov ako „aktívnym“. „Nadmerne aktívni“ alebo „rýchli“ metabolizátori (ultraextenzívny metabolizmus, UM) - osoby so zvýšenou rýchlosťou metabolizmu určitých liekov, spravidla homozygoti (s autozomálne recesívnym typom dedičnosti) alebo heterozygoti (s autozomálne dominantným typom dedičnosti) pre "rýchlu" alelu génu zodpovedajúceho enzým alebo, čo je častejšie pozorované, nesúce kópie funkčných alel. V tejto kategórii osôb sú zaznamenané nízke hodnoty pomeru koncentrácie liečiva ku koncentrácii jeho metabolitu. V dôsledku toho je koncentrácia liečiv v krvnej plazme nedostatočná na dosiahnutie terapeutického účinku. Takýmto pacientom („nadmerne aktívni“ metabolizéri) sa predpisujú vyššie dávky liekov ako „aktívnym“ metabolizátorom. Ak existuje genetický polymorfizmus jedného alebo druhého biotransformačného enzýmu, potom rozdelenie jedincov podľa rýchlosti metabolizmu liekových substrátov tohto enzýmu nadobúda bimodálne (ak existujú 2 typy metabolizátorov) alebo trimodálne (ak existujú 3 typy metabolizérov) charakter.
Polymorfizmus je charakteristický aj pre gény kódujúce transportéry liečiv, pričom farmakokinetika liečiv sa môže meniť v závislosti od funkcie tohto transportéra. Klinický význam najdôležitejších biotransformačných enzýmov a transportérov je diskutovaný nižšie.
Indukcia a inhibícia biotransformačného systému a transportérov
Indukcia biotransformačného enzýmu alebo transportéra sa chápe ako absolútne zvýšenie jeho množstva a (alebo) aktivity v dôsledku pôsobenia určitého chemického činidla, najmä liečiva. V prípade biotransformačných enzýmov je to sprevádzané hypertrofiou ER. Indukciu môžu podstúpiť tak enzýmy fázy I (izoenzýmy cytochrómu P-450) a fázy II biotransformácie (UDP-glukuronyltransferáza atď.), ako aj transportéry liečiv (glykoproteín-P, transportéry organických aniónov a katiónov). Lieky, ktoré indukujú biotransformačné enzýmy a transportéry nemajú zjavnú štrukturálnu podobnosť, ale vyznačujú sa
tŕne sú niektoré spoločné znaky. Takéto látky sú rozpustné v tukoch (lipofilné); slúžia ako substráty pre enzýmy (ktoré indukujú) a majú najčastejšie dlhý polčas. Indukcia biotransformačných enzýmov vedie k zrýchleniu biotransformácie a spravidla k zníženiu farmakologickej aktivity a následne k účinnosti liečiv používaných spolu s induktorom. Indukcia transportérov liečiv môže viesť k rôznym zmenám koncentrácie liečiv v krvnej plazme v závislosti od funkcií tohto transportéra. Rôzne substráty sú schopné indukovať enzýmy biotransformácie liečiv a transportéry liečiv s rôznou molekulovou hmotnosťou, substrátovou špecifickosťou, imunochemickými a spektrálnymi charakteristikami. Okrem toho existujú významné interindividuálne rozdiely v intenzite indukcie biotransformačných enzýmov a transportérov liečiv. Ten istý induktor môže zvýšiť aktivitu enzýmu alebo transportéra u rôznych jedincov 15-100-krát.
Hlavné typy indukcie
"Fenobarbitalový" typ indukcie - priamy účinok molekuly induktora na regulačnú oblasť génu; to vedie k indukcii biotransformačného enzýmu alebo transportéra liečiva. Tento mechanizmus je najcharakteristickejší pre autoindukciu. Autoindukcia sa chápe ako zvýšenie aktivity enzýmu, ktorý metabolizuje xenobiotikum pod vplyvom samotného xenobiotika. Autoindukcia sa považuje za adaptačný mechanizmus vyvinutý v priebehu evolúcie na inaktiváciu xenobiotík, vrátane tých, ktoré sú rastlinného pôvodu. Takže autoindukciu vo vzťahu k cytochrómom podrodiny IIB má cesnakový fytoncid - dialylsulfid. Typickými autoinduktormi (medzi liečivými látkami) sú barbituráty (induktory izoenzýmov cytochrómu P-450 3A4, 2C9, podskupina IIB). Preto sa tento typ indukcie nazýva „fenobarbital“.
Typ "Rifampicín-dexametazón" - indukcia izoenzýmov 1A1, 3A4, 2B6 a glykoproteínu-P cytochrómu P-450 je sprostredkovaná interakciou molekuly induktora so špecifickými receptormi, receptor, CAR receptor. Spojením s týmito receptormi tvoria LS-induktory komplex, ktorý po preniknutí do bunkového jadra ovplyvňuje
Regulačná oblasť génu. V dôsledku toho dochádza k indukcii biotransformačného enzýmu alebo transportéra liečiva. Podľa tohto mechanizmu rifampíny, glukokortikoidy, ľubovník bodkovaný a niektoré ďalšie látky indukujú izoenzýmy cytochrómu P-450 a glykoproteín-P. Typ "etanol" - stabilizácia molekuly biotransformačného enzýmu liečiva v dôsledku tvorby komplexu s niektorými xenobiotikami (etanol, acetón). Napríklad etanol indukuje izoenzým 2E1 cytochrómu P-450 vo všetkých štádiách jeho tvorby: od transkripcie po transláciu. Predpokladá sa, že stabilizačný účinok etanolu je spojený s jeho schopnosťou aktivovať fosforylačný systém v hepatocytoch prostredníctvom cyklického AMP. Podľa tohto mechanizmu izoniazid indukuje izoenzým 2E1 cytochrómu P-450. Proces indukcie izoenzýmu 2E1 cytochrómu P-450 počas hladovania a diabetes mellitus je spojený s mechanizmom „etanolu“, v tomto prípade ketolátky pôsobia ako induktory izoenzýmu 2E1 cytochrómu P-450. Indukcia vedie k zrýchleniu biotransformácie liekových substrátov zodpovedajúcich enzýmov a spravidla k zníženiu ich farmakologickej aktivity. Z induktorov rifampicín (induktor izoenzýmov 1A2, 2C9, 2C19, 3A4, 3A5, 3A6, 3A7 cytochrómu P-450; glykoproteín-P) a barbituráty (induktory izoenzýmov 1A2, 2C8,324A2) sa v klinickej praxi najčastejšie používajú. , 3A5, 3A6, 3A7 cytochróm P-450). Trvá niekoľko týždňov, kým sa vyvinie indukčný účinok barbiturátov. Na rozdiel od barbiturátov pôsobí rifampicín ako induktor rýchlo. Účinok rifampicínu možno zistiť po 2-4 dňoch. Maximálny účinok lieku sa zaznamená po 6-10 dňoch. Indukcia enzýmov alebo transportérov liekov spôsobená rifampicínom a barbiturátmi niekedy vedie k zníženiu farmakologickej účinnosti nepriamych antikoagulancií (warfarín, acenokumarol), cyklosporínu, glukokortikoidov, ketokonazolu, teofylínu, chinidínu, vyžaduje korekciu digoxínu, ferapamifenadínu (tetis dávkovací režim týchto liekov t. e. zvýšenie dávky). Je potrebné zdôrazniť, že keď sa zruší induktor enzýmov biotransformácie liečiva, dávka kombinovaného liečiva by sa mala znížiť, pretože jeho koncentrácia v krvnej plazme sa zvyšuje. Za príklad takejto interakcie možno považovať kombináciu nepriamych antikoagulancií a fenobarbitalu. Štúdie ukázali, že v 14% prípadov krvácania počas liečby
nepriame antikoagulanciá sa vyvíjajú v dôsledku zrušenia liekov, ktoré indukujú biotransformačné enzýmy.
Niektoré zlúčeniny môžu inhibovať aktivitu biotransformačných enzýmov a transportérov liečiv. Okrem toho so znížením aktivity enzýmov, ktoré metabolizujú lieky, je možný vývoj vedľajších účinkov spojených s dlhodobou cirkuláciou týchto zlúčenín v tele. Inhibícia transportérov liečiv môže viesť k rôznym zmenám koncentrácie liečiv v krvnej plazme v závislosti od funkcií tohto transportéra. Niektoré liečivé látky sú schopné inhibovať tak enzýmy prvej fázy biotransformácie (izoenzýmy cytochrómu P-450) a druhej fázy biotransformácie (N-acetyltransferáza a pod.), ako aj transportéry liečiv.
Hlavné mechanizmy inhibície
Väzba na regulačnú oblasť génu biotransformačného enzýmu alebo transportéra liečiva. Podľa tohto mechanizmu sú enzýmy biotransformácie liečiva inhibované pôsobením veľkého množstva liečiva (cimetidín, fluoxetín, omeprazol, fluorochinolóny, makrolidy, sulfónamidy atď.).
Niektoré lieky s vysokou afinitou (afinitou) k určitým izoenzýmom cytochrómu P-450 (verapamil, nifedipín, isradipín, chinidín) inhibujú biotransformáciu liekov s nižšou afinitou k týmto izoenzýmom. Tento mechanizmus sa nazýva kompetitívna metabolická interakcia.
Priama inaktivácia izoenzýmov cytochrómu P-450 (gastoden r). Inhibícia interakcie cytochrómu P-450 s NADP-N-cytochróm P-450 reduktázou (fumarokumaríny z grapefruitu a limetkovej šťavy).
Zníženie aktivity enzýmov biotransformácie liečiv pôsobením vhodných inhibítorov vedie k zvýšeniu plazmatickej koncentrácie týchto liečiv (substráty pre enzýmy). V tomto prípade sa polčas rozpadu liekov predlžuje. To všetko spôsobuje vývoj vedľajších účinkov. Niektoré inhibítory ovplyvňujú niekoľko biotransformačných izoenzýmov súčasne. Na inhibíciu viacerých izoforiem enzýmu môžu byť potrebné veľké koncentrácie inhibítora. Flukonazol (antimykotikum) v dávke 100 mg denne teda inhibuje aktivitu izoenzýmu 2C9 cytochrómu P-450. So zvýšením dávky tohto lieku na 400 mg je tiež zaznamenaná inhibícia.
aktivita izoenzýmu 3A4. Navyše, čím vyššia je dávka inhibítora, tým rýchlejšie (a vyšší) sa vyvíja jeho účinok. Inhibícia sa vo všeobecnosti rozvíja rýchlejšie ako indukcia, zvyčajne ju možno zaregistrovať už 24 hodín po podaní inhibítorov. Rýchlosť inhibície aktivity enzýmu je ovplyvnená aj cestou podávania inhibítora liečiva: ak sa inhibítor podáva intravenózne, proces interakcie prebehne rýchlejšie.
Inhibítory a induktory biotransformačných enzýmov a transportérov liekov môžu slúžiť nielen liečivám, ale aj ovocným šťavám (tabuľky 5-10) a bylinným liečivám (príloha 2)- to všetko má klinický význam pri použití liekov, ktoré pôsobia ako substráty pre tieto enzýmy a transportéry.
