Lijekovi kao rezultat kemijske modifikacije, po pravilu, gube svoju biološku aktivnost. Dakle, ove reakcije vremenski ograničavaju djelovanje lijekova. Uz patologiju jetre, praćenu smanjenjem aktivnosti mikrosomalnih enzima, produžava se trajanje djelovanja niza ljekovitih tvari. Neki lijekovi smanjuju aktivnost monooksigenaznog sistema. Na primjer, levomicetin i butadien inhibiraju enzime mikrosomalne oksidacije. Antiholinesterazni agensi, inhibitori monoaminooksidaze, remete funkcionisanje faze konjugacije, pa produžavaju djelovanje lijekova koji su inaktivirani ovim enzimima. Osim toga, brzina svake od reakcija biotransformacije lijeka ovisi o genetskim, fiziološkim faktorima i ekološkom stanju okoliša.

Dobne karakteristike. Osetljivost na lekove varira sa godinama. Na primjer, kod novorođenčadi, aktivnost metabolizma lijekova u prvom mjesecu života značajno se razlikuje od aktivnosti odraslih. To je zbog insuficijencije mnogih enzima uključenih u biotransformaciju ljekovitih supstanci, funkcije bubrega, povećane permeabilnosti krvno-moždane barijere i nerazvijenosti centralnog nervnog sistema. Dakle, novorođenčad su osjetljivija na određene supstance koje utiču na centralni nervni sistem (posebno na morfijum). Levomicetin je vrlo toksičan za njih; to je zbog činjenice da su u jetri novorođenčadi enzimi potrebni za njegovu biotransformaciju neaktivni. U starijoj dobi, metabolizam lijekova teče manje efikasno: funkcionalna aktivnost jetre se smanjuje, brzina izlučivanja lijekova bubrezima je poremećena. Općenito, osjetljivost na većinu lijekova kod starijih osoba je povećana, te stoga treba smanjiti njihovu dozu.

Genetski faktori. Individualne razlike u metabolizmu niza lijekova i u reakcijama na lijekove objašnjavaju se genetskim polimorfizmom, tj. postojanje u populaciji izoformi nekih biotransformacionih enzima. U nekim slučajevima, preosjetljivost na lijekove može biti posljedica nasljednog nedostatka određenih enzima uključenih u kemijske modifikacije. Na primjer, s genetskim nedostatkom kolinesteraze krvne plazme, trajanje djelovanja mišićnog relaksanta ditilina naglo se povećava i može doseći 6-8 sati ili više (u normalnim uvjetima, ditilin djeluje 5-7 minuta). Poznato je da brzina acetilacije lijeka protiv tuberkuloze izoniazida varira prilično široko. Odredite pojedince sa brzim i sporim metabolizmom. Vjeruje se da je kod osoba sa sporom inaktivacijom izoniazida poremećena struktura proteina koji reguliraju sintezu enzima acetiltransferaze, koji osigurava konjugaciju izoniazida s acetilnim ostatkom.

faktori životne sredine. Faktori okoline, kao što su jonizujuće zračenje, temperatura, sastav hrane, a posebno razne hemikalije (ksenobiotici), uključujući i same lekove, takođe imaju značajan uticaj na metabolizam lekovitih supstanci u organizmu.

Biotransformacija (metabolizam) - promjena hemijske strukture ljekovitih tvari i njihovih fizičko-hemijskih svojstava pod djelovanjem tjelesnih enzima. Glavni fokus ovog procesa je pretvaranje lipofilnih supstanci, koje se lako reapsorbuju u bubrežnim tubulima, u hidrofilna polarna jedinjenja, koja se brzo izlučuju bubrezima (ne reapsorbuju u bubrežnim tubulima). U procesu biotransformacije, po pravilu, dolazi do smanjenja aktivnosti (toksičnosti) polaznih supstanci.
Biotransformacija lipofilnih lijekova uglavnom se događa pod utjecajem jetrenih enzima lokaliziranih u membrani endoplazmatskog retikuluma hepatocita. Ovi enzimi se nazivaju mikrosomalnim jer

povezani su sa malim subcelularnim fragmentima glatkog endoplazmatskog retikuluma (mikrozomi), koji nastaju tokom homogenizacije tkiva jetre ili tkiva drugih organa i mogu se izolovati centrifugiranjem (precipitirani u tzv. "mikrozomalnoj" frakciji).
U krvnoj plazmi, kao iu jetri, crijevima, plućima, koži, sluznicama i drugim tkivima, nalaze se nemikrozomski enzimi lokalizirani u citosolu ili mitohondrijima. Ovi enzimi mogu biti uključeni u metabolizam hidrofilnih supstanci.
Postoje dvije glavne vrste metabolizma lijekova:

• nesintetičke reakcije (metabolička transformacija);
• sintetičke reakcije (konjugacija).

Pod uticajem određenih lekova (fenobarbital, rifampicin, karbamazepin, grizeofulvin) može doći do indukcije (povećanja brzine sinteze) mikrosomalnih enzima jetre. Kao rezultat toga, prilikom propisivanja drugih lijekova (na primjer, glukokortikoida, oralnih kontraceptiva) s induktorima mikrosomalnih enzima, brzina metabolizma potonjih se povećava, a njihov učinak smanjuje. U nekim slučajevima može se povećati metabolička brzina samog induktora, zbog čega se smanjuju njegovi farmakološki efekti (karbamazepin).
Neke ljekovite tvari (cimetidin, hloramfenikol, ketokonazol, etanol) smanjuju aktivnost enzima koji metaboliziraju. Na primjer, cimetidin je inhibitor mikrosomalne oksidacije i usporavanjem metabolizma varfarina može povećati njegov antikoagulantni učinak i izazvati krvarenje. Poznate tvari (furanokumarini) sadržane u soku grejpfruta koje inhibiraju metabolizam lijekova kao što su ciklosporin, midazolam, alprazolam i stoga pojačavaju njihov učinak. Uz istovremenu primjenu ljekovitih supstanci sa induktorima ili inhibitorima metabolizma, potrebno je prilagoditi propisane doze ovih supstanci.
Brzina metabolizma nekih lijekova određena je genetskim faktorima. Pojavila se grana farmakologije - farmakogenetika, čiji je jedan od zadataka proučavanje patologije enzima metabolizma lijekova. Promjena aktivnosti enzima često je rezultat mutacije gena koji kontrolira sintezu ovog enzima. Povreda strukture i funkcije enzima naziva se enzimopatija (enzimopatija). Kod enzimopatija se može povećati aktivnost enzima, au tom slučaju se ubrzava proces metabolizma ljekovitih tvari i smanjuje njihov učinak. Nasuprot tome, aktivnost enzima može biti smanjena, zbog čega će se uništavanje ljekovitih supstanci odvijati sporije i njihovo djelovanje će se pojačati sve do pojave toksičnih učinaka. Osobine djelovanja ljekovitih supstanci kod osoba sa genetski modificiranom enzimskom aktivnošću date su u tabeli. 1gt;2.
Tabela 1.2. Posebne reakcije organizma na lekovite supstance sa genetskim nedostatkom određenih enzima

Biotransformacija, ili metabolizam, podrazumijeva kompleks fizičko-hemijskih i biohemijskih transformacija lijekova, tokom kojih nastaju polarne vodotopive tvari (metaboliti) koje se lakše izlučuju iz organizma. U većini slučajeva, metaboliti lijeka su manje biološki aktivni i manje toksični od matičnih spojeva. Međutim, biotransformacija nekih tvari dovodi do stvaranja metabolita koji su aktivniji od tvari koje se unose u tijelo.

Postoje dvije vrste reakcija metabolizma lijekova u tijelu: nesintetičke i sintetičke. Nesintetičke reakcije metabolizma lijekova mogu se podijeliti u dvije grupe: katalizirane enzimima endoplazmatskog retikuluma (mikrozomalne) i katalizirane enzimima druge lokalizacije (nemikrozomalne). Nesintetičke reakcije uključuju oksidaciju, redukciju i hidrolizu. Sintetičke reakcije se zasnivaju na konjugaciji lijekova sa endogenim supstratima (glukuronska kiselina, sulfati, glicin, glutation, metilne grupe i voda). Povezivanje ovih supstanci sa lekovima odvija se kroz niz funkcionalnih grupa: hidroksil, karboksil, amin, epoksi. Nakon završetka reakcije, molekul lijeka postaje polarniji i stoga se lakše izlučuje iz tijela.

Svi lekovi koji se daju oralno prolaze kroz jetru pre ulaska u sistemsku cirkulaciju, pa se dele u dve grupe - sa visokim i niskim klirensom u jetri. Ljekovite supstance prve grupe karakteriše visok stepen ekstrakcije hepatocita iz krvi.

Sposobnost jetre da metabolizira ove lijekove ovisi o brzini krvotoka. Jetreni klirens lijekova druge grupe ne zavisi od brzine protoka krvi, već od kapaciteta enzimskih sistema jetre koji metaboliziraju ove lijekove. Potonji mogu imati visok (difenin, kinidin, tolbutamid) ili nizak stepen vezivanja za proteine ​​(teofilin, paracetamol).

Metabolizam supstanci sa niskim klirensom u jetri i visokom sposobnošću vezivanja za proteine ​​zavisi prvenstveno od brzine njihovog vezivanja za proteine, a ne od brzine protoka krvi u jetri.

Na biotransformaciju lekova u organizmu utiču starost, pol, okruženje, ishrana, bolesti itd.

Jetra je glavni organ metabolizma lijekova, tako da bilo koje njeno patološko stanje utječe na farmakokinetiku lijekova. Kod ciroze jetre poremećena je ne samo funkcija hepatocita, već i njihova cirkulacija krvi. U isto vrijeme, farmakokinetika i bioraspoloživost lijekova s ​​visokim klirensom u jetri posebno se mijenjaju, zaobilazeći jetru. Metabolizam lijekova sa visokim klirensom u jetri, koji se primjenjuju intravenozno, smanjen je kod pacijenata s cirozom, ali je stepen tog smanjenja vrlo različit. Fluktuacija ovog parametra najvjerovatnije ovisi o sposobnosti hepatocita da metaboliziraju lijekove, ovisno o prirodi protoka krvi u jetri. Metabolizam supstanci sa niskim klirensom u jetri, kao što su teofilin i diazepam, također je promijenjen kod ciroze. U teškim slučajevima, kada se koncentracija albumina u krvi smanji, metabolizam kiselih lijekova koji se aktivno vežu na proteine ​​(na primjer, fenitoin i tolbutamid) se obnavlja, jer se povećava koncentracija slobodne frakcije lijekova. Općenito, kod bolesti jetre, klirens lijekova je obično smanjen i njihov poluživot je produžen kao rezultat smanjenja protoka krvi u jetri i njihove ekstrakcije hepatocitima, kao i povećanja volumena distribucije lijek. Zauzvrat, smanjenje ekstrakcije lijekova hepatocitima je posljedica smanjenja aktivnosti mikrosomalnih enzima. Postoji velika grupa supstanci uključenih u metabolizam u jetri, aktivirajući, potiskujući, pa čak i uništavajući cigohrom P 450. Potonji uključuju ksikain, sovkain, bencain, inderal, visken, eraldin itd. Značajnija je grupa supstanci koje indukuju sintezu enzimskih proteina jetre, očigledno uz učešće NADP.H 2 -citokrom P 450 reduktaze, citokroma P 420, N- i 0-demetilaze mikrosoma, Mg2+, Ca2+, Mn2+ jona . To su heksobarbital, fenobarbital, pentobarbital, fenilbutazon, kofein, etanol, nikotin, butadion, antipsihotici, amidopirin, hlorciklizin, difenhidramin, meprobamat, triciklički antidepresivi, benzonal, kordiatin-kinikontin i mnogi pesakti. Pokazalo se da je glukuronil transferaza uključena u aktivaciju jetrenih enzima ovim supstancama. Istovremeno se povećava sinteza RNK i mikrosomalnih proteina. Induktori pospješuju ne samo metabolizam lijekova u jetri, već i njihovo izlučivanje žuči. Štoviše, metabolizam se ubrzava ne samo lijekova koji se primjenjuju s njima, već i samih induktora.

15. Biotransformacija lekova u organizmu, njeni glavni načini, njihove karakteristike. Faktori koji utiču na biotransformaciju.

Biotransformacija lijekova- hemijske transformacije lekova u organizmu.

Biološko značenje biotransformacije lijeka: stvaranje supstrata pogodnog za naknadnu upotrebu (kao energetski ili plastični materijal) ili za ubrzavanje izlučivanja lijekova iz tijela.

Glavni fokus metaboličkih transformacija lijekova: nepolarni lijekovi → polarni (hidrofilni) metaboliti koji se izlučuju urinom.

Postoje dvije faze metaboličkih reakcija lijekova:

1) metabolička transformacija (nesintetičke reakcije, faza 1)- transformacija supstanci usled mikrosomalne i ekstramikrozomalne oksidacije, redukcije i hidrolize

2) konjugacija (sintetičke reakcije, faza 2)- biosintetski proces, praćen dodavanjem određenog broja hemijskih grupa ili molekula endogenih jedinjenja medicinskoj supstanci ili njenim metabolitima a) stvaranjem glukuronida b) estera glicerola c) sulfoestera d) acetilacijom e) metilacijom

Učinak biotransformacije na farmakološku aktivnost lijekova:

1) najčešće metaboliti biotransformacije nemaju farmakološku aktivnost ili je njihova aktivnost smanjena u odnosu na matičnu supstancu

2) u nekim slučajevima metaboliti mogu zadržati aktivnost, pa čak i premašiti aktivnost matične supstance (kodein se metabolizira u farmakološki aktivniji morfin)

3) ponekad se tokom biotransformacije stvaraju toksične supstance (metaboliti izoniazida, lidokaina)

4) ponekad tokom biotransformacije nastaju metaboliti suprotnih farmakoloških svojstava (metaboliti neselektivnih b2-adrenergičkih agonista imaju svojstva blokatora ovih receptora)

5) jedan broj supstanci su prolekovi koji u početku ne daju farmakološke efekte, ali se tokom biotransformacije pretvaraju u biološki aktivne supstance (neaktivna L-dopa, prodirući kroz BBB, pretvara se u aktivni dopamin u mozgu, dok nema sistemskih efekti dopamina).

Klinički značaj biotransformacije lijeka. Utjecaj spola, starosti, tjelesne težine, faktora okoline, pušenja, alkohola na biotransformaciju lijeka.

Klinički značaj biotransformacije lijeka: budući da doza i učestalost primjene neophodnih za postizanje efektivne koncentracije u krvi i tkivima mogu varirati kod pacijenata zbog individualnih razlika u distribuciji, brzini metabolizma i eliminacije lijekova, važno ih je uzeti u obzir u kliničkoj praksi.

Utjecaj na biotransformaciju lijekova različitih faktora:

ALI) Funkcionalno stanje jetre: kod njegovih bolesti klirens lijekova se obično smanjuje, a poluvrijeme eliminacije se povećava.

B) Utjecaj faktora okoline: pušenje doprinosi indukciji citokroma P450, zbog čega se metabolizam lijeka ubrzava tijekom mikrosomalne oksidacije

AT) Vegetarijanci biotransformacija lijeka je usporena

D) starije i mlade pacijente karakterizira povećana osjetljivost na farmakološke ili toksične učinke lijekova (kod starijih osoba i djece mlađe od 6 mjeseci, aktivnost mikrosomalne oksidacije je smanjena)

E) kod muškaraca je metabolizam nekih lijekova brži nego kod žena, jer androgeni stimuliraju sintezu mikrosomalnih enzima jetre (etanola)

E) Visoko proteinska dijeta i intenzivna fizička aktivnost: ubrzanje metabolizma lijekova.

I) Alkohol i gojaznost usporavaju metabolizam lijekova

Metaboličke interakcije lijekova. Bolesti koje utiču na njihovu biotransformaciju.

Metaboličke interakcije lijekova:

1) indukcija enzima metabolizma lijekova - apsolutno povećanje njihovog broja i aktivnosti uslijed izlaganja određenim lijekovima. Indukcija dovodi do ubrzanja metabolizma lijekova i (obično, ali ne uvijek) do smanjenja njihove farmakološke aktivnosti (rifampicin, barbiturati - induktori citokroma P450)

2) inhibicija enzima metabolizma lijekova - inhibicija aktivnosti metaboličkih enzima pod djelovanjem određenih ksenobiotika:

A) kompetitivna metabolička interakcija - lijekovi s visokim afinitetom za određene enzime smanjuju metabolizam lijekova s ​​nižim afinitetom za te enzime (verapamil)

B) vezivanje za gen koji inducira sintezu određenih izoenzima citokroma P450 (cimedin)

C) direktna inaktivacija izoenzima citokroma P450 (flavonoida)

Bolesti koje utiču na metabolizam lijekova:

A) bolest bubrega (poremećeni bubrežni protok krvi, akutna i kronična bolest bubrega, ishod dugotrajne bolesti bubrega)

B) bolesti jetre (primarna i alkoholna ciroza, hepatitis, hepatomi)

C) bolesti gastrointestinalnog trakta i endokrinih organa

C) individualna netolerancija na određene lijekove (nedostatak enzima za acetilaciju - netolerancija na aspirin)

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

Osoba je svakodnevno izložena raznim stranim hemikalijama koje se nazivaju "ksenobiotici". Ksenobiotici ulaze u ljudsko tijelo kroz pluća, kožu i iz digestivnog trakta kao dio zraka, hrane, pića i lijekova. Neki ksenobiotici nemaju nikakav učinak na ljudski organizam. Međutim, većina ksenobiotika može izazvati biološke odgovore. Tijelo reagira na lijekove na isti način kao i na bilo koji drugi ksenobiotik. U tom slučaju lijekovi postaju objekti različitih mehanizama utjecaja na dio tijela. To, u pravilu, dovodi do neutralizacije i eliminacije (uklanjanja) lijekova. Neki, lako rastvorljivi u vodi, lekovi se eliminišu preko bubrega nepromenjeni, druge supstance su prethodno izložene enzimima koji menjaju njihovu hemijsku strukturu. Dakle, biotransformacija je opći koncept koji uključuje sve kemijske promjene koje se događaju s lijekovima u tijelu. Rezultat biološke transformacije lijekova: s jedne strane, smanjuje se rastvorljivost supstanci u mastima (lipofilnost), a povećava se njihova rastvorljivost u vodi (hidrofilnost), as druge strane menja se farmakološka aktivnost leka.