Tabuľka 5-10. Vplyv ovocných štiav na aktivitu biotransformačného systému a transportérov liečiv
5.6. EXTRAHEPATICKÁ BIOTRANSFORMÁCIA
Úloha čreva pri biotransformácii liečiva
Črevo sa považuje za druhý najdôležitejší orgán (po pečeni), ktorý vykonáva biotransformáciu liečiv. V črevnej stene sa uskutočňujú reakcie fázy I a reakcie fázy II biotransformácie. Biotransformácia liečiv v črevnej stene má veľký význam v efekte prvého prechodu (presystémová biotransformácia). Podstatná úloha biotransformácie v črevnej stene pri účinku prvej pasáže liečiv ako cyklosporín A, nifedipín, midazolam, verapamil už bola preukázaná.
Enzýmy fázy I biotransformácie liečiva v črevnej stene
Z enzýmov fázy I biotransformácie liečiva sú izoenzýmy cytochrómu P-450 lokalizované hlavne v črevnej stene. Priemerný obsah izoenzýmov cytochrómu P-450 v ľudskej črevnej stene je 20 pmol/mg mikrozomálneho proteínu (v pečeni - 300 pmol/mg mikrozomálneho proteínu). Bol stanovený jasný vzorec: obsah izoenzýmov cytochrómu P-450 klesá od proximálneho k distálnemu črevu (tabuľky 5-11). Okrem toho je obsah izoenzýmov cytochrómu P-450 maximálny v hornej časti črevných klkov a minimálny v kryptách. Prevládajúci izoenzým črevného cytochrómu P-450, CYP3A4, predstavuje 70 % všetkých izoenzýmov črevného cytochrómu P-450. Podľa rôznych autorov sa obsah CYP3A4 v črevnej stene mení, čo sa vysvetľuje interindividuálnymi rozdielmi v cytochróme P-450. Dôležité sú aj metódy čistenia enterocytov.
Tabuľka 5-11. Obsah izoenzýmu 3A4 cytochrómu P-450 v črevnej stene a ľudskej pečeni
V črevnej stene boli identifikované aj ďalšie izoenzýmy: CYP2C9 a CYP2D6. Avšak v porovnaní s pečeňou je obsah týchto enzýmov v črevnej stene nevýznamný (100-200 krát menej). Vykonané štúdie preukázali v porovnaní s pečeňou nevýznamnú metabolickú aktivitu izoenzýmov cytochrómu P-450 črevnej steny (tabuľky 5-12). Ako ukazujú štúdie venované štúdiu indukcie izoenzýmov cytochrómu P-450 v črevnej stene, indukovateľnosť izoenzýmov črevnej steny je nižšia ako u izoenzýmov cytochrómu P-450 pečene.
Tabuľka 5-12. Metabolická aktivita izoenzýmov cytochrómu P-450 v črevnej stene a pečeni
Enzýmy fázy II biotransformácie liečiva v črevnej stene
UDP-glukuronyltransferáza a sulfotransferáza sú najlepšie študované enzýmy fázy II biotransformácie liečiv umiestnené v črevnej stene. Distribúcia týchto enzýmov v čreve je podobná izoenzýmom cytochrómu P-450. Cappiello a kol. (1991) študovali aktivitu UDP-glukuronyltransferázy v ľudskej črevnej stene a pečeni metabolickým klírensom 1-naftolu, morfínu a etinylestradiolu (tabuľky 5-13). Štúdie ukázali, že metabolická aktivita UDP-glukuronyltransferázy v črevnej stene je nižšia ako metabolická aktivita UDP-glukuronyltransferázy pečene. Podobný vzorec je charakteristický aj pre glukuronidáciu bilirubínu.
Tabuľka 5-13. Metabolická aktivita UDP-glukuronyltransferázy v črevnej stene a v pečeni
Cappiello a kol. (1987) tiež študoval aktivitu sulfotransferázy v črevnej stene a pečeni metabolickým klírensom 2-naftolu. Získané údaje naznačujú prítomnosť rozdielov v ukazovateľoch metabolického klírensu (navyše klírens 2-naftolu v črevnej stene je nižší ako v pečeni). V ileu je hodnota tohto ukazovateľa 0,64 nmol / (minhmg), v sigmoidnom hrubom čreve - 0,4 nmol / (minhmg), v pečeni - 1,82 nmol / (minhmg). Existujú však lieky, ktorých sulfatácia prebieha najmä v črevnej stene. Patria sem napríklad β2-agonisty: terbutalín a izoprenalín (tabuľka 5-14).
Aj napriek určitému príspevku k biotransformácii liečivých látok je teda črevná stena z hľadiska svojej metabolickej kapacity výrazne horšia ako pečeň.
Tabuľka 5-14. Metabolický klírens terbutalínu a izoprenalínu v črevnej stene a pečeni
Úloha pľúc pri biotransformácii liečiva
Ľudské pľúca obsahujú enzýmy biotransformácie fázy I (izoenzýmy cytochrómu P-450) a enzýmy fázy II.
(epoxidová hydroláza, UDP-glukuronyltransferáza atď.). V ľudskom pľúcnom tkanive bolo možné identifikovať rôzne izoenzýmy cytochrómu P-450: CYP1A1, CYP1B1, CYP2A, CYP2A10, CYP2A11, CYP2B, CYP2E1, CYP2F1, CYP2F3. Celkový obsah cytochrómu P-450 v ľudských pľúcach je 0,01 nmol/mg mikrozomálneho proteínu (to je 10-krát menej ako v pečeni). Existujú izoenzýmy cytochrómu P-450, ktoré sú prevažne exprimované v pľúcach. Patria sem CYP1A1 (nachádza sa u ľudí), CYP2B (u myší), CYP4B1 (u potkanov) a CYP4B2 (u hovädzieho dobytka). Tieto izoenzýmy majú veľký význam pri biologickej aktivácii mnohých karcinogénov a pulmonotoxických zlúčenín. Informácie o zapojení CYP1A1 do biologickej aktivácie PAH sú uvedené vyššie. U myší vedie oxidácia butylovaného hydroxytoluénu izoenzýmom CYP2B k vytvoreniu pneumotoxického elektrofilného metabolitu. Izoenzýmy CYP4B1 potkanov a CYP4B2 hovädzieho dobytka podporujú biologickú aktiváciu 4-ipomenolu (4-ipomenol je silný pneumotoxický furanoterpenoid huby surovej zemiakovej). Práve 4-impomenol spôsobil masový úhyn dobytka v 70. rokoch v USA a Anglicku. Súčasne 4-ipomenol, oxidovaný izoenzýmom CYP4B2, spôsobil intersticiálnu pneumóniu, ktorá viedla k smrti.
Expresia špecifických izoenzýmov v pľúcach teda vysvetľuje selektívnu pulmonotoxicitu niektorých xenobiotík. Napriek prítomnosti enzýmov v pľúcach a iných častiach dýchacieho traktu je ich úloha v biotransformácii liečivých látok zanedbateľná. V tabuľke sú uvedené biotransformačné enzýmy liečiv nachádzajúce sa v ľudskom dýchacom trakte (tabuľky 5-15). Stanovenie lokalizácie biotransformačných enzýmov v dýchacom trakte je ťažké kvôli použitiu pľúcneho homogenizátu v štúdiách.
Tabuľka 5-15. Biotransformačné enzýmy nachádzajúce sa v ľudskom dýchacom trakte
Úloha obličiek v biotransformácii liečiva
Štúdie uskutočnené za posledných 20 rokov ukázali, že obličky sa podieľajú na metabolizme xenobiotík a liekov. V tomto prípade spravidla dochádza k zníženiu biologickej a farmakologickej aktivity, v niektorých prípadoch je však možný aj proces biologickej aktivácie (najmä bioaktivácia karcinogénov).
V obličkách sa našli enzýmy prvej fázy biotransformácie a enzýmy druhej fázy. Okrem toho sú biotransformačné enzýmy lokalizované v kôre aj v dreni obličiek (tabuľky 5-16). Ako však ukázali štúdie, väčší počet izoenzýmov cytochrómu P-450 obsahuje presne kortikálnu vrstvu obličiek a nie dreň. Maximálny obsah izoenzýmov cytochrómu P-450 bol zistený v proximálnych renálnych tubuloch. Obličky teda obsahujú izoenzým CYP1A1, ktorý sa predtým považoval za špecifický pre pľúca, a CYP1A2. Okrem toho tieto izoenzýmy v obličkách podliehajú indukcii PAH (napríklad β-naftovlavónom, 2-acetylaminoflurínom) rovnakým spôsobom ako v pečeni. Aktivita CYP2B1 bola zistená v obličkách, konkrétne bola opísaná oxidácia paracetamolu (acetaminofénu ♠) v obličkách pôsobením tohto izoenzýmu. Neskôr sa ukázalo, že hlavnou príčinou nefrotoxického účinku tohto lieku je tvorba toxického metabolitu N-acetibenzachinoneimínu v obličkách pod vplyvom CYP2E1 (podobne ako v pečeni). Pri kombinovanom užívaní paracetamolu s induktormi CYP2E1 (etanol, testosterón atď.) sa riziko poškodenia obličiek niekoľkonásobne zvyšuje. Aktivita CYP3A4 v obličkách nie je vždy zaznamenaná (iba v 80% prípadov). Treba poznamenať, že podiel izoenzýmov obličkového cytochrómu P-450 na biotransformácii liečivých látok je mierny a zjavne vo väčšine prípadov nemá klinický význam. Pri niektorých liekoch je však hlavnou cestou biotransformácie biochemická transformácia v obličkách. Štúdie ukázali, že tropisetron p (antiemetikum) sa oxiduje hlavne v obličkách pôsobením izoenzýmov CYP1A2 a CYP2E1.
Z enzýmov II fázy biotransformácie v obličkách sa najčastejšie stanovujú UDP-glukuronyltransferáza a β-lyáza. Je potrebné poznamenať, že aktivita β-lyázy v obličkách je vyššia ako v pečeni. Objav tejto vlastnosti umožnil vyvinúť niektoré „proliečivá“, ktorých aktiváciou vznikajú aktívne meta-
bolesť, selektívne pôsobiaca na obličky. Tak vytvorili cytostatikum na liečbu chronickej glomerulonefritídy - S-(6-purinyl)-L-cysteín. Táto zlúčenina, pôvodne neaktívna, sa v obličkách premieňa pôsobením β-lyázy na aktívny 6-merkaptopurín. 6-merkuptopurín teda pôsobí výlučne v obličkách; tým sa výrazne znižuje frekvencia a závažnosť nežiaducich účinkov lieku.
Lieky ako paracetamol (acetaminofén ♠), zidovudín (azidotymidín ♠), morfín, sulfametazón p, furosemid (lasix ♠) a chloramfenikol (levomycetín ♠) podliehajú glukuronidácii v obličkách.
Tabuľka 5-16. Distribúcia enzýmov biotransformácie liečiv v obličkách (Lohr et al., 1998)
* - obsah enzýmu je výrazne vyšší.
Literatúra
Kukes V.G. Metabolizmus liečiva: klinické a farmakologické aspekty. - M.: Reafarm, 2004. - S. 113-120.
Seredenin S.B. Prednášky z farmakogenetiky. - M.: MIA, 2004. -
Diasio R.B., Beavers T.L., Carpenter J.T. Familiárny deficit dihydropyrimidíndehydrogenázy: biochemický základ pre familiárnu pyrimidinémiu a závažnú toxicitu vyvolanú 5-fluóruracilom // J. Clin. investovať. - 1988. - Sv. 81,-
Lemoine A., Daniel A., Dennison A., Kiffel L. a kol. Renálna toxicita FK 506 a nedostatok detegovateľného cytochrómu P-450 3A v pečeňovom štepe pacienta podstupujúceho transplantáciu pečene // Hepatológia. - 1994. - Zv. 20. - S. 1472-1477.