Smanjena lipofilnost i povećana hidrofilnost lijekova

Mali broj lijekova može se izlučiti bubrezima nepromijenjen. Najčešće su ovi lijekovi "mali molekuli" ili su u stanju biti u joniziranom stanju pri fiziološkim pH vrijednostima. Većina lijekova nema takva fizička i hemijska svojstva. Farmakološki aktivni organski molekuli su često lipofilni i ostaju nejonizirani pri fiziološkim pH vrijednostima. Ovi lijekovi su obično povezani s proteinima plazme, slabo se filtriraju u bubrežnim glomerulima i istovremeno se lako reapsorbiraju u bubrežnim tubulima. Biotransformacija (ili sistem biotransformacije) ima za cilj povećanje rastvorljivosti molekula leka (povećanje hidrofilnosti), što doprinosi njegovom izlučivanju iz organizma urinom. Drugim riječima, lipofilni lijekovi se pretvaraju u hidrofilne i stoga se lakše izlučuju.

Promjene u farmakološkoj aktivnosti lijekova

Smjerovi promjena farmakološke aktivnosti lijekova kao rezultat biotransformacije.

Farmakološki aktivna tvar se pretvara u farmakološki neaktivnu (to je tipično za većinu lijekova).

Farmakološki aktivna tvar se prvo pretvara u drugu farmakološki aktivnu tvar (Tablica 5-1).

Neaktivan farmakološki lijek se u tijelu pretvara u farmakološki aktivnu supstancu; takvi lijekovi se nazivaju "prolijekovi" (Tabela 5-2).

Tabela 5-1. Lijekovi čiji metaboliti zadržavaju farmakološku aktivnost

Kraj tabele 5-1

Tabela 5-2. Prolijekovi

Kraj tabele 5-2

* Fenacetin je prekinut zbog teških nuspojava, posebno nefrotoksičnosti („fenacetin nefritis“).

Treba napomenuti da efikasnost i sigurnost primjene lijekova (navedenih u Tabeli 5-1) s aktivnim metabolitima ne zavise samo od farmakokinetike samih lijekova, već i od farmakokinetike njihovih aktivnih metabolita.

5.1. PRODRUGS

Jedan od ciljeva stvaranja prolijekova je poboljšanje farmakokinetičkih svojstava; ovo ubrzava i povećava apsorpciju supstanci. Tako su razvijeni esteri ampicilina (pivampicin p, talampicin p i bicampicin p), koji se za razliku od ampicilina skoro potpuno apsorbiraju kada se uzimaju oralno (98-99%). U jetri se ovi lijekovi hidroliziraju karboksiesterazama u ampicilin, koji ima antibakterijsko djelovanje.

Bioraspoloživost antivirusnog lijeka valaciklovir je 54%, u jetri se pretvara u aciklovir. Treba napomenuti da bioraspoloživost samog aciklovira ne prelazi 20%. Visoka bioraspoloživost valaciklovira je posljedica prisustva aminokiselinskog ostatka valina u njegovoj molekuli. Zbog toga se valaciklovir apsorbira u crijevima aktivnim transportom pomoću oligopeptidnog transportera PEPT 1.

Drugi primjer: inhibitori enzima koji konvertuje adenozin koji sadrže karboksilnu grupu (enalapril, perindopril, trandolapril, kinapril, spirapril, ramipril, itd.). Dakle, enalapril se apsorbira kada se uzima oralno za 60%, hidrolizira se u jetri pod utjecajem karboksiesteraza do aktivnog enalaprilata. Treba napomenuti da se, kada se daje oralno, enalaprilat apsorbira samo 10%.

Drugi cilj razvoja prolijekova je poboljšanje sigurnosti lijekova. Na primjer, naučnici su stvorili sulindak p - NSAID. Ovaj lijek u početku ne blokira sintezu prostaglandina. Samo u jetri se sulindac p hidrolizira da nastane aktivni sulindac p sulfid (upravo ta supstanca ima protuupalno djelovanje). Pretpostavljalo se da sulindak p neće imati ulcerogeno dejstvo. Međutim, ulcerogenost NSAIL-a nije posljedica lokalnog, već “sistemskog” djelovanja, stoga su studije pokazale da je incidencija erozivnih i ulcerativnih lezija probavnih organa pri uzimanju sulindaka p i drugih NSAIL približno ista.

Drugi cilj stvaranja prolijekova je povećanje selektivnosti djelovanja lijekova; ovo povećava efikasnost i sigurnost lijekova. Dopamin se koristi za povećanje bubrežnog krvotoka kod akutnog zatajenja bubrega, ali lijek djeluje na miokard i krvne žile. Primjećuje se povećanje krvnog tlaka, razvoj tahikardije i aritmija. Dodavanje ostatka glutaminske kiseline dopaminu omogućilo je stvaranje novog lijeka, glutamil-dopa p. Glutamil-dopa p se hidrolizuje u dopamin samo u bubrezima pod uticajem glutamil transpeptidaze i dekarboksilaze L-aromatskih aminokiselina i stoga praktično nema neželjeni efekat na centralnu hemodinamiku.

Rice. 5-1. Faze biotransformacije lijeka (Katzung V., 1998.)

5.2. FAZE BIOTRANSFORMACIJE LIJEKA

Procesi biotransformacije većine lijekova odvijaju se u jetri. Međutim, biotransformacija lijekova može se dogoditi i u drugim organima, na primjer, u probavnom traktu, plućima i bubrezima.

Općenito, sve reakcije biotransformacije lijeka mogu se klasificirati u jednu od dvije kategorije, koje se nazivaju faza I biotransformacije i faza II biotransformacije.

Reakcije faze I (nesintetičke reakcije)

U procesu nesintetičkih reakcija, lijekovi se pretvaraju u polarnije i bolje vodotopive (hidrofilne) spojeve od polaznog materijala. Promjene u početnim fizičko-hemijskim svojstvima lijekova nastaju zbog dodavanja ili oslobađanja aktivnih funkcionalnih grupa: na primjer, hidroksil (-OH), sulfhidril (-SH), amino grupe (-NH 2). Glavne reakcije faze I su reakcije oksidacije. Hidroksilacija je najčešća reakcija oksidacije - dodavanje hidroksilnog radikala (-OH). Dakle, može se smatrati da je u prvoj fazi biotransformacije molekul lijeka “hakovan” (Tabela 5-3). Katalizatori ovih reakcija su enzimi koji se nazivaju "oksidaze mješovite funkcije". Općenito, specifičnost supstrata ovih enzima je vrlo niska, pa oksidiraju različite lijekove. Druge, manje česte reakcije faze I uključuju procese redukcije i hidrolize.

Reakcije faze II (sintetičke reakcije)

Reakcije II faze biotransformacije, odnosno sintetičke reakcije, predstavljaju vezu (konjugaciju) lijeka i/ili njegovih metabolita sa endogenim supstancama, što rezultira stvaranjem polarnih, visoko topljivih u vodi konjugata, koji se lako izlučuju bubrezima ili sa žuč. Da bi ušao u reakciju faze II, molekul mora imati kemijski aktivan radikal (grupu), na koji se može vezati konjugirajući molekul. Ako su aktivni radikali u početku prisutni u molekuli lijeka, tada se reakcija konjugacije nastavlja zaobilazeći reakcije faze I. Ponekad molekul lijeka dobije aktivne radikale tokom reakcija faze I (Tabele 5-4).

Tabela 5-3. Reakcije faze I (Katzung 1998; sa dodacima)

Tabela 5-4. Faza II reakcije (Katzung 1998; sa dodacima)

Treba napomenuti da se lijek u procesu biotransformacije može pretvoriti samo zbog reakcija faze I, ili isključivo zbog reakcija faze II. Ponekad se dio lijeka metabolizira kroz reakcije faze I, a dio - kroz reakcije faze II. Osim toga, postoji mogućnost uzastopnih reakcija faza I i II (Sl. 5-2).