Lewis D.F.V., Dickins M., Eddershaw P.J. a kol.Špecifiká substrátu cytochrómu-P450, štrukturálne šablóny substrátu a geometrie aktívneho miesta enzýmu // Metabolizmus liečiv. lieková interakcia. - 1999. - Zv. 15. - S. 1-51.
Väčšina liečivých látok v tele prechádza biotransformáciou – metabolizuje sa. Z tej istej látky môže vzniknúť nie jeden, ale niekoľko metabolitov, niekedy aj desiatky, ako je znázornené napríklad pri chlórpromazíne. Biotransformácia liečivých látok prebieha spravidla pod kontrolou enzýmov (aj keď je možná aj ich neenzymatická transformácia, napr. chemická transformácia hydrolýzou). Metabolizujúce enzýmy sú v zásade lokalizované v pečeni, hoci enzýmy pľúc, čriev, obličiek, placenty a iných tkanív môžu tiež zohrávať dôležitú úlohu v metabolizme liečiv. Reguláciou farmaceutických faktorov, ako je typ liekovej formy (čapíky namiesto tabliet, intravenózna injekcia namiesto perorálnych liekových foriem), je možné do značnej miery zabrániť počiatočnému prechodu látky cez pečeň, a tým regulovať biotransformáciu.
Tvorba toxických metabolitov môže byť tiež výrazne znížená reguláciou farmaceutických faktorov. Napríklad pri metabolizme amidopyrínu v pečeni vzniká karcinogénna látka dimetylnitrozamín. Po rektálnom podaní príslušných dávkových foriem tejto látky je zaznamenaná intenzívna absorpcia, presahujúca intenzitu orálneho podania o 1,5 - 2,5, čo umožňuje znížiť dávku látky pri zachovaní terapeutického účinku a znížení hladiny toxického metabolitu.
Biotransformácia zvyčajne vedie k zníženiu alebo vymiznutiu biologickej aktivity, k inaktivácii liečiva. S prihliadnutím na farmaceutický faktor – jednoduchá chemická úprava, je však v niektorých prípadoch možné dosiahnuť tvorbu aktívnejších alebo menej toxických metabolitov. Protinádorové liečivo ftorafur teda odštiepi glykozidický zvyšok v tele, čím sa uvoľní aktívny protinádorový antimetabolit – fluorouracil. Ester levomycetínu a kyseliny stearovej je na rozdiel od horkého chloramfenikolu bez chuti. V gastrointestinálnom trakte dochádza k enzymatickej hydrolýze neaktívneho esteru a uvoľnený chloramfenikol sa vstrebáva do krvi. Vo vode slabo rozpustný levomycetín sa premieňa na ester s kyselinou jantárovou (sukcinát) na vysoko rozpustnú soľ - nová chemická modifikácia, ktorá sa už používa na intramuskulárne aj intravenózne podanie. V tele sa v dôsledku hydrolýzy tohto esteru rýchlo oddelí samotný levomycetín.
Na zníženie toxicity a zlepšenie znášanlivosti bola syntetizovaná jednoduchá chemická modifikácia izoniazidu, ftivazid (hydrazón izoniazidu a vanilínu). Postupné uvoľňovanie v dôsledku biotransformácie antituberkulóznej aktívnej časti molekuly ftivazidu – izoniazidu, znižuje frekvenciu a závažnosť vedľajších účinkov charakteristických pre čistý izoniazid. To isté platí pre saluzid (izoniazidhydrazón získaný jeho kondenzáciou s 2-karboxy-3,4-dimetylbenzaldehydom), ktorý sa na rozdiel od izoniazidu môže podávať parenterálne.
Vylučovanie (odstraňovanie) liečiv a ich metabolitov
Hlavným spôsobom vylučovania liečivých látok a ich metabolitov je vylučovanie močom a stolicou, spolu s tým môžu byť látky vylučované z tela vydychovaným vzduchom, sekréciou mliečnych, potných, slinných a iných žliaz.
Vhodnou reguláciou farmaceutických faktorov pre množstvo liečivých látok možno regulovať aj procesy vylučovania. Takže zvýšením pH moču (súčasné podávanie alkalicky reaktívnych zložiek, ako je hydrogénuhličitan sodný a ďalšie relevantné pomocné látky, s liečivými látkami - slabými kyselinami) je možné výrazne zvýšiť vylučovanie (vylučovanie) kyseliny acetylsalicylovej, fenobarbital, probenecid obličkami. U liečivých látok - slabých zásad (novokaín, amfetamín, kodeín, chinín, morfín a pod.) je obraz opačný - slabé organické zásady sa lepšie ionizujú pri nízkych hodnotách pH (kyslý moč), pričom sa slabo reabsorbujú v v ionizovanom stave tubulárnym epitelom a rýchlo sa vylučuje močom. Ich zavedenie spolu s pomocnými látkami, ktoré znižujú pH moču (napríklad chlorid hlinitý), prispieva k ich rýchlemu vylučovaniu z tela.
Mnohé liečivé látky prenikajú z krvi do parenchýmových buniek pečene. Do tejto skupiny látok patrí levomycetín, erytromycín, oleandomycín, sulfónamidy, množstvo antituberkulóznych látok atď.
V pečeňových bunkách liečivé látky čiastočne podliehajú biotransformácii a nezmenené alebo vo forme metabolitov (vrátane konjugátov) sa vylučujú žlčou alebo sa vracajú do krvi. Vylučovanie liečivých látok žlčou závisí od množstva faktorov, akými sú molekulová hmotnosť, kombinované použitie látok, ktoré podporujú vylučovanie žlče – síran horečnatý, pituitrín, či sekrečná funkcia pečene – salicyláty, riboflavín.
Ostatné cesty vylučovania liečivých látok – pot, slzy, mlieko – sú pre celý proces vylučovania menej významné.
Štúdie absorpcie, distribúcie, biotransformácie a vylučovania mnohých liečiv ukázali, že schopnosť liečiva mať terapeutický účinok je len jeho potenciálnou vlastnosťou, ktorá sa môže výrazne meniť v závislosti od farmaceutických faktorov.
Pomocou rôznych surovín, rôznych pomocných látok, technologických operácií a zariadení je možné meniť nielen rýchlosť uvoľňovania liečivej látky z liekovej formy, ale aj rýchlosť a úplnosť jej absorpcie, vlastnosti biotransformácie a uvoľňovania a v konečnom dôsledku jeho terapeutická účinnosť.
Rôzne farmaceutické faktory teda ovplyvňujú všetky jednotlivé články transportu liečivých látok v tele. A keďže terapeutická účinnosť a vedľajšie účinky liekov závisia od koncentrácie vstrebanej liečivej látky v krvi, orgánoch a tkanivách, od dĺžky pobytu látky v nich, od charakteristík jej biotransformácie a vylučovania, potom dôkladná štúdia vplyv farmaceutických faktorov na tieto procesy, odborná, vedecká regulácia týchto faktorov vo všetkých fázach tvorby a výskumu liečiv prispeje k optimalizácii farmakoterapie - zvýšeniu jej účinnosti a bezpečnosti.
PREDNÁŠKA 5
KONCEPCIA BIOLOGICKEJ DOSTUPNOSTI LIEKOV. METÓDY JEJ VÝSKUMU.
Biofarmácia spolu s testom farmaceutickej dostupnosti navrhuje stanoviť špecifické kritérium na hodnotenie vplyvu farmaceutických faktorov na absorpciu liečiva - biologickú dostupnosť - mieru, do akej sa liečivá látka absorbuje z miesta vpichu do systémového obehu a rýchlosť, akou tento proces prebieha.
Kritériom pre stupeň absorpcie liečivej látky bola spočiatku relatívna hladina v krvi, ktorá vzniká pri podávaní látky v študovanej a štandardnej forme. V porovnaní s maximálnou koncentráciou liečiva. Tento prístup k hodnoteniu absorpcie látok je však z viacerých dôvodov neadekvátny.
Jednak preto, že závažnosť biologického účinku mnohých liečivých látok je daná nielen ich maximálnou hladinou, ale aj časom, počas ktorého koncentrácia látky presahuje minimálnu hladinu potrebnú na realizáciu farmakologického účinku. Po druhé, empirický odhad okamihu maximálnej koncentrácie látky v krvi môže byť nesprávny. Po tretie, tento odhad nemusí byť presný z dôvodu chýb v definícii. To všetko podnietilo výskumníkov charakterizovať stupeň absorpcie nie jednotlivými bodmi, ale farmakokinetickou krivkou.
C = f (t) všeobecne.
A keďže je jednoduchšie získať integrálnu reprezentáciu krivky meraním plochy ohraničenej touto krivkou s osou x, bolo navrhnuté charakterizovať stupeň absorpcie liečiva plochou pod príslušnou farmakokinetickou krivkou.
Pomer plôch pod krivkami získanými zavedením lieku v študovaných a štandardných formách sa nazýva stupeň biologickej dostupnosti:
S x je plocha pod krivkou PK pre testovanú látku v skúmanej liekovej forme;
Sc je plocha pod krivkou PK pre rovnakú látku v štandardnej liekovej forme;
Dc a Dx sú dávky látky v testovaných a štandardných dávkových formách.
Štúdie biologickej dostupnosti sa vykonávajú vo forme porovnávacích experimentov „in vivo“, v ktorých sa liek porovnáva so štandardnou (najdostupnejšou) liekovou formou tej istej účinnej látky.
Existuje absolútna a relatívna biologická dostupnosť. Ako štandardná dávková forma sa pri stanovení "absolútnej" biologickej dostupnosti používa roztok na intravenózne podanie. Intravenózna injekcia poskytuje najjasnejšie výsledky, pretože dávka vstupuje do veľkého obehu a biologická dostupnosť lieku je v tomto prípade najkompletnejšia - takmer sto percent.
Je však bežnejšie a možno aj vhodnejšie určiť relatívnu biologickú dostupnosť. V tomto prípade je štandardnou liekovou formou spravidla perorálny roztok a iba v prípadoch, keď je látka nerozpustná alebo nestabilná vo vodnom roztoku, možno použiť inú perorálnu liekovú formu, ktorá je dobre charakterizovaná a dobre sa vstrebáva, napr. suspenzia mikronizovanej látky alebo mikronizovaného liečiva uzavretá v želatínovej kapsule.
Skúsenosti z biofarmaceutiky ukázali, že charakterizovanie absorpcie liečivej látky podľa stupňa jej absorpcie je nedostatočné. Faktom je, že ani pri úplnom vstrebaní liečivej látky nemusí jej koncentrácia v krvi dosiahnuť minimálnu účinnú úroveň, ak je rýchlosť absorpcie nízka v porovnaní s rýchlosťou vylučovania (eliminácie) tejto látky z tela. Na obr. (Obrázok 5.1.) uvádza niektoré z možných situácií, ktoré nastávajú pri podávaní liekov A, B, C, obsahujúcich rovnakú dávku tej istej liekovej substancie, líšiacich sa farmaceutickými faktormi použitými v procese ich tvorby.
Obrázok 5.1
Zmena koncentrácie liečiva v biologickej tekutine po zavedení liekových foriem, líšiacich sa farmaceutickými faktormi.
Po zavedení liečiva A a B koncentrácia liečiva v krvi prekročí minimálnu účinnú koncentráciu (MEC) v prvom prípade viac ako v druhom prípade a pri zavedení liečiva C koncentrácia liečiva neprekročí dosiahnuť minimálnu efektívnu koncentráciu, hoci plocha pod FC- krivkami je vo všetkých 3 prípadoch rovnaká. Viditeľné rozdiely vo farmakokinetike liečiva po jeho podaní vo formách A, B, C sú teda spôsobené nerovnakou rýchlosťou absorpcie. Preto sa pri určovaní biologickej dostupnosti od roku 1972 (Riegelman L.) zaviedlo aj povinné stanovovanie mier absorpcie, t.j. rýchlosť, ktorou látka vstupuje do systémového obehu z miesta podania.
Integrálne (stupeň absorpcie) a kinetické (miera absorpcie) aspekty hodnotenia absorpčného procesu sa teda odrážajú v definícii biologickej dostupnosti.
Pri určovaní biologickej dostupnosti sa na presne stanovenú dobu vykonáva sekvenčný odber vzoriek potrebných tekutín (krv, moč, sliny, lymfa atď.) a zisťuje sa v nich koncentrácia látky (pozri učebnicu Muravyov I.A., 1960, časť 1).1, str.295, I a 2 odseky - definícia BD na zdravých dobrovoľníkoch).
Vzorky biologickej dostupnosti sa odoberajú z rôznych miest v závislosti od terapeutického použitia liečivých látok. Zvyčajne sa na to používa venózna a arteriálna krv alebo moč. Existujú však lieky, ktorých biologická dostupnosť je vhodnejšie určiť v mieste skutočnej expozície lieku. Napríklad lieky, ktoré pôsobia v gastrointestinálnom trakte alebo dávkové formy na aplikáciu na kožu.
Získané údaje o obsahu látok (resp. ich metabolitov) v biokvapalinach sa zapisujú do tabuliek, na základe ktorých sa zostavujú grafy závislosti koncentrácie liečivej látky v biokvapalinách od času jej zistenia - (FK- krivky) C = f (t).
Akýkoľvek rozdiel v biologickej dostupnosti porovnávaných liečiv sa teda odráža v krivke koncentrácie látok v krvi alebo vo vzore vylučovania močom. Zároveň je potrebné vziať do úvahy, že na koncentráciu liečivej látky v krvi vplývajú aj ďalšie premenlivé faktory: fyziologické, patologické (endogénne) a exogénne.
Preto, aby sa zvýšila presnosť štúdií, je potrebné brať do úvahy všetky premenné. Vplyv faktorov, ako je vek, pohlavie, genetické rozdiely v metabolizme liekov, ako aj prítomnosť patologických stavov, je možné do značnej miery kontrolovať pomocou metódy „cross experiment“.
Vplyv faktorov, ktoré môže výskumník priamo kontrolovať (príjem potravy, súčasné podávanie alebo príjem iných liekov, množstvo vypitej vody, pH moču, fyzická aktivita a pod.) je minimalizovaný prísnou štandardizáciou experimentálnych podmienok.
METÓDY POSUDZOVANIA BIOLOGICKEJ DOSTUPNOSTI. POSÚDENIE STUPŇA NASÁVANIA. ŠTÚDIE S JEDNODNOU DÁVKOU.
Stupeň absorpcie je často určený výsledkami štúdie obsahu látky v krvi po jednom stretnutí.
Výhodou tejto metódy je, že zdraví ľudia sú menej vystavení lieku, keď sa podáva v jednotlivých dávkach.
Koncentrácia liečivej látky sa však musí sledovať minimálne tri polperiódy jej prítomnosti v organizme (alebo dlhšie). Pri extravaskulárnych spôsoboch podávania liečiva je potrebné stanoviť čas (t max .) na dosiahnutie maximálnej koncentrácie - C max .
Na vykreslenie krivky C = f (t) závislosti koncentrácie látok v krvi od času je potrebné získať aspoň tri body na vzostupných a rovnaký počet na zostupných vetvách krivky. Preto je potrebný veľký počet vzoriek krvi, čo je pre osoby zúčastňujúce sa experimentu určité nepohodlie.
Sx a Dx sú plocha pod krivkou a dávka testovanej látky v testovanej liekovej forme;
S c a D C - plocha pod krivkou a dávka tej istej látky v štandardnej liekovej forme.
 |
Obrázok 5.2
Závislosť koncentrácie látok v krvi od času.
Pri štúdiách stupňa biologickej dostupnosti s použitím jednej dávky sú absolútne nevyhnutné špecifické a vysoko citlivé analytické metódy. Vyžaduje sa aj podrobná znalosť farmakokinetických charakteristík liečivej látky. Táto metóda nemusí byť vhodná v prípadoch, keď má liečivá látka komplexné farmakokinetické vlastnosti. Napríklad, keď je vylučovanie žlčou sprevádzané reabsorpciou lieku, čo vedie k jeho cirkulácii v pečeni.
ŠTÚDIE S OPAKOVANÝMI DÁVKAMI.
V niektorých prípadoch, najmä pre správne posúdenie stupňa biologickej dostupnosti liekov určených na dlhodobé užívanie, sa vykonáva štúdia s opakovanými dávkami.
Táto metóda je vhodnejšia na klinike, kde sa uskutočňujú štúdie na pacientoch užívajúcich lieky pravidelne v súlade s priebehom liečby. V podstate sa pacient lieči liekom, ktorého účinnosť je kontrolovaná jeho obsahom v biokvapalinách.
Vzorky na analýzu touto metódou možno získať až po dosiahnutí stabilnej koncentrácie látky v krvi. Zvyčajne sa dosiahne po 5-10 dávkach a závisí od polčasu rozpadu látky v tele. Po dosiahnutí stabilnej koncentrácie látky v krvi sa čas na dosiahnutie maximálnej koncentrácie stáva konštantným. V tomto prípade sa stanoví maximálna koncentrácia pre štandardnú liekovú formu a následne sa po stanovenom časovom intervale predpíše látka v skúmanej liekovej forme a stanoví sa aj jej maximálna koncentrácia v krvi.
Výpočet stupňa biologickej dostupnosti sa vykonáva podľa vzorca:
, Kde:
Cx je maximálna koncentrácia pre skúšané liečivo;
C st - maximálna koncentrácia pre štandardný liek;
Dx a Dc sú dávky príslušných liečiv;
T x a T s - čas na dosiahnutie maximálnej koncentrácie po vymenovaní štúdie a štandardných dávkových foriem.
Stupeň biologickej dostupnosti sa tu dá vypočítať aj pomocou hodnôt plochy pod krivkou alebo hodnôt maximálnych koncentrácií. Plocha pod krivkou sa v tomto prípade meria iba počas jedného dávkového intervalu po dosiahnutí rovnovážneho stavu.
Pozitívom spôsobu predpisovania opakovaných dávok látok je relatívne vysoký obsah látky v krvi, čo uľahčuje analytické stanovenia a zvyšuje ich presnosť.
ŠTÚDIE NA STANOVENIE OBSAHU LÁTKY VYFUKOVANEJ MOČOM ALEBO JEHO METABOLITOM.
Stanovenie stupňa biologickej dostupnosti podľa obsahu látky vylúčenej v moči zabezpečuje splnenie niekoľkých podmienok:
1) uvoľnenie aspoň časti látky v nezmenenej forme;
2) úplné a dôkladné vyprázdnenie močového mechúra pri každom odbere vzoriek;
3) Čas zberu moču je spravidla 7-10 polčas rozpadu lieku v tele. Práve v tomto období stihne z tela vyniknúť 99,9 % podanej liečivej látky. Najčastejší odber vzoriek na analýzu je žiaduci, pretože to umožňuje presnejšie určiť koncentráciu látky, výpočet stupňa biologickej dostupnosti sa vykonáva podľa vzorca:
, Kde:
B - množstvo nezmenenej látky vylúčenej močom po podaní študovaných (x) a štandardných (c) liekových foriem;
Dx a Dc sú dávky príslušných liekov.
STANOVENIE RÝCHLOSTI Vstrebávania LIEČIVÝCH LÁTOK. PRVKY MODELOVANIA FARMAKOKINETIKY.
Existujúce metódy hodnotenia rýchlosti absorpcie liečiv sú založené na predpoklade linearity kinetiky všetkých procesov príjmu, prenosu a eliminácie liečiv v organizme.
Najjednoduchšou metódou na stanovenie rýchlostnej konštanty absorpcie je Dostova metóda (1953), založená na pomere medzi eliminačnou a absorpčnou konštantou a časom maximálnej koncentrácie na farmakokinetickej krivke.
, Kde:
e - základ prirodzeného logaritmu = 2,71828...;
t max - čas na dosiahnutie maximálnej úrovne koncentrácie látky v tele.
K tomuto vzorcu sa zostaví špeciálna tabuľka závislosti súčinu K el t max a funkcie E, ktorá sa potom vypočíta podľa vzorca:
Preto K sun \u003d K el E
Fragment tabuľky a príklad výpočtu.
Ak teda K el \u003d 0,456 a t max \u003d 2 hodiny, potom ich produkt \u003d 0,912. Podľa tabuľky to zodpovedá hodnote funkcie E 2,5. Nahradením tejto hodnoty do rovnice: K slnko \u003d K el · E \u003d 0,456 2,5 \u003d 1,1400 h -1;
Bol navrhnutý aj nasledujúci vzorec na výpočet sacej konštanty (na základe jednodielneho modelu; Saunders, Natunen, 1973)
, Kde:
C max - maximálna koncentrácia, nastavená po čase t max ;
C o je koncentrácia látky v tele v nulovom časovom okamihu za predpokladu, že celá látka (dávka) vstúpi do tela a okamžite sa distribuuje do krvi, orgánov a tkanív.
Výpočet týchto veličín, ktoré sa nazývajú farmakokinetické parametre, sa vykonáva jednoduchou grafickou metódou. Na tento účel sa vytvorí farmakokinetická krivka v takzvanom semilogaritmickom súradnicovom systéme. Na zvislej osi sú vynesené hodnoty lgС t - experimentálne zistené hodnoty koncentrácie látky v biologickej tekutine za čas t a na vodorovnej osi - čas potrebný na dosiahnutie tejto koncentrácie v prirodzenom prostredí. termíny (sekundy, minúty alebo hodiny). Segment ordinátnej osi odrezaný pokračovaním (na grafe je to prerušovaná čiara) linearizovanej krivky udáva hodnotu C o a hodnota dotyčnice sklonu linearizovanej krivky k osi x je číselne sa rovná eliminačnej konštante. tgω = K el 0,4343
Na základe zistených hodnôt eliminačnej konštanty a hodnoty C o je možné vypočítať množstvo ďalších farmakokinetických parametrov pre jednodielny model.
Distribučný objem V je podmienený objem kvapaliny potrebný na rozpustenie celej dávky podanej látky, kým sa nedosiahne koncentrácia rovnajúca sa Co. Rozmer - ml, l.
Celkový klírens (plazmatický klírens) CIt, je parameter, ktorý charakterizuje rýchlosť „prečistenia“ tela (krvnej plazmy) od liečivej látky za jednotku času. Jednotky - ml/min, l/hod.
Polčas (polčas rozpadu) T1/2 alebo t1/2 - čas eliminácie polovice podanej a absorbovanej dávky látky z tela.
Plocha pod farmakokinetickou krivkou AUC 0-¥
alebo 
Toto je oblasť obrázku na grafe obmedzená farmakokinetickou krivkou a osou x.