Rice. 5-2. Funkcioniranje oksidaznog sistema mješovite funkcije

Efekat prvog prolaska kroz jetru

Biotransformacija većine lijekova odvija se u jetri. Lijekovi koji se metaboliziraju u jetri dijele se u dvije podgrupe: supstance sa visokim klirensom u jetri i supstance sa niskim klirensom u jetri.

Za lijekove sa visokim klirensom u jetri karakterističan je visok stepen ekstrakcije (ekstrakcije) iz krvi, što je posljedica značajne aktivnosti (kapaciteta) enzimskih sistema koji ih metaboliziraju (tablice 5-5). Budući da se takvi lijekovi brzo i lako metaboliziraju u jetri, njihov klirens ovisi o veličini i brzini krvotoka u jetri.

lijekovi sa niskim klirensom u jetri. Klirens iz jetre ne zavisi od brzine protoka krvi u jetri, već od aktivnosti enzima i stepena vezivanja leka za proteine ​​krvi.

Tabela 5-5. Lijekovi sa visokim klirensom u jetri

Uz isti kapacitet enzimskih sistema, lijekovi koji su u velikoj mjeri povezani s proteinima (difenin, kinidin, tolbutamid) imat će nizak klirens u odnosu na lijekove koji su slabo povezani sa proteinima (teofilin, paracetamol). Kapacitet enzimskog sistema nije konstantna vrijednost. Na primjer, smanjenje kapaciteta enzimskih sistema bilježi se povećanjem doze lijekova (zbog zasićenja enzima); to može dovesti do povećanja bioraspoloživosti lijekova.

Kada se lijekovi sa visokim hepatičkim klirensom uzimaju oralno, apsorbiraju se u tankom crijevu i ulaze u jetru kroz sistem portalne vene, gdje se aktivno metaboliziraju (za 50-80%) čak i prije nego što uđu u sistemsku cirkulaciju. Ovaj proces je poznat kao predsistemska eliminacija ili efekat "prvog prolaza". („efekat prvog prolaza“). Kao rezultat, takvi lijekovi imaju nisku oralnu bioraspoloživost, dok njihova apsorpcija može biti gotovo 100%. Efekat prvog prolaza karakterističan je za lijekove kao što su hlorpromazin, acetilsalicilna kiselina, vera-

pamil, hidralazin, izoprenalin, imipramin, kortizon, labetolol, lidokain, morfin. Metoprolol, metiltestosteron, metoklopramid, nortriptilin p, okprenolol p, organski nitrati, propranolol, rezerpin, salicilamid, moracizin (etmozin) i neki drugi lijekovi također prolaze kroz eliminaciju prvog prolaza. Treba napomenuti da se blaga biotransformacija lijeka može dogoditi i u drugim organima (lumen i zid crijeva, pluća, krvna plazma, bubrezi i drugi organi).

Kako su istraživanja posljednjih godina pokazala, učinak prvog prolaska kroz jetru ne zavisi samo od procesa biotransformacije lijeka, već i od funkcionisanja transportera lijekova, a prije svega glikoproteina-P i transportera organskih aniona i katjone (vidjeti "Uloga transportera lijekova u farmakokinetičkim procesima").

5.3. ENZIMI I FAZE BIOTRANSFORMACIJE LIJEKOVA

mikrozomalni sistem

Mnogi enzimi koji metaboliziraju lijekove nalaze se na membranama endoplazmatskog retikuluma (EPR) jetre i drugih tkiva. Kada se izoluju ER membrane homogenizacijom i frakcionisanjem ćelije, membrane se pretvaraju u vezikule zvane "mikrozomi". Mikrozomi zadržavaju većinu morfoloških i funkcionalnih karakteristika intaktnih ER membrana, uključujući svojstvo hrapavosti ili glatkoće površine, odnosno grube (ribosomalne) i glatke (neribosomalne) ER. Dok su grubi mikrozomi uglavnom povezani sa sintezom proteina, glatki mikrozomi su relativno bogati enzimima odgovornim za oksidativni metabolizam lijekova. Konkretno, glatki mikrozomi sadrže enzime poznate kao oksidaze mješovite funkcije ili monooksigenaze. Aktivnost ovih enzima zahtijeva prisustvo i redukcionog agensa, nikotinamid adenin dinukleotid fosfata (NADP-H) i molekularnog kisika. U tipičnoj reakciji, jedna molekula kiseonika se troši (smanjuje) po molekulu supstrata, dok je jedan atom kiseonika uključen u proizvod reakcije, a drugi formira molekul vode.

Dva mikrosomalna enzima igraju ključnu ulogu u ovom redoks procesu.

Flavoprotein NADP-N-citokrom P-450-reduktaza. Jedan mol ovog enzima sadrži jedan mol flavin mononukleotida i jedan mol flavin adenin dinukleotida. Pošto citokrom C može poslužiti kao akceptor elektrona, ovaj enzim se često naziva NADP-citokrom C reduktaza.

hemoprotein, ili citokrom P-450 obavlja funkciju konačne oksidaze. U stvari, mikrosomalna membrana sadrži mnoge oblike ovog hemoproteina, a ta se brojnost povećava s ponovljenom primjenom ksenobiotika. Relativna zastupljenost citokroma P-450, u poređenju sa reduktazom jetre, čini proces redukcije hema citokromom P-450 ograničavajućim korakom u procesu oksidacije lijeka u jetri.

Proces mikrosomalne oksidacije lijekova zahtijeva učešće citokroma P-450, citokroma P-450 reduktaze, NADP-H i molekularnog kiseonika. Pojednostavljeni dijagram oksidativnog ciklusa prikazan je na slici (sl. 5-3). Oksidirani (Fe3+) citokrom P-450 se kombinuje sa supstratom leka i formira binarni kompleks. NADP-H je donor elektrona za flavoprotein reduktazu, koja zauzvrat smanjuje oksidirani kompleks lijeka citokroma P-450. Drugi elektron prolazi iz NADP-H kroz istu flavoprotein reduktazu, koja reducira molekularni kiseonik i formira "aktivirani kiseonik"-citokrom P-450-supstratni kompleks. Ovaj kompleks prenosi "aktivirani kisik" na supstrat lijeka kako bi se formirao oksidirani proizvod.

Citokrom P-450

Citokrom P-450, koji se u literaturi često naziva CYP, je grupa enzima koji ne samo da metaboliziraju lijekove i druge ksenobiotike, već i učestvuju u sintezi glukokortikoidnih hormona, žučnih kiselina, prostanoida (tromboksana A2, prostaciklina I2), i holesterol. Po prvi put je identifikovan citokrom P-450 Klingenberg i Garfincell u mikrozomima jetre pacova 1958. Filogenetske studije su pokazale da su se citokromi P-450 pojavili u živim organizmima prije oko 3,5 milijardi godina. Citokrom P-450 je hemoprotein: sadrži hem. Naziv citokroma P-450 povezan je sa posebnim svojstvima ovog hemoproteina. U restauriranoj-

U ovom obliku, citokrom P-450 vezuje ugljen monoksid da bi formirao kompleks sa maksimalnom apsorpcijom svetlosti na talasnoj dužini od 450 nm. Ovo svojstvo se objašnjava činjenicom da se u hemu citokroma P-450 gvožđe vezuje ne samo za atome dušika četiri liganda (dok formira porfirinski prsten). Tu su i peti i šesti ligand (iznad i ispod heme prstena) - atom dušika histidina i atom sumpora cisteina, koji su dio polipeptidnog lanca proteinskog dijela citokroma P-450. Najveća količina citokroma P-450 nalazi se u hepatocitima. Međutim, citokrom P-450 se nalazi iu drugim organima: u crijevima, bubrezima, plućima, nadbubrežnim žlijezdama, mozgu, koži, posteljici i miokardu. Najvažnije svojstvo citokroma P-450 je sposobnost metabolizma gotovo svih poznatih hemijskih jedinjenja. Najvažnija reakcija je hidroksilacija. Kao što je već spomenuto, citokromi P-450 se nazivaju i monooksigenaze, jer uključuju jedan atom kisika u supstratu, koji ga oksidira, i jedan u vodi, za razliku od diooksigenaza, koje uključuju oba atoma kisika u supstratu.

Citokrom P-450 ima mnogo izoformi - izoenzima. Trenutno je izolovano više od 1000 izoenzima citokroma P-450. Izoenzimi citokroma P-450, prema klasifikaciji Nebert(1987), uobičajeno je da se blizina (homologija) sekvence nukleotida/aminokiselina podijeli na porodice. Porodice se dalje dijele na potporodice. Izoenzimi citokroma P-450 sa identičnim sastavom aminokiselina većim od 40% grupisani su u porodice (identifikovano je 36 porodica, od kojih je 12 pronađeno kod sisara). Izoenzimi citokroma P-450 sa identičnim sastavom aminokiselina većim od 55% grupisani su u podfamilije (identifikovano je 39 podfamilija). Porodice citokroma P-450 obično se označavaju rimskim brojevima, podfamilije - rimskim brojevima i latiničnim slovom.

Shema za označavanje pojedinačnih izoenzima.

Prvi znak (na početku) je arapski broj za porodicu.

Drugi znak je latinično slovo koje označava potporodicu.

Na kraju (treći znak) označite arapski broj koji odgovara izoenzimu.

Na primjer, izoenzim citokroma P-450 označen kao CYP3A4 pripada porodici 3, podfamiliji IIIA. Izoenzimi citokroma P-450 - predstavnici različitih porodica potfamilija -

razlikuju se u regulatorima aktivnosti (inhibitori i induktori) i specifičnosti supstrata 1 . Na primjer, CYP2C9 metabolizira isključivo S-varfarin, dok R-varfarin metabolizira izoenzime CYP1A2 i CYP3A4.

Međutim, članovi pojedinih porodica, potfamilija i pojedinačni izoenzimi citokroma P-450 mogu imati unakrsnu specifičnost supstrata, kao i unakrsne inhibitore i induktori. Na primjer, ritonavir (antivirusni lijek) metabolizira 7 izoenzima koji pripadaju različitim porodicama i potfamilijama (CYP1A2, CYP2A6, CYP2C9, CYP2C19, CYP2D6, CYP2E1, CYP3A4). Cimetidin istovremeno inhibira 4 izoenzima: CYP1A2, CYP2C9, CYP2D6 i CYP3A4. Izoenzimi porodice citokroma P-450 I, II i III učestvuju u metabolizmu lijekova. CYP1A1, CYP1A2, CYP2A6, CYP2B6, CYP2D6, CYP2C9, CYP209, CYP2E1, CYP3A4 su najvažniji i dobro proučavani izoenzimi citokroma P-450 za metabolizam lijekova. Sadržaj različitih izoenzima citokroma P-450 u ljudskoj jetri, kao i njihov doprinos oksidaciji lijekova, različiti su (tablice 5-6). Ljekovite supstance - supstrati, inhibitori i induktori izoenzima citokroma P-450 predstavljeni su u aplikacija 1.

Tabela 5-6. Sadržaj izoenzima citokroma P-450 u ljudskoj jetri i njihov doprinos oksidaciji lijekova (Lewis et al., 1999.)

1 Neki izoenzimi citokroma P-450 imaju ne samo supstratnu specifičnost, već i stereospecifičnost.

Do sada nisu poznati endogeni supstrati za izoenzime porodice CYPI. Ovi izoenzimi metaboliziraju ksenobiotike: neki lijekovi i PAH su glavne komponente duhanskog dima i produkata izgaranja fosilnih goriva. Karakteristična karakteristika izoenzima iz porodice CYPI je njihova sposobnost da induciraju pod dejstvom PAH, uključujući dioksin i 2,3,7,8-tetrahlorodibenzo-p-dioksin (TCDD). Stoga se porodica CYPI u literaturi naziva „citokromom, inducibilni PAH“; "citokrom induciran dioksinom" ili "citokrom induciran s TCDD". Kod ljudi, porodica CYPI je predstavljena sa dvije potfamilije: IA i IB. Podfamilija IA uključuje izoenzime 1A1 i 1A2. Podfamilija IB uključuje izoenzim 1B1.

Citokrom P-450 izoenzim 1A1 (CYP1A1) nalazi se uglavnom u plućima, u manjoj mjeri u limfocitima i placenti. CYP1A1 nije uključen u metabolizam lijekova; međutim, ovaj izoenzim aktivno metabolizira PAH u plućima. Istovremeno, neki PAH, na primjer, benzopiren i nitrozamini, pretvaraju se u kancerogena jedinjenja koja mogu izazvati razvoj malignih neoplazmi, prvenstveno raka pluća. Ovaj proces se naziva "biološka aktivacija kancerogena". Kao i drugi citohromi iz porodice CYPI, CYP1A1 indukuje PAH. Istovremeno je proučavan mehanizam indukcije CYP1A1 pod uticajem PAH-a. Nakon ulaska u ćeliju, PAH se vezuju za Ah receptor (protein iz klase regulatora transkripcije); nastali kompleks PAH-An-receptora prodire u jezgro uz pomoć drugog proteina, ARNT, a zatim stimulira ekspresiju gena CYP1A1 vezivanjem za specifično dioksin osjetljivo mjesto (mjesto) gena. Dakle, kod pušača se najintenzivnije odvijaju procesi indukcije CYP1A1; to dovodi do biološke aktivacije kancerogena. Ovo objašnjava visok rizik od raka pluća kod pušača.

Citokrom P-450 izoenzim 1A2 (CYP1A2) nalazi se uglavnom u jetri. Za razliku od citokroma CYP1A1, CYP1A2 metaboliše ne samo PAH, već i niz lijekova (teofilin, kofein i druge lijekove). Fenacetin, kofein i antipirin se koriste kao markerski supstrati za fenotipizaciju CYP1A2. Dok je fenacetin podvrgnut O-demetilaciji, kofein - 3-demetilaciji, a antipirin - 4-hidroksilaciji. Ocjena

Klirens kofeina je važan dijagnostički test za određivanje funkcionalnog stanja jetre. Zbog činjenice da je CYP1A2 glavni metabolički enzim kofeina, u stvari, ovaj test određuje aktivnost ovog izoenzima. Pacijentu se nudi da unese kofein obilježen izotopom radioaktivnog ugljika C 13 (C 13 - kofein), a zatim se zrak koji pacijent izdahne skuplja sat vremena u poseban rezervoar i analizira. Istovremeno, zrak koji pacijent izdahne sadrži radioaktivni ugljični dioksid (C 13 O 2 - formiran od radioaktivnog ugljika) i obični ugljični dioksid (C 12 O 2). Omjer u izdahnutom zraku C 13 O 2 prema C 12 O 2 (mjeren masenom spektroskopijom) određuje klirens kofeina. Postoji modifikacija ovog testa: koncentracija kofeina i njegovih metabolita u krvnoj plazmi, urinu i pljuvački uzetih na prazan želudac određuje se tečnom hromatografijom visokih performansi. U ovom slučaju, citokromi CYP3A4 i CYP2D6 daju određeni doprinos metabolizmu kofeina. Procjena klirensa kofeina je pouzdan test koji omogućava procjenu funkcionalnog stanja jetre u slučaju teškog oštećenja jetre (na primjer, s cirozom jetre) i određivanje stupnja oštećenja. Nedostaci testa uključuju nedostatak osjetljivosti uz umjereno oštećenje jetre. Na rezultat testa utiču pušenje (indukcija CYP1A2), godine starosti, kombinovana upotreba lekova koji menjaju aktivnost izoenzima citokroma P-450 (inhibitori ili induktori).

Citokrom P-450 podfamilija CYPIIA

Od izoenzima podfamilije CYPIIA, izoenzim citokroma P-450 2A6 (CYP2A6) igra najvažniju ulogu u metabolizmu lijekova. Zajedničko svojstvo izoenzima podfamilije CYPIIA je sposobnost indukcije pod utjecajem fenobarbitala, pa se podfamilija CYPIIA naziva citohromima koji se induciraju s fenobarbitalom.

Citokrom P-450 izoenzim 2A6 (CYP2A6) nalazi se uglavnom u jetri. CYP2A6 metabolizira mali broj lijekova. Uz pomoć ovog izoenzima, nikotin se pretvara u kotinin, kao i kotinin u 3-hidroksikotinin; 7-hidroksilacija kumarina; 7-hidroksilacija ciklofosfamida. CYP2A6 doprinosi metabolizmu ritonavira, paracetamola i valproične kiseline. CYP2A6 je uključen u biološku aktivaciju komponenti duvanskog dima nitrozamina, karcinogena koji izazivaju rak pluća. CYP2A6 podstiče bioaktivaciju

moćni mutageni: 6-amino-(x)-rizena i 2-amino-3-metilmidazo-(4,5-f)-kvanolin.

Citokrom P450 podfamilija CYPIIB

Od izoenzima podfamilije CYPIIB, izoenzim CYP2B6 igra najvažniju ulogu u metabolizmu lijekova. Zajedničko svojstvo izoenzima iz podfamilije CYPIIB je sposobnost indukcije pod uticajem fenobarbitala.

Izoenzim citokroma P-450 2B6 (CYP2B6) je uključen u metabolizam malog broja lijekova (ciklofosfamid, tamoksifen, S-metadon p, bupropion p, efavirenz). CYP2B6 uglavnom metabolizira ksenobiotike. Markerski supstrat za CYP2B6 je antikonvulziv.