Skutočná hladina maximálnej koncentrácie C max látky v tele a čas potrebný na jej dosiahnutie t max sa vypočíta z rovnice:
Z tejto rovnice vyplýva, že čas dosiahnutia maximálnej hladiny látky v organizme nezávisí od dávky a je určený len pomerom medzi konštantami absorpcie a eliminácie.
Hodnota maximálnej koncentrácie sa zistí z rovnice:
Stanovenie farmakokinetických parametrov a najmä konštánt rýchlosti absorpcie pre dvojdielny model sa zvažuje v priebehu farmakoterapie
Stanovenie parametrov PD, DB a farmakokinetiky sa zvyčajne vykonáva v procese vývoja alebo zdokonaľovania lieku, s porovnávacím hodnotením toho istého lieku vyrobeného v rôznych podnikoch, aby sa neustále monitorovala kvalita a stabilita liekov.
Stanovenie biologickej dostupnosti liečiv má veľký farmaceutický, klinický a ekonomický význam.
Uvažujme materiály o vplyve rôznych premenných faktorov na parametre farmaceutickej a biologickej dostupnosti.
DÁVKOVÉ FORMY A ICH VÝZNAM PRE ZVYŠOVANIE FARMACEUTICKEJ A BIOLOGICKEJ DOSTUPNOSTI
Vodné roztoky vo forme zmesí, sirupov, elixírov atď. majú spravidla najvyššiu farmaceutickú a biologickú dostupnosť účinných látok. Na rozšírenie databázy určitých typov tekutých liekových foriem je prísne regulované množstvo a povaha zavedených stabilizátorov, korektorov chuti, farby a vône.
Orálne podávané tekuté mikrokryštalické suspenzie (veľkosť častíc menej ako 5 mikrónov) sa tiež vyznačujú vysokou biologickou dostupnosťou. Niet divu, že sa vodné roztoky a mikrokryštalické suspenzie používajú ako štandardné dávkové formy pri určovaní stupňa absorpcie.
Kapsuly majú oproti tabletám výhodu, pretože poskytujú vyššiu farmaceutickú a biologickú dostupnosť obsiahnutých liečivých látok. Veľký vplyv na rýchlosť a stupeň absorpcie látok z kapsúl má veľkosť častíc zložky umiestnenej v kapsule, povaha plnív (klzné, farbiace atď.), ktoré sa zvyčajne používajú na zlepšenie balenia voľne loženého materiálu zložky v kapsulách.
Podľa Zaka A.F. (1987) 150 mg rifampicínové kapsuly vyrábané rôznymi spoločnosťami sa líšia rýchlosťou prechodu antibiotika do roztoku 2-10 krát. Pri porovnaní biologickej dostupnosti kapsúl rifampicínu vyrábaných firmami A a D sa zistilo, že množstvo antibiotika v krvi dobrovoľníkov počas 10 hodín pozorovania po užití kapsúl od firmy A bolo 2,2-krát vyššie ako po užití kapsúl od firmy D. Maximálne hladiny rifampicínu v prvom prípade boli stanovené po 117 minútach a boli rovné 0,87 μg / ml, v druhom - po 151 minútach a boli rovné 0,46 μg / ml.
Tablety pripravené lisovaním sa môžu značne líšiť vo farmaceutickej a biologickej dostupnosti obsiahnutých látok, pretože zloženie a množstvo pomocných látok, fyzikálny stav zložiek, technologické vlastnosti (typy granulácie, lisovací tlak atď.), ktoré určujú fyzikálne a mechanické vlastnosti tabliet môžu výrazne zmeniť tak rýchlosť uvoľňovania a absorpcie, ako aj celkové množstvo látky, ktoré sa dostalo do krvného obehu.
Takže s identitou kompozície sa zistilo, že biologická dostupnosť kyseliny salicylovej a fenobarbitalu v tabletách závisí od veľkosti lisovacieho tlaku; amidopyrín, algín - podľa typu granulácie; prednizolón, fenacetín - z povahy granulačnej kvapaliny; griseofulvín a chinidín - na materiáli lisovacieho zariadenia (lisovacieho nástroja) tabletovacieho stroja a napokon parametre biologickej dostupnosti fenylbutazónu a chinidínu vo forme tabliet záviseli od rýchlosti tabletovacieho stroja, ktorý stláča alebo úplne vytláča vzduch z vylisovanej hmoty.
Niekedy je ťažké pochopiť zložitý komplex vzájomného ovplyvňovania rôznych faktorov na biologickú dostupnosť látok vo forme tabliet. Napriek tomu je v mnohých prípadoch možné presne stanoviť vplyv špecifických faktorov na parametre biologickej dostupnosti. V prvom rade ide o dve najdôležitejšie fázy tabletovacieho procesu – granuláciu a lisovanie.
Štádium mokrej granulácie je najviac zodpovedné za zmenu fyzikálnych a mechanických vlastností tabliet, chemickú stabilitu komponentov. Použitie lepenia, kĺzania, uvoľňovania pomocných látok v tejto fáze, miešanie, kontakt navlhčenej hmoty s veľkým počtom kovových povrchov a nakoniec zmeny teploty pri sušení granúl - to všetko môže spôsobiť polymorfné premeny liečivých látok s následnej zmene parametrov ich biologickej dostupnosti.
Rýchlosť a stupeň absorpcie salicylátu sodného v gastrointestinálnom trakte sa teda výrazne líši v závislosti od toho, aký typ granulácie alebo spôsob tabletovania sa používa pri výrobe tabliet. Pri mokrej granulácii je kinetika absorpcie salicylátu sodného charakterizovaná pomalým nárastom koncentrácie salicylátov v krvi, ktorá nedosahuje ani minimálnu účinnú koncentráciu (MEC). Súčasne z tabliet získaných priamym lisovaním je zaznamenaná rýchla a úplná absorpcia salicylátu sodného.
Ako pri každom spôsobe granulácie v procese mokrej granulácie sú možné rôzne premeny liečivých látok - reakcie hydrolýzy, oxidácie atď., čo vedie k zmene biologickej dostupnosti. Príkladom sú informácie o tabletách s alkaloidmi rauwolfie. Mokrá granulácia vedie k čiastočnej degradácii a ich biologická dostupnosť vo forme tabliet je znížená takmer o 20 % v porovnaní s tabletami získanými priamym lisovaním.
Lisovací tlak výrazne ovplyvňuje charakter väzby medzi časticami v tablete, veľkosť týchto častíc, možnosť polymorfných premien a preto môže výrazne zmeniť nielen farmaceutickú dostupnosť, ale aj farmakokinetické parametre a biologickú dostupnosť. Prítomnosť veľkých alebo silných zhlukov častíc liečivých látok, ktoré sú pre obsah tráviaceho traktu nedostupné, v konečnom dôsledku ovplyvňuje intenzitu rozpúšťania, vstrebávania a úroveň koncentrácie látky v krvi.
Takže pri výrazných lisovacích tlakoch vznikajú veľké aglomeráty kyseliny acetylsalicylovej, zvyšuje sa tvrdosť tabliet a znižuje sa doba rozpustnosti (uvoľňovania) látky. Zníženie rozpustnosti zle rozpustných liečiv nepriaznivo ovplyvňuje ich biologickú dostupnosť.
Podľa údajov (Welling, 1960) biofarmaceutických štúdií na 6 amerických klinikách (štát New York) bolo pozorované zvýšenie frekvencie mozgových príhod po tom, čo začali používať fentanylové tablety (analgetikum) od iného výrobcu. Ukázalo sa, že tento jav je spojený so zmenou biologickej dostupnosti nových tabliet v dôsledku zmeny charakteru pomocnej látky a kompresného tlaku rozdrvených kryštálov fentanylu.
Mnohí výskumníci ukázali, že digoxínové tablety komerčne dostupné v zahraničí, vyrábané rôznymi technológiami s použitím rôznych pomocných látok a typov granulácie, sa môžu značne líšiť v biologickej dostupnosti – od 20 % do 70 %. Problém biologickej dostupnosti digoxínových tabliet sa stal natoľko akútnym, že v USA bol po biofarmaceutických štúdiách zakázaný predaj tabliet asi 40 výrobcom, pretože parametre ich biologickej dostupnosti sa ukázali ako veľmi nízke. Mimochodom, digoxínové tablety vyrobené v SNŠ sa ukázali byť na úrovni najlepších svetových vzoriek z hľadiska biologickej dostupnosti (L.E. Kholodov et al., 1982).
Iracionálne vykonaný výber variabilných (technologických) faktorov pri výrobe tabliet môže spôsobiť zvýšenie vedľajších účinkov, ktoré sú tejto liečivej látke vlastné. Takže v prípade kyseliny acetylsalicylovej, ktorá, ako je známe, spôsobuje pri perorálnom podaní žalúdočné a črevné krvácanie, je najvýznamnejšie krvácanie 2; 3 ml denne počas 7 dní sa zaznamenáva po vymenovaní tabliet stlačených bez tlmivých prísad a pre takzvané "pufrované" - iba 0,3 ml.
Pre našu krajinu nie je problém bioekvivalencie tabletových prípravkov taký aktuálny ako v zahraničí, keďže tablety s rovnakým názvom vyrába jeden alebo menej často dva až tri podniky podľa rovnakých technologických predpisov. Produkty sú teda homogénne vo všetkých ohľadoch, vrátane biologickej dostupnosti.
So zlepšením technológie, nahradením niektorých pomocných látok inými atď. sa vykonávajú povinné štúdie biologickej dostupnosti látok z tabliet. Napríklad pri výrobe nitroglycerínových tabliet metódou triturácie bola biologická dostupnosť 2,1-krát väčšia ako u tabliet získaných pomocou predchádzajúcej technológie a čas na dosiahnutie maximálnej koncentrácie v krvi bol už 30 minút (predtým 3 hodiny), (Lepakhin V.K., a kol., 1982).
V zahraničí sa najvýraznejšie rozdiely v biologickej dostupnosti látok vo forme tabliet zistili okrem digoxínu u chloramfenikolu, oxytetracyklínu, tetracyklínu, hydrochlorotiazidu, teofylínu, riboflavínu a niektorých ďalších.
Preto pri dovoze alebo reprodukcii tabletovej technológie na základe licencií je potrebné stanoviť aj parametre farmaceutickej a najmä biologickej dostupnosti. Napríklad uvádzame výsledky štúdie (Kholodov L.E. et al., 1982) biologickej dostupnosti antisklerotickej látky 2,6-pyridíndimetanol-bismetylkarbamátu z jej analógových tabliet po 0,25: parmidín (zlepšenie mikrocirkulácie v ateroskleróza ciev mozgu a srdca) (Rusko), anginín (Japonsko) a prodektín (Maďarsko). Zistilo sa, že koncentrácia látky v krvnom sére pri užívaní parmidínu a anginínu je približne rovnaká, zatiaľ čo užívanie prodektínu vedie k približne polovičnej koncentrácii. Zdanlivá počiatočná koncentrácia CO a plocha pod krivkou "koncentrácia - čas" pre parmidín a anginín sa významne nelíšia a sú približne dvakrát vyššie ako pre prodektín. Na základe získaných údajov sa dospelo k záveru, že biologická dostupnosť 2,6-pyridíndimetanol-bismetylkarbamátu pri užívaní prodektínu (tablety z VNR) je približne 2-krát nižšia ako pri parmidínových a anginínových tabletách.