S-mefenitoin p dok CYP2B6 prolazi kroz N-demetilaciju S-mefenitoina p (određeni metabolit - N-demetilmefenitoin). CYP2B6 je uključen u metabolizam endogenih steroida: katalizira 16α-16β-hidroksilaciju testosterona.

Citokrom P-450 podfamilija CYPIIU

Od svih izoenzima podfamilije citokroma CYPIIC, najvažniju ulogu u metabolizmu lijekova imaju izoenzimi citokroma P-450 2C8, 2C9, 2C19. Zajedničko svojstvo citohroma iz podfamilije CYPIIC je aktivnost 4-hidroksilaze u odnosu na mefenitoin p (antikonvulzivni lijek). Mefenitoin p je marker supstrat izoenzima podfamilije CYPIIC. Zbog toga se izoenzimi podfamilije CYPIIC nazivaju i mefenitoin-4-hidroksilaze.

Citokrom P-450 2C8 izoenzim (CYP2C8) je uključen u metabolizam brojnih lijekova (NSAID, statini i drugi lijekovi). Za mnoge lijekove, CYP2C8 je "alternativni" put za biotransformaciju. Međutim, za lijekove kao što su repaglinid (hipoglikemijski lijek koji se uzima na usta) i taksol (citostatik), CYP2C8 je glavni metabolički enzim. CYP2C8 katalizira 6a-hidroksilaciju taksola. Markerski supstrat za CYP2C8 je paklitaksel (citotoksični lijek). Tokom interakcije paklitaksela sa CYP2C8 dolazi do 6-hidroksilacije citostatika.

Citokrom P-450 izoenzim 2C9 (CYP2C9) nalazi se uglavnom u jetri. CYP2C9 je odsutan u fetalnoj jetri i otkriva se tek mjesec dana nakon rođenja. Aktivnost CYP2C9 se ne mijenja tokom života. CYP2C9 metabolizira različite lijekove. CYP2C9 je glavni metabolički enzim

mnogi NSAID, uključujući selektivne inhibitore ciklooksigenaze-2, inhibitore receptora angiotenzina (losartan i irbesartan), hipoglikemičke lijekove (derivati ​​sulfonilureje), fenitoin (difenin ♠), indirektne antikoagulanse (varfarin 1, acenokumastatin 2), fluvastatin 3.

Treba napomenuti da CYP2C9 ima „stereoselektivnost“ i uglavnom metabolizira S-varfarin i S-acenokumarol, dok se biotransformacija R-varfarina i R-acenokumarola odvija uz pomoć drugih izoenzima citokroma P-450: CYP1A2, CYP3A4. Induktori CYP2C9 su rifampicin i barbiturati. Treba napomenuti da gotovo svi sulfonamidni antibakterijski lijekovi inhibiraju CYP2C9. Međutim, specifični inhibitor CYP2C9, sulfafenazol r. Istraživanja su pokazala da ekstrakt Echinacea purpurea inhibira CYP2C9 in vitro i in vivo, a hidrolizirani ekstrakt soje (zbog izoflavona sadržanih u njemu) inhibira ovaj izoenzim in vitro. Kombinovana upotreba LS-supstrata CYP2C9 sa njegovim inhibitorima dovodi do inhibicije metabolizma supstrata. Kao rezultat, mogu se pojaviti neželjene reakcije na lijekove supstrata CYP2C9 (do intoksikacije). Na primjer, kombinovana upotreba varfarina (supstrata CYP2C9) sa sulfa lijekovima (inhibitori CYP2C9) dovodi do povećanja antikoagulantnog učinka varfarina. Zato se prilikom kombinovanja varfarina sa sulfonamidima preporučuje stroga (najmanje 1-2 puta nedeljno) kontrola međunarodnog normalizovanog odnosa. CYP2C9 ima genetski polimorfizam. "Spore" alelne varijante CYP2C9*2 i CYP2C9*3 su polimorfizmi jednog nukleotida gena CYP2C9, koji su trenutno najpotpunije proučavani. Nosioci alelnih varijanti CYP2C9*2 i CYP2C9*3 imaju smanjenje aktivnosti CYP2C9; to dovodi do smanjenja brzine biotransformacije lijekova koje metabolizira ovaj izoenzim i do povećanja njihove koncentracije u plazmi

1 Varfarin je racemična mješavina izomera: S-varfarina i R-vafrarina. Treba napomenuti da S-varfarin ima veću antikoagulantnu aktivnost.

2 Acenocoumarol je racematska mješavina izomera: S-acenocoumarol i R-acenocoumarol. Međutim, za razliku od varfarina, ova dva izomera imaju isto antikoagulantno djelovanje.

3 Fluvastatin je jedini lijek iz grupe lijekova za snižavanje lipida, inhibitora HMG-CoA reduktaze, čiji se metabolizam odvija uz učešće CYP2C9, a ne CYP3A4. Istovremeno, CYP2C9 metabolizira oba izomera fluvastatina: aktivni (+)-3R,5S enantiomer i neaktivni (-)-3S,5R enantiomer.

krv. Stoga su heterozigoti (CYP2C9*1/*2, CYP2C9*1/*3) i homozigoti (CYP2C9*2/*2, CYP2C9*3/*3, CYP2C9*2/*3) „spori“ metabolizatori CYP2C9. Dakle, kod ove kategorije pacijenata (nosilaca navedenih alelnih varijanti gena CYP2C9) najčešće se nuspojave primjećuju kod primjene lijekova koji se metaboliziraju pod utjecajem CYP2C9 (indirektni antikoagulansi, NSAIL, oralni hipoglikemijski lijekovi - derivati ​​sulfonilureje).

Citokrom P-450 izoenzim 2C18 (CYP2C18) nalazi se uglavnom u jetri. CYP2Cl8 je odsutan u fetalnoj jetri i otkriva se tek mjesec dana nakon rođenja. Aktivnost CYP2Cl8 se ne mijenja tokom života. CYP2Cl8 daje određeni doprinos metabolizmu lijekova kao što su naproksen, omeprazol, piroksikam, propranolol, izotretinoin (retinoična kiselina) i varfarin.

Citokrom P-450 izoenzim 2C19 (CYP2C19) je glavni enzim u metabolizmu inhibitora protonske pumpe. Istovremeno, metabolizam pojedinih lijekova iz grupe inhibitora protonske pumpe ima svoje karakteristike. Tako je otkriveno da omeprazol ima dva metabolička puta.

Pod dejstvom CYP2C19, omeprazol se pretvara u hidroksiomeprazol. Pod dejstvom CYP3A4, hidroksiomeprazol se pretvara u omeprazol hidroksisulfon.

Pod dejstvom CYP3A4, omeprazol se pretvara u omeprazol sulfid i omeprazol sulfon. Pod uticajem CYP2C19, omeprazol sulfid i omeprazol sulfon se pretvaraju u omeprazol hidroksisulfon.

Dakle, bez obzira na put biološke transformacije, konačni metabolit omeprazola je omeprazol hidroksisulfon. Međutim, treba napomenuti da su ovi metabolički putevi prvenstveno karakteristični za R-izomer omeprazola (S-izomer se podvrgava biotransformaciji u znatno manjoj mjeri). Razumijevanje ovog fenomena omogućilo je stvaranje ezoprazola p - lijeka koji predstavlja S-izomer omeprazola (inhibitori i induktori CYP2C19, kao i genetski polimorfizam ovog izoenzima, u manjoj mjeri utiču na farmakokinetiku p ezoprazola).

Metabolizam lansoprazola je identičan metabolizmu omeprazola. Rabeprazol se metabolizira putem CYP2C19 i CYP3A4 u dimetilrabeprazol i rabeprazol sulfon.

CYP2C19 je uključen u metabolizam tamoksifena, fenitoina, tiklopidina, psihotropnih lijekova kao što su triciklični antidepresivi, diazepam i neki barbiturati.

CYP2C19 karakterizira genetski polimorfizam. Spori metabolizatori CYP2Cl9 su nosioci "sporih" alelnih varijanti. Upotreba lijekova koji su supstrati ovog izoenzima kod sporih metabolizatora CYP2CL9 dovodi do češće pojave nuspojava, posebno kod primjene lijekova sa uskim terapijskim rasponom: triciklički antidepresivi, diazepam, neki barbiturati (mefobarbital, heksobarbital). Ipak, najveći broj studija posvećen je učinku polimorfizma gena CYP2C19 na farmakokinetiku i farmakodinamiku blokatora inhibitora protonske pumpe. Kako pokazuju farmakokinetičke studije sprovedene uz učešće zdravih dobrovoljaca, površina ispod farmakokinetičke krivulje, vrednosti maksimalne koncentracije omeprazola, lansoprazola i rabeprazola su značajno veće kod heterozigota i, posebno, kod homozigota za „spori“ alel. varijante gena CYP2C19. Osim toga, izraženija supresija želučane sekrecije primjenom omeprazola, lansoprazola, rabeprazola uočena je kod pacijenata (heterozigota i homozigota za "spore" alelne varijante CYP2C19) oboljelih od peptičkog ulkusa i refluksnog ezofagitisa. Međutim, učestalost neželjenih reakcija na lijekove s inhibitorima protonske pumpe ne ovisi o genotipu CYP2C19. Postojeći podaci sugeriraju da su potrebne niže doze inhibitora protonske pumpe da bi se postigla "ciljana" supresija želučane sekrecije kod heterozigota i homozigota za "spore" alelne varijante gena CYP2C19.