Rektálne liekové formy - čapíky, ZhRK, mikroklyzéry a iné. Hĺbkové biofarmaceutické a farmakokinetické štúdie preukázali významné výhody rektálneho podávania rôznych liečiv s látkami patriacimi takmer do všetkých známych farmakologických skupín.
Na pooperačnú prevenciu tromboembólie sa preto odporúčajú butadiónové čapíky, ktorých zavedenie poskytuje vyššiu hladinu látky v krvi a zníženie počtu vedľajších účinkov tejto látky ako po perorálnom podaní tabliet (Thuele et al. , 1981).
Rektálne podanie indometacínu, fenylbutazónu poskytuje okrem vysokej biologickej dostupnosti aj predĺženie účinku týchto protizápalových liečiv (LI Tentsova, 1974; Reinicre 1984-85).
Rektálne podanie hydrochloridu morfínu v dávke 0,3 mg/kg ženám pred gynekologickými operáciami nie je z hľadiska biologickej dostupnosti a účinnosti horšie ako intramuskulárne injekcie tejto látky (Westerling 1984).
Rektálne liekové formy s prípravkami srdcových glykozidov sú mimoriadne zaujímavé pre významné poruchy funkcie kardiovaskulárneho systému. Čapíky, mikroklystíry, rektoaerosóly zabezpečujú nielen rýchlosť dodania účinných látok do tela, ale tiež pomáhajú znižovať ich nežiaduce vedľajšie účinky.
Strofantín a korglikon v rektálnych čapíkoch (Peshekhonova LL, 1982-84) majú teda veľmi vysoké hodnoty biologickej dostupnosti, pričom dochádza k výraznému zníženiu ich vedľajšieho nežiaduceho účinku, charakteristické pre injekčné lieky.
Osobitnú pozornosť si zasluhuje stanovenie parametrov biologickej dostupnosti látky v rektálnych liekových formách na navodenie anestézie u detí. Viacerí autori zaznamenali vyššiu biologickú dostupnosť flunitrazepamu v rektálnych čapíkoch v porovnaní s intramuskulárnou injekciou. Zistilo sa, že rektálna premedikácia flunitrazepamom poskytuje dobrú adaptáciu detí na anestéziu bez vedľajších účinkov.
Popísané sú výsledky úspešnej premedikácie u detí kompozíciami trankvilizérov a barbiturátov vo forme čapíkov a mikroklyzérov.
Významný vplyv má typ čapíkového základu, povaha použitej povrchovo aktívnej látky, fyzikálny stav podávanej liečivej látky (roztok, suspenzia, emulzia), intenzita a typ technologického spracovania (tavenie, zalievanie, lisovanie a pod.). nielen na rýchlosti a úplnosti vstrebávania rôznych látok z rektálnych liekových foriem, ale aj na úrovni vedľajších účinkov charakteristických pre niektoré látky.
Významný vplyv charakteru čapíkového základu na farmaceutickú a biologickú dostupnosť aminofylínu, eufilínu, diprofylínu, paracetamolu a ďalších látok v čapíkoch. Okrem toho sa biologická dostupnosť paracetamolu vo forme čapíkov môže meniť od 68 % do 87 % v závislosti od použitej technológie a čapíkového základu (Feldman, 1985). Pri kyseline acetylsalicylovej sa zreteľne pozoruje zníženie hladiny vylučovania močom po podaní čapíkov obsahujúcich veľké kryštály tejto látky potiahnuté ochranným obalom pacientom.
Masti sú najbežnejšou liekovou formou v dermatologickej praxi. Zavedením liečivých látok do rôznych základov, použitím rôznych pomocných látok (solubilizátory, dispergátory, povrchovo aktívne látky, DMSO a pod.) je možné intenzitu (rýchlosť a stupeň) absorpcie liečivých látok prudko zvýšiť alebo naopak výrazne znížiť.
Takže sulfanilamidové látky majú najväčší terapeutický účinok, keď sa zavádzajú do emulzných masťových základov. Pridaním Tween-80 je možné zvýšiť absorpciu norsulfazolu z masťového základu (vazelíny) z 0,3 % na 16,6 %. Pridanie rôznych neiónových povrchovo aktívnych látok môže dramaticky zvýšiť baktericídny účinok mastí s fenolom, niektorými antibiotikami a sulfónamidmi.
Biofarmaceutické štúdie mastí s fenchisolom a masťou „Butamedrol“ vyvinuté na Katedre technológie liečiv ZSMU potvrdili významnú závislosť biologickej dostupnosti účinných látok z mastí od charakteru masťového základu. Polyetylénoxidový masťový základ zabezpečil nielen intenzívne uvoľňovanie zložiek, ale prispel aj k výrazne vyššej úrovni biologickej dostupnosti chinazopyrínu a butadiónu v porovnaní s inými hydrofilnými a hydrofóbnymi základmi. Pri porovnaní dovážanej masti „Butadion“ (VNR) a masti „Butamedrol“ vyvinutej na oddelení (L.A. Puchkan) sa spoľahlivo zistilo, že z hľadiska sily protizápalového účinku je vďaka vedecky podloženému výberu dopravcu, ten prevyšuje dovážaný liek 1,5 - 2,1 krát.
Stanoeva L. a kol. potvrdil významný vplyv charakteru masťového základu na biologickú dostupnosť etakridínlaktátu vo forme masti, množstvo autorov preukázalo vplyv masťového základu na biologickú dostupnosť dexametazónu (Moes-Henschel 1985), kyseliny salicylovej , atď.
Napríklad pri rovnakej dávke anestetika panakain v masti sa sila analgetického účinku masti s ním v závislosti od povahy základu pohybovala od 10 do 30-krát.
V biofarmaceutickom experimente sa tak zistil vplyv na parametre farmaceutickej a biologickej dostupnosti a typ liekových foriem. Miera vplyvu liekovej formy na procesy uvoľňovania a absorpcie je určená jej zložením, fyzikálnym stavom zložiek, technologickými vlastnosťami prípravy a ďalšími premenlivými faktormi, čo je zrejmé najmä pri simulovaných liekových formách. Podľa Gibaldiho (1980) z hľadiska farmaceutickej dostupnosti môžu byť všetky hlavné liekové formy usporiadané v nasledujúcom poradí: roztoky > mikrokryštalické suspenzie > RLF > kapsuly > tablety > obalené tablety.
Biotransformácia (metabolizmus)- zmena chemickej štruktúry liečivých látok a ich fyzikálno-chemických vlastností pôsobením telesných enzýmov. Iba vysoko hydrofilné ionizované zlúčeniny sa izolujú v nezmenenej forme. Z lipofilných látok sú výnimkou prostriedky na inhalačnú anestéziu, z ktorých väčšina nevstupuje do chemických reakcií v tele. Vylučujú sa pľúcami v rovnakej forme, v akej boli zavedené.
Na biotransformácii liečivých látok sa podieľa množstvo enzýmov, z ktorých najvýznamnejšiu úlohu majú mikrozomálne pečeňové enzýmy. Metabolizujú telu cudzie lipofilné zlúčeniny a menia ich na hydrofilnejšie. Nemajú žiadnu substrátovú špecifickosť. Významný význam majú aj nemikrozomálne enzýmy rôznej lokalizácie, najmä v prípadoch biotransformácie hydrofilných látok.
Existujú dve hlavné cesty premeny liečivých látok: metabolická transformácia a konjugácia. Metabolická premena je premena látok oxidáciou, redukciou a hydrolýzou. Kodeín, fenacetín, chlórpromazín, histamín sú oxidované. K oxidácii dochádza v dôsledku mikrozomálnych oxidáz zmiešaného účinku za účasti NADP, kyslíka a cytochrómu P-450.
Obnova prechádza chloramfenikolom, chloralhydrátom a nitrazepamom. Deje sa tak pod vplyvom nitro- a azidoreduktázových systémov. Estery (atropín, kyselina acetylsalicylová, novokaín) a amidy (novokaínamid) sa hydrolyzujú za účasti esteráz, amyláz, fosfatáz atď.
Konjugácia je biosyntetický proces sprevádzaný pridaním množstva chemických skupín alebo molekúl endogénnych zlúčenín k liečivej látke alebo jej metabolitom. Takto sa metylujú látky (histamín, katecholamíny), ich acetylácia (sulfónamidy), interakcia s kyselinou glukurónovou (morfín), sulfáty (levomycetín, fenol), glutatión (paracetamol).
Na procesoch konjugácie sa podieľa mnoho enzýmov: glukuranyltransferáza, sulfo-, metyl-, glutationyl-s-transferázy atď.
Konjugácia môže byť jedinou cestou premeny látok alebo môže nasledovať po metabolickej transformácii.
Pri biotransformácii prechádzajú látky na polárnejšie a rozpustnejšie metabolity a konjugáty. To podporuje ich ďalšie chemické premeny a tiež prispieva k ich odstraňovaniu z tela. Je známe, že hydrofilné zlúčeniny sa vylučujú obličkami, zatiaľ čo lipofilné zlúčeniny sa z veľkej časti reabsorbujú v obličkových tubuloch. V dôsledku biotransformácie strácajú liečivé látky svoju biologickú aktivitu. Tieto procesy teda obmedzujú pôsobenie látok v čase. S patológiou pečene, sprevádzanou znížením aktivity mikrozomálnych enzýmov, sa zvyšuje trvanie účinku mnohých látok.
V niektorých prípadoch môžu chemické premeny liečivých látok v organizme viesť k zvýšeniu aktivity výsledných zlúčenín (imizín< 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).
Niektoré liečivé látky sa v tele úplne zničia, no väčšina z nich sa vylúči vo forme rôznych zlúčenín alebo v prirodzenej forme. . Uvoľňovanie látok vykonávané pomocou orgánov, ktoré majú jeden alebo iný typ exokrinnej sekrečnej aktivity. Koncentrácia látok v exkrementoch pri vylučovaní je oveľa vyššia ako v krvnej plazme. To môže mať terapeutický alebo toxický účinok na vylučovacie orgány. Čím silnejšie je látka adsorbovaná v tkanivách, tým pomalšie sa vylučuje z tela. Hlavná masa liečivých látok sa uvoľňuje počas prvých 3-5 hodín, ale stopy niektorých z nich možno zistiť už po niekoľkých dňoch.
Orgánom, ktorý hrá hlavnú úlohu pri vylučovaní liekov, sú obličky. Močom sa vylučujú rozpustné aj nerozpustné látky: rôzne soli, prípravky ťažkých kovov, mastné a aromatické zlúčeniny, väčšina alkaloidov a glykozidov, terpény, gáfor a silice. Niektoré z nich (hexametyléntetramín, gáfor, amoniak atď.), ktoré sa uvoľňujú, môžu mať terapeutický účinok na obličky. Druhé miesto v procese vylučovania látok je obsadené gastrointestinálnym traktom. Slinné žľazy vylučujú jodidy, bromidy a mnohé ťažké kovy. Gastrointestinálnym traktom sa vylučujú zlúčeniny ťažkých kovov, prípravky arzénu, aromatické zlúčeniny, vápnik, horčík, niektoré glykozidy a alkaloidy.
Väčšina prchavých, plynných a parných látok (éter, chloroform, silice, chlorid amónny atď.) sa vylučuje povrchom pľúcnych alveol cez dýchacie orgány. Vzhľadom na veľkú plochu pľúcnych alveol, významný krvný obeh v nich a prechod vzduchu cez pľúca sa látky rýchlo uvoľňujú.