Citokrom P-450 podfamilija CYPIID

Podfamilija citokroma P-450 CYPIID uključuje jedan izoenzim, 2D6 (CYP2D6).

Izoenzim citokroma P-450 2D6 (CYP2D6) nalazi se uglavnom u jetri. CYP2D6 metabolizira oko 20% svih poznatih lijekova, uključujući antipsihotike, antidepresive, sredstva za smirenje i β-blokatore. Dokazano: CYP2D6 je glavni enzim biotransformacije i triciklički antidepresiv amitriptilin. Međutim, studije su pokazale da se mali dio amitriptilina također metabolizira pomoću drugih izoenzima citokroma P-450 (CYP2C19, CYP2C9, CYP3A4) u neaktivne metabolite. Debrisoquine p, dekstrometorfan i spartein su markerski supstrati koji se koriste za fenotipizaciju izoenzima 2D6. CYP2D6, za razliku od drugih izoenzima citokroma P-450, nema induktore.

Gen CYP2D6 ima polimorfizam. Još 1977. Iddle i Mahgoub su skrenuli pažnju na razliku u hipotenzivnom dejstvu kod pacijenata sa arterijskom hipertenzijom koji su koristili debrisohin p (lek iz grupe α-blokatora). Istovremeno je formulisana pretpostavka o razlici u brzini metabolizma (hidroksilacije) debrisokina p kod različitih osoba. Kod "sporih" metabolizatora debrisokina p registrovana je najveća jačina hipotenzivnog dejstva ovog leka. Kasnije je dokazano da je u „sporim“ metabolizatorima debrisokina p usporavan i metabolizam nekih drugih lijekova, uključujući fenacetin, nortriptilin p, fenformin p, spartein, enkainid p, propranolol, guanoksan p i amitriptilin. Kako su dalje studije pokazale, "spori" metabolizatori CYP2D6 su nosioci (i homozigoti i heterozigoti) funkcionalno defektnih alelnih varijanti gena CYP2D6. Результат этих вариантов - отсутствие синтеза CYP2D6 (аллельный вариант CYP2D6x5), синтез неактивного белка (аллельные варианты CYP2D6x3, CYP2D6x4, CYP2D6x6, CYP2D6x7, CYP2D6x8, CYP2D6x11, CYP2D6x12, CYP2D6x14, CYP2D6x15, CYP2D6x19, CYP2D6x20), синтез дефектного белка со сниженной активностью (варианты CYP2D6x9, CYP2D6x10, CYP2D6x17,

CYP2D6x18, CYP2D6x36). Svake godine raste broj pronađenih alelnih varijanti gena CYP2D6 (njihovo nošenje dovodi do promjene aktivnosti CYP2D6). Međutim, čak je i Saxena (1994) istakao da su 95% svih "sporih" metabolizatora za CYP2D6 nosioci varijanti CYP2D6x3, CYP2D6x4, CYP2D6x5, druge varijante se nalaze mnogo rjeđe. Prema Rau et al. (2004), učestalost alelne varijante CYP2D6x4 među pacijentima koji su imali neželjene reakcije na lijekove dok su uzimali triciklične antidepresive (arterijska hipotenzija, sedacija, tremor, kardiotoksičnost) je skoro 3 puta (20%) veća od one kod pacijenata liječenih bez komplikacija. zabilježeno sa ovim lijekovima (7%). Sličan učinak genetskog polimorfizma CYP2D6 pronađen je na farmakokinetiku i farmakodinamiku antipsihotika, kao rezultat toga, pokazane su povezanosti između prijenosa nekih alelnih varijanti gena CYP2D6 i razvoja ekstrapiramidnih poremećaja izazvanih antipsihoticima.

Međutim, nošenje "sporih" alelnih varijanti gena CYP2D6 može biti praćeno ne samo povećanjem rizika od razvoja nuspojava na lijekove prilikom upotrebe lijeka.

pacovi metabolizirani ovim izoenzimom. Ako je lijek prolijek, a aktivni metabolit nastaje upravo pod utjecajem CYP2D6, tada nosioci "sporih" alelnih varijanti primjećuju nisku učinkovitost lijeka. Dakle, kod nosilaca "sporih" alelnih varijanti gena CYP2D6 bilježi se manje izražen analgetski učinak kodeina. Ovaj fenomen se objašnjava smanjenjem O-demetilacije kodeina (tokom ovog procesa nastaje morfijum). Analgetski efekat tramadola je takođe posledica aktivnog metabolita O-demetiltramadola (nastalog pod dejstvom CYP2D6). Nosioci "sporih" alelnih varijanti gena CYP2D6 imaju značajno smanjenje u sintezi O-demetiltramadola; to može dovesti do nedovoljnog analgetskog efekta (slično procesima koji se javljaju pri korištenju kodeina). Na primjer, Stamer et al. (2003), proučavajući analgetski učinak tramadola kod 300 pacijenata koji su bili podvrgnuti operaciji abdomena, otkrili su da homozigoti za "spore" alelne varijante gena CYP2D6 ne "reaguju" na terapiju tramadolom 2 puta češće od pacijenata koji nisu nosili ovi aleli (46,7% naspram 21,6%, respektivno, p=0,005).

Trenutno su provedena mnoga istraživanja o učinku genetskog polimorfizma CYP2D6 na farmakokinetiku i farmakodinamiku β-blokatora. Rezultati ovih studija su od kliničkog značaja za individualizaciju farmakoterapije ove grupe lijekova.

Citokrom P-450 podfamilija CYPIIB

Od izoenzima podfamilije citokroma IIE, izoenzim citokroma P-450 2E1 igra najvažniju ulogu u metabolizmu lijekova. Zajedničko svojstvo izoenzima podfamilije CYPIIE je sposobnost indukcije pod uticajem etanola. Zato je drugo ime podfamilije CYPIIE citohromi inducibilni etanolom.

Izoenzim citokroma P-450 2E1 (CYP2E1) nalazi se u jetri odraslih osoba. CYP2E1 čini oko 7% svih izoenzima citokroma P-450. CYP2E1 supstrati - mala količina lijekova, kao i neki drugi ksenobiotici: etanol, nitrozamini, "mali" aromatični ugljovodonici poput benzena i anilina, alifatski hlorougljovodonici. CYP2E1 katalizira konverziju dapsona u hidroksilamindapson, n1-demetilaciju i N7-demetilaciju kofeina, dehalogenaciju hlorofluorougljika i inhalacijske anestetike (halotan) i neke druge reakcije.

CYP2E1, zajedno sa CYP1A2, katalizuje važnu konverziju paracetamola (acetaminofena) u N-acetilbenzohinon imin, koji ima snažan hepatotoksični efekat. Postoje dokazi o učešću citokroma CYP2E1 u vodogenezi. Na primjer, poznato je da je CYP2E1 najvažniji izoenzim citokroma P-450 koji oksidira kolesterol lipoproteina niske gustine (LDL). U procesu oksidacije LDL-a učestvuju i citokromi i drugi izoenzimi citokroma P-450, kao i 15-lipoksigenaza i NADP-H-oksidaza. Proizvodi oksidacije: 7a-hidroksiholesterol, 7β-hidroksiholesterol, 5β-6β-epoksiholesterol, 5α-6β-epoksiholesterol, 7-ketoholesterol, 26-hidroksiholesterol. Proces oksidacije LDL-a odvija se u endoteliocitima, glatkim mišićima krvnih sudova, makrofagima. Oksidirani LDL stimulira stvaranje pjenastih stanica i na taj način doprinosi stvaranju aterosklerotskih plakova.

Citokrom P-450 podfamilija CYPIIIA

Podfamilija citokroma P-450 CYPIIIA uključuje četiri izoenzima: 3A3, 3A4, 3A5 i 3A7. Citokromi podfamilije IIIA čine 30% svih izoenzima citokroma P-450 u jetri i 70% svih izoenzima zida probavnog trakta. Istovremeno, izoenzim 3A4 (CYP3A4) je pretežno lokalizovan u jetri, a izoenzimi 3A3 (CYP3A3) i 3A5 (CYP3A5) se nalaze u zidovima želuca i creva. Izoenzim 3A7 (CYP3A7) se nalazi samo u fetalnoj jetri. Od izoenzima podfamilije IIIA, CYP3A4 igra najvažniju ulogu u metabolizmu lijekova.