Potnými žľazami a pokožkou sa vylučujú malé množstvá halogénov, ťažkých kovov, arzénu, salicylátov, fenolu atď.
5. Biologická dostupnosť(označené písmenom F) vo farmakokinetike a farmakológii - v širšom zmysle ide o množstvo liečivej látky, ktoré dosiahne miesto svojho účinku v ľudskom alebo zvieracom tele (schopnosť liečiva absorbovať sa). Biologická dostupnosť je hlavným ukazovateľom, ktorý charakterizuje množstvo strát, to znamená, že čím vyššia je biologická dostupnosť liečivej látky, tým menšie budú jej straty počas absorpcie a využitia organizmom.
Na štúdium biologickej dostupnosti liekov sa používajú rôzne metódy. Najčastejšie sa vykonáva porovnávacia štúdia zmien koncentrácií liečivej látky v skúmaných a štandardných dávkových formách v krvnej plazme a / alebo v moči.
Zvyčajne je biologická dostupnosť určená množstvom liečiva v krvi, to znamená množstvom podanej dávky nezmeneného liečiva, ktoré sa dostalo do systémového obehu, a ktoré je jednou z najdôležitejších farmakokinetických charakteristík liečiva. Pri intravenóznom podaní je biologická dostupnosť lieku 100%. (Biologickú dostupnosť však možno znížiť zavedením iného lieku). Ak sa látka podáva inými cestami (napr. perorálne), potom je jej biologická dostupnosť znížená v dôsledku neúplnej absorpcie a metabolizmu, ktorým toto liečivo podlieha pri prvom prechode.
Biologická dostupnosť je tiež jedným zo základných parametrov používaných vo farmakokinetike, ktorý sa berie do úvahy pri výpočte dávkovacieho režimu pre iné cesty podávania liekov ako intravenózne. Stanovením biologickej dostupnosti liečiva charakterizujeme množstvo terapeuticky účinnej látky, ktoré sa dostalo do systémového obehu a stalo sa dostupným v mieste svojho účinku.
Absolútna biologická dostupnosť je pomer biologickej dostupnosti, definovanej ako plocha pod krivkou závislosti koncentrácie od času (AUC) účinnej liečivej látky v systémovom obehu po podaní inou ako intravenóznou cestou (orálne, rektálne, transdermálne, subkutánne), k biologickej dostupnosti rovnaká liečivá látka dosiahnutá po intravenóznom podaní. Množstvo liečiva absorbovaného po neintravenóznom podaní je len zlomkom množstva liečiva, ktoré bolo prijaté po jeho intravenóznom podaní.
Takéto porovnanie je možné až po porovnaní dávok, ak sa na rôzne spôsoby podávania použili rôzne dávky. Z toho vyplýva, že každá AUC sa upraví vydelením zodpovedajúcej dávky.
Aby sa určila veľkosť absolútnej biologickej dostupnosti určitej liečivej látky, uskutočnila sa farmakokinetická štúdia, aby sa získal graf "koncentrácia liečiva v závislosti od času" pre intravenózne a neintravenózne podávanie. Inými slovami, absolútna biologická dostupnosť je AUC upravená na dávku, keď sa AUC získaná pre neintravenózne podávanie vydelí AUC po intravenóznom podaní (iv). Vzorec na výpočet F indexu pre niektoré liečivé látky podávané perorálne (pomocou) je nasledujúci.
[AUC] na * DÁVKU cc
F= ────────────────
[AUC] cc * DÁVKA podľa
Liek podaný intravenózne má hodnotu biologickej dostupnosti 1 (F=1), zatiaľ čo liek podaný inými cestami má hodnoty absolútnej biologickej dostupnosti menšie ako jedna.
Relatívna biologická dostupnosť je AUC konkrétneho lieku, porovnateľná s inou liekovou formou na predpis toho istého lieku, ktorá sa užíva ako štandard alebo sa do tela dostáva iným spôsobom. Keď štandard predstavuje intravenózne podaný liek, máme do činenia s absolútnou biologickou dostupnosťou.
[AUC] na * DÁVKU cc
relatívna biologická dostupnosť = ────────────────
[AUC] cc * DÁVKA podľa
Relatívna biologická dostupnosť sa môže stanoviť pomocou údajov o hladine liečiva v krvi alebo o jeho vylučovaní močom po jednorazovej alebo viacnásobnej dávke. Spoľahlivosť získaných výsledkov sa výrazne zvyšuje pri použití krížovej metódy výskumu, pretože sa eliminujú rozdiely spojené s vplyvom fyziologického a patologického stavu tela na biologickú dostupnosť liečivej látky.
Faktory, ktoré ovplyvňujú biologickú dostupnosť. Absolútna biologická dostupnosť niektorých liečiv podávaných nevaskulárne je zvyčajne menšia ako jedna (F‹ 1,0). Rôzne fyziologické faktory znižujú biologickú dostupnosť liečiv predtým, ako sa dostanú do systémového obehu. Tieto faktory zahŕňajú:
interakcie s inými liekmi (antacidá, alkohol, nikotín),
interakcia s jednotlivými potravinárskymi výrobkami (grapefruitová šťava, pomelo, brusnicová šťava).
fyzikálne vlastnosti lieku, najmä hydrofóbnosť, stupeň disociácie na ióny, rozpustnosť),
liekové formy liečiva (okamžité uvoľňovanie, použitie pomocných látok, spôsoby výroby, modifikované - oneskorené, predĺžené alebo predĺžené uvoľňovanie,
či bol liek podaný nalačno alebo po jedle,
rozdiely počas dňa
rýchlosť vyprázdňovania žalúdka
indukcia/inhibícia inými liekmi alebo potravinami:
nosné proteíny, nosný proteínový substrát (napr. P-glykoproteín).
stav gastrointestinálneho traktu, jeho funkcia a morfológia.
Enzýmová indukcia sa prejavuje ako zvýšenie rýchlosti metabolizmu, napr. fenytoín (antiepileptikum) indukuje cytochrómy CYP1A2, CYP2C9, CYP2C19 a CYP3A4.
Inhibícia enzýmov je charakterizovaná znížením rýchlosti metabolizmu. Napríklad grapefruitová šťava inhibuje funkciu CYP3A → to je sprevádzané zvýšením koncentrácie nifedipínu.
Väčšina liečivých látok v tele prechádza premenami (biotransformáciou). Dochádza k metabolickej transformácii (oxidácia, redukcia, hydrolýza) a konjugácii (acetylácia, metylácia, tvorba zlúčenín s kyselinou glukurónovou atď.). V súlade s tým sa produkty transformácie nazývajú metabolity a konjugáty. Látka zvyčajne prechádza najprv metabolickou transformáciou a potom konjugáciou. Metabolity sú spravidla menej aktívne ako materské zlúčeniny, ale niekedy sú aktívnejšie (toxickejšie) ako materské látky. Konjugáty sú zvyčajne neaktívne.
Väčšina liečiv podlieha biotransformácii v pečeni pod vplyvom enzýmov lokalizovaných v endoplazmatickom retikule pečeňových buniek a nazývaných mikrozomálne enzýmy (najmä izoenzýmy cytochrómu P-450).
Tieto enzýmy pôsobia na lipofilné nepolárne látky a premieňajú ich na hydrofilné polárne zlúčeniny, ktoré sa ľahšie vylučujú z tela. Aktivita mikrozomálnych enzýmov závisí od pohlavia, veku, ochorení pečene a účinku niektorých liekov.
Takže u mužov je aktivita mikrozomálnych enzýmov o niečo vyššia ako u žien (syntéza týchto enzýmov je stimulovaná mužskými pohlavnými hormónmi). Preto sú muži odolnejší voči pôsobeniu mnohých farmakologických látok.
U novorodencov je systém mikrozomálnych enzýmov nedokonalý, preto sa mnohé lieky (napríklad chloramfenikol) v prvých týždňoch života neodporúčajú pre ich výrazný toxický účinok.
Aktivita pečeňových mikrozomálnych enzýmov v starobe klesá, preto sa ľuďom nad 60 rokov predpisuje veľa liekov v nižších dávkach v porovnaní s ľuďmi v strednom veku.
Pri ochoreniach pečene môže klesnúť aktivita mikrozomálnych enzýmov, spomaľuje sa biotransformácia liečiv, zvyšuje sa a predlžuje sa ich pôsobenie.
Známe lieky, ktoré indukujú syntézu mikrozomálnych pečeňových enzýmov, ako je fenobarbital, griseofulvín, rifampicín. Indukcia syntézy mikrozomálnych enzýmov pri použití týchto liečivých látok sa rozvíja postupne (približne do 2 týždňov). Pri súčasnom užívaní iných liekov (napríklad glukokortikoidov, perorálnych kontraceptív) môže byť ich účinok oslabený.
Niektoré liečivé látky (cimetidín, chloramfenikol a pod.) znižujú aktivitu mikrozomálnych pečeňových enzýmov, a preto môžu zvyšovať účinok iných liekov.
Odňatie (vylučovanie)
Väčšina liečivých látok sa vylučuje z tela obličkami v nezmenenej forme alebo vo forme biotransformačných produktov. Látky sa môžu dostať do obličkových tubulov, keď sa krvná plazma filtruje v obličkových glomerulách. Mnoho látok sa vylučuje do lúmenu proximálnych tubulov. Transportné systémy, ktoré zabezpečujú túto sekréciu, nie sú veľmi špecifické, takže rôzne látky môžu súťažiť o väzbu s transportnými systémami. V tomto prípade môže jedna látka oddialiť vylučovanie inej látky a tým oddialiť jej vylučovanie z tela. Napríklad chinidín spomaľuje sekréciu digoxínu, zvyšuje sa koncentrácia digoxínu v krvnej plazme, možný je toxický účinok digoxínu (arytmie a pod.).
Lipofilné nepolárne látky v tubuloch sú reabsorbované (reabsorbované) pasívnou difúziou. Hydrofilné polárne zlúčeniny sa málo reabsorbujú a vylučujú obličkami.
Vylučovanie (vylučovanie) slabých elektrolytov je priamo úmerné stupňu ich ionizácie (ionizované zlúčeniny sa málo reabsorbujú). Preto, aby sa urýchlilo vylučovanie kyslých zlúčenín (napríklad deriváty kyseliny barbiturovej, salicyláty), reakcia moču by sa mala zmeniť na alkalickú stranu a na vylučovanie zásad na kyslú.
Okrem toho sa liečivé látky môžu vylučovať cez gastrointestinálny trakt (vylučovanie žlčou), s tajomstvami potných, slinných, prieduškových a iných žliaz. Prchavé liečivé látky sa vylučujú z tela cez pľúca s vydychovaným vzduchom.
U žien počas dojčenia môžu byť liečivé látky vylučované mliečnymi žľazami a vstupujú do tela dieťaťa s mliekom. Preto by sa dojčiacim matkám nemali predpisovať lieky, ktoré môžu nepriaznivo ovplyvniť dieťa.
Biotransformáciu a vylučovanie liečivých látok spája pojem „eliminácia“. Na charakterizáciu eliminácie sa používa eliminačná konštanta a polčas.
Eliminačná konštanta ukazuje, koľko látky sa vylúči za jednotku času.
Eliminačný polčas je čas potrebný na zníženie koncentrácie látky v krvnej plazme na polovicu.
Biotransformácia, alebo metabolizmus, sa chápe ako komplex fyzikálno-chemických a biochemických premien liečiv, pri ktorých vznikajú polárne vo vode rozpustné látky (metabolity), ktoré sa z tela ľahšie vylučujú. Vo väčšine prípadov sú metabolity liečiv menej biologicky aktívne a menej toxické ako materské zlúčeniny. Biotransformácia niektorých látok však vedie k tvorbe metabolitov, ktoré sú aktívnejšie ako látky zavádzané do tela.
Existujú dva typy reakcií metabolizmu liekov v tele: nesyntetické a syntetické. Nesyntetické reakcie metabolizmu liečiv možno rozdeliť do dvoch skupín: katalyzované enzýmami endoplazmatického retikula (mikrozomálne) a katalyzované enzýmami inej lokalizácie (nemikrozomálne). Nesyntetické reakcie zahŕňajú oxidáciu, redukciu a hydrolýzu. Syntetické reakcie sú založené na konjugácii liečiv s endogénnymi substrátmi (kyselina glukurónová, sulfáty, glycín, glutatión, metylové skupiny a voda). Spojenie týchto látok s liečivami nastáva prostredníctvom množstva funkčných skupín: hydroxylová, karboxylová, amínová, epoxidová. Po ukončení reakcie sa molekula liečiva stáva polárnejšou, a preto sa ľahšie vylučuje z tela.
Všetky lieky podávané perorálne prechádzajú pred vstupom do systémového obehu pečeňou, preto sa delia na dve skupiny – s vysokým a nízkym hepatálnym klírensom. Liečivé látky prvej skupiny sa vyznačujú vysokým stupňom extrakcie hepatocytmi z krvi.
Schopnosť pečene metabolizovať tieto lieky závisí od rýchlosti prietoku krvi. Pečeňový klírens liekov druhej skupiny nezávisí od rýchlosti prietoku krvi, ale od kapacity enzymatických systémov pečene, ktoré tieto lieky metabolizujú. Posledne menované môžu mať vysoký (difenín, chinidín, tolbutamid) alebo nízky stupeň väzby na proteíny (teofylín, paracetamol).
Metabolizmus látok s nízkym hepatálnym klírensom a vysokou schopnosťou viazať bielkoviny závisí predovšetkým od rýchlosti ich väzby na bielkoviny, a nie od rýchlosti prietoku krvi v pečeni.
Biotransformáciu liečiv v organizme ovplyvňuje vek, pohlavie, prostredie, strava, choroby atď.
Pečeň je hlavným orgánom metabolizmu liečiv, takže akýkoľvek jej patologický stav ovplyvňuje farmakokinetiku liečiv. Pri cirhóze pečene je narušená nielen funkcia hepatocytov, ale aj jej krvný obeh. Súčasne sa mení najmä farmakokinetika a biologická dostupnosť liekov s vysokým hepatálnym klírensom, ktoré obchádzajú pečeň. Metabolizmus liekov s vysokým hepatálnym klírensom, podávaných intravenózne, je u pacientov s cirhózou znížený, ale stupeň tohto poklesu je veľmi odlišný. Kolísanie tohto parametra s najväčšou pravdepodobnosťou závisí od schopnosti hepatocytov metabolizovať liečivá v závislosti od charakteru prietoku krvi v pečeni. Metabolizmus látok s nízkym hepatálnym klírensom, ako je teofylín a diazepam, je tiež zmenený pri cirhóze. V závažných prípadoch, keď sa koncentrácia albumínu v krvi zníži, sa metabolizmus kyslých liekov, ktoré sa aktívne viažu na bielkoviny (napríklad fenytoín a tolbutamid), obnovuje, pretože sa zvyšuje koncentrácia voľnej frakcie liekov. Vo všeobecnosti sa pri ochoreniach pečene zvyčajne znižuje klírens liečiv a ich polčas sa zvyšuje v dôsledku zníženia prietoku krvi v pečeni a ich extrakcie hepatocytmi, ako aj zvýšenia distribučného objemu liek. Pokles extrakcie liekov hepatocytmi je zasa spôsobený znížením aktivity mikrozomálnych enzýmov. Na metabolizme pečene sa podieľa veľká skupina látok, ktoré aktivujú, potláčajú a dokonca ničia cygochróm P 450. Medzi posledné patria xicain, sovkain, bencain, inderal, visken, eraldin atď. Významnejšia je skupina látok, ktoré vyvolávajú syntézu enzymatických pečeňových proteínov, zrejme za účasti NADP.H 2 -cytochróm P 450 reduktázy, cytochrómu P 420, N- a 0-demetyláz mikrozómov, iónov Mg2+, Ca2+, Mn2+ . Sú to hexobarbital, fenobarbital, pentobarbital, fenylbutazón, kofeín, etanol, nikotín, butadión, antipsychotiká, amidopyrín, chlórcyklizín, difenhydramín, meprobamát, tricyklické antidepresíva, benzonal, chinín, kordiamín a mnohé pesticídy obsahujúce chloriamín. Ukázalo sa, že glukuronyltransferáza sa podieľa na aktivácii pečeňových enzýmov týmito látkami. Súčasne sa zvyšuje syntéza RNA a mikrozomálnych proteínov. Induktory zlepšujú nielen metabolizmus liečiv v pečeni, ale aj ich vylučovanie žlčou. Okrem toho sa urýchľuje metabolizmus nielen liekov podávaných s nimi, ale aj samotných induktorov.
Nemikrozomálna biotransformácia.
Hoci sa nemikrozomálne enzýmy podieľajú na biotransformácii malého počtu liečiv, stále zohrávajú dôležitú úlohu v metabolizme. Všetky typy konjugácie, s výnimkou glukuronidu, redukcie a hydrolýzy liečiv, sú katalyzované nemikrozomálnymi enzýmami. Takéto reakcie prispievajú k biotransformácii mnohých bežných liekov, vrátane kyseliny acetylsalicylovej a sulfónamidov. Nemikrozomálna biotransformácia liečiv prebieha hlavne v pečeni, ale vyskytuje sa aj v plazme a iných tkanivách.
Pri perorálnom podaní liečivé látky absorbované sliznicou čreva vstupujú najskôr do portálneho systému a až potom do systémového obehu. Intenzívne a početné metabolické reakcie prebiehajú už v črevnej stene (takmer všetky známe syntetické a nesyntetické reakcie). Napríklad isadrín podlieha konjugácii so sulfátmi, hydralazínu - acetylácii. Niektoré liečivá sú metabolizované nešpecifickými enzýmami (penicilíny, aminázy) alebo črevnými baktériami (metotrexát, levodopa), čo môže mať veľký praktický význam. Takže u niektorých pacientov je absorpcia chlórpromazínu znížená na minimum v dôsledku jeho významného metabolizmu v čreve. Napriek tomu je potrebné zdôrazniť, že hlavné procesy biotransformácie prebiehajú v pečeni.
Metabolizmus liečiv pred vstupom do systémovej cirkulácie počas prechodu cez stenu gastrointestinálneho traktu a pečeňou sa nazýva „efekt prvého prechodu“. Stupeň metabolizmu liečiv počas prvého prechodu je určený metabolickou kapacitou enzýmov pre daný liek, rýchlosťou metabolických reakcií a absorpciou. Ak sa liečivá látka užíva perorálne v malej dávke a kapacita enzýmov a jej rýchlosť metabolizmu sú významné, väčšina liečiva sa biotransformuje, čím sa znižuje jeho biologická dostupnosť. So zvýšením dávky liekov sa môžu enzymatické systémy podieľajúce sa na metabolizme prvého prechodu nasýtiť a biologická dostupnosť lieku sa zvyšuje.
Odstránenie drog z tela.
Existuje niekoľko spôsobov vylučovania (vylučovania) liečiv a ich metabolitov z tela. Medzi hlavné patrí vylučovanie stolicou a močom, menší význam má vylučovanie vzduchom, potom, slinami a slznou tekutinou.
Vylučovanie močom
Na posúdenie rýchlosti vylučovania liečiva močom sa stanoví jeho renálny klírens:
clr= 
kde Cu je koncentrácia látky v moči a Cp je v plazme (µg/ml alebo ng/ml) a V je rýchlosť močenia (ml/min).
Lieky sa vylučujú močom glomerulárnou filtráciou a tubulárnou sekréciou. Veľký význam má aj ich reabsorpcia v tubuloch obličiek. Krv vstupujúca do obličiek sa filtruje v glomerulách. V tomto prípade liečivé látky prenikajú cez stenu kapilár do lúmenu tubulov. Filtruje sa iba tá časť liečiva, ktorá je vo voľnom stave. Pri prechode cez tubuly sa časť liečiva reabsorbuje a vracia do krvnej plazmy. Mnohé lieky sa aktívne vylučujú z kapilár a peritubulárnej tekutiny do tubulárneho lúmenu. Pri zlyhaní obličiek sa znižuje glomerulárna filtrácia, zhoršuje sa vylučovanie rôznych liekov, čo vedie k zvýšeniu ich koncentrácie v krvi. Dávka liekov, ktoré sa vylučujú močom, by sa mala znižovať s progresiou urémie. Tubulárna sekrécia organických kyselín môže byť blokovaná probenecidom, čo vedie k predĺženiu ich polčasu. pH moču ovplyvňuje vylučovanie niektorých slabých kyselín a zásad obličkami, prvé sa rýchlejšie vylučujú pri zásaditej reakcii moču a druhé pri kyslej.
Vylučovanie žlčou. Z pečene sa liečivé látky vo forme metabolitov alebo nezmenené pasívne alebo pomocou aktívnych transportných systémov dostávajú do žlče. V budúcnosti sa drogy alebo ich metabolity vylučujú z tela výkalmi. Vplyvom enzýmov tráviaceho traktu alebo bakteriálnej mikroflóry sa môžu premeniť na iné zlúčeniny, ktoré sa reabsorbujú a znovu dodávajú do pečene, kde prechádzajú novým cyklom metabolických premien. Tento cyklus sa nazýva enterohepatálna cirkulácia. Vylučovanie liečiv žlčou je ovplyvnené molekulovou hmotnosťou zlúčenín, ich chemickou povahou, stavom hepatocytov a žlčových ciest a intenzitou väzby liečiva na pečeňové bunky.
Hepatálny klírens liekov možno určiť skúmaním obsahu dvanástnika získaného sondou. Stupeň vylučovania liekov žlčou je obzvlášť dôležité zvážiť pri liečbe pacientov so zlyhaním pečene, ako aj so zápalovými ochoreniami žlčových ciest.
Vylučovanie mliekom. Mnohé liečivé látky sa môžu vylučovať do materského mlieka. Koncentrácia liečiv v materskom mlieku je spravidla príliš nízka na to, aby mala vplyv na novorodenca. V niektorých prípadoch však môže byť množstvo lieku absorbované mliekom pre dieťa nebezpečné.
Reakcia materského mlieka je o niečo kyslejšia (pH 7) ako krvná plazma, takže látky so slabými zásaditými vlastnosťami, ktoré sa s klesajúcim pH viac ionizujú, možno nájsť v mlieku v koncentráciách rovnakých alebo vyšších ako v krvnej plazme. Prípravky, ktoré nie sú elektrolytmi, ľahko prenikajú do mlieka bez ohľadu na pH média.
Informácie o bezpečnosti mnohých liekov pre novorodencov nie sú k dispozícii, takže farmakoterapia u dojčiacich žien by sa mala vykonávať s mimoriadnou opatrnosťou.