Izoenzim citokroma P-450 3A4 (CYP3A4) metabolizira oko 60% svih poznatih lijekova, uključujući spore blokade kalcijevih kanala, makrolidne antibiotike, neke antiaritmike, statine (lovastatin, simvastatin, atorvastatin), klopidogrel 1 i druge lijekove.

CYP3A4 katalizira 6β-hidroksilaciju endogenih steroida, uključujući testosteron, progesteron i kortizol p. Markerski supstrati za određivanje aktivnosti CYP3A4 su dapson, eritromicin, nifedipin, lidokain, testosteron i kortizol p.

Metabolizam lidokaina se odvija u hepatocitima, gdje se formira monoetilglicin ksilidid (MEGX) oksidativnom N-deetilacijom CYP3A4.

1 Klopidogrel je prolijek, pod dejstvom CYP3A4 se pretvara u aktivni metabolit sa antitrombocitnim delovanjem.

Određivanje aktivnosti CYP3A4 pomoću MEGX-a (metabolita lidokaina) je najosjetljiviji i specifičniji test za procjenu funkcionalnog stanja jetre kod akutnih i kroničnih oboljenja jetre, kao i kod sindroma sistemskog upalnog odgovora (sepse). Kod ciroze jetre, koncentracija MEGX-a korelira s prognozom bolesti.

U literaturi postoje podaci o intraspecifičnoj varijabilnosti metabolizma lijekova pod utjecajem CYP3A4. Međutim, molekularni dokazi za genetski polimorfizam CYP3A4 pojavili su se tek nedavno. Dakle, A. Lemoin et al. (1996) opisali su slučaj intoksikacije takrolimusom (CYP3A4 supstrat) kod pacijenta nakon transplantacije jetre (aktivnost CYP3A4 nije mogla biti otkrivena u ćelijama jetre). Tek nakon tretmana transplantiranih ćelija jetre glukokortikoidima (induktori CYP3A4) može se odrediti aktivnost CYP3A4. Postoji pretpostavka da je povreda ekspresije faktora transkripcije gena koji kodira CYP3A4 uzrok varijabilnosti u metabolizmu ovog citokroma.

Izoenzim citokroma P-450 3A5 (CYP3A5), prema novijim podacima, može igrati značajnu ulogu u metabolizmu određenih lijekova. Treba napomenuti da se CYP3A5 eksprimira u jetri kod 10-30% odraslih osoba. Kod ovih osoba, doprinos CYP3A5 aktivnosti svih izoenzima IIIA potfamilije kreće se od 33 (kod Evropljana) do 60% (kod Afroamerikanaca). Istraživanja su pokazala da pod uticajem CYP3A5 dolazi do procesa biotransformacije onih lekova koji se tradicionalno smatraju supstratima CYP3A4. Treba napomenuti da induktori i inhibitori CYP3A4 imaju sličan učinak na CYP3A5. Aktivnost CYP3A5 kod različitih pojedinaca varira više od 30 puta. Razlike u aktivnosti CYP3A5 prvi su opisali Paulussen et al. (2000): gledali su in vitro značajne razlike u brzini metabolizma midazolama pod uticajem CYP3A5.

Dihidropirimidin dehidrogenaza

Fiziološka funkcija dihidropirimidin dehidrogenaze (DPDH) - redukcija uracila i timidina - prva je reakcija trostepenog metabolizma ovih spojeva u β-alanin. Osim toga, DPDH je glavni enzim koji metabolizira 5-fluorouracil. Ovaj lijek se koristi kao dio kombinovane kemoterapije za karcinom dojke, jajnika, jednjaka, želuca, debelog crijeva i rektuma, jetre, grlića materice, vulve. Također

5-fluorouracil se koristi u liječenju karcinoma mokraćne bešike, prostate, tumora glave, vrata, pljuvačnih žlezda, nadbubrežnih žlezda, pankreasa. Trenutno je poznata sekvenca aminokiselina i broj aminokiselinskih ostataka (ukupno 1025) koji čine DPDH; molekulska težina enzima je 111 kD. Identifikovan je DPDH gen koji se nalazi na hromozomu 1 (lokus 1p22). Citoplazma ćelija različitih tkiva i organa sadrži DPDH, a posebno se velika količina enzima nalazi u ćelijama jetre, monocitima, limfocitima, granulocitima i trombocitima. Međutim, aktivnost DPDH nije uočena u eritrocitima (Van Kuilenburg et al., 1999). Od sredine 1980-ih, postoje izvještaji o ozbiljnim komplikacijama koje proizlaze iz upotrebe 5-fluorouracila (uzrok komplikacija je nasljedna niska aktivnost DPDH). Kao što su pokazali Diasio et al. (1988), niska aktivnost DPDH se nasljeđuje na autosomno recesivan način. Dakle, DPDH je enzim sa genetskim polimorfizmom. U budućnosti će, po svemu sudeći, metode fenotipizacije i genotipizacije DPDH biti uvedene u onkološku praksu kako bi se osigurala sigurnost kemoterapije s 5-fluorouracilom.

5.4. ENZIMI II FAZE BIOTRANSFORMACIJE LEKOVA

Glukuroniltransferaza

Glukuronidacija je najvažnija reakcija faze II metabolizma lijekova. Glukuronacija je dodavanje (konjugacija) uridin difosfat-glukuronske kiseline (UDP-glukuronske kiseline) na supstrat. Ovu reakciju katalizira superfamilija enzima koji se nazivaju "UDP-glukuroniltransferaze" i nazivaju se UGT. Superfamilija UDP-glukuroniltransferaza obuhvata dve porodice i više od dvadeset izoenzima lokalizovanih u endoplazmatskom sistemu ćelija. Oni katalizuju glukuronidaciju velikog broja ksenobiotika, uključujući lijekove i njihove metabolite, pesticide i karcinogene. Jedinjenja koja prolaze kroz glukuronidaciju uključuju etere i estre; spojevi koji sadrže karboksilne, karbomoilne, tiolne i karbonilne grupe, kao i nitro grupe. Glukuronidacija

dovodi do povećanja polariteta hemijskih jedinjenja, što olakšava njihovu rastvorljivost u vodi i eliminaciju. UDP-glukuroniltransferaze se nalaze kod svih kičmenjaka, od riba do ljudi. U organizmu novorođenčadi bilježi se niska aktivnost UDP-glukuroniltransferaza, međutim, nakon 1-3 mjeseca života, aktivnost ovih enzima može se uporediti s onom kod odraslih. UDP-glukuroniltransferaze se nalaze u jetri, crijevima, plućima, mozgu, olfaktornom epitelu, bubrezima, ali je jetra glavni organ u kojem se odvija glukuronidacija. Stepen ekspresije različitih izoenzima UDP-glukuroniltransferaze u organima nije isti. Dakle, izoenzim UDP-glukuronil transferaze UGT1A1, koji katalizuje reakciju glukuronidacije bilirubina, eksprimiran je uglavnom u jetri, ali ne i u bubrezima. Izoenzimi UDP-glukuroniltransferaze UGT1A6 i UGT1A9 odgovorni za glukuronidaciju fenola eksprimiraju se na isti način u jetri i bubrezima. Kao što je već spomenuto, prema identitetu sastava aminokiselina, superfamilija UDP-glukuroniltransferaza podijeljena je u dvije porodice: UGT1 i UGT2. Izoenzimi porodice UGT1 slični su po sastavu aminokiselina za 62-80%, a izoenzimi porodice UGT2 - za 57-93%. Izoenzimi koji su dio familije humanih UDP-glukuroniltransferaza, kao i lokalizacija gena i markerski supstrati izoenzima za fenotipizaciju, prikazani su u tabeli (Tabele 5-7).

Fiziološka funkcija UDP-glukuroniltransferaza je glukuronidacija endogenih jedinjenja. Produkt katabolizma hema, bilirubin, je najbolje proučavan endogeni supstrat za UDP-glukuroniltransferazu. Glukuronidacija bilirubina sprečava nakupljanje toksičnog slobodnog bilirubina. U tom slučaju, bilirubin se izlučuje žučom u obliku monoglukuronida i diglukuronida. Druga fiziološka funkcija UDP-glukuroniltransferaze je učešće u metabolizmu hormona. Dakle, tiroksin i trijodtironin prolaze kroz glukuronidaciju u jetri i izlučuju se u obliku glukuronida sa žučom. UDP-glukuroniltransferaze su također uključene u metabolizam steroidnih hormona, žučnih kiselina i retinoida, ali ove reakcije trenutno nisu dobro shvaćene.

Lijekovi različitih klasa prolaze kroz glukuronidaciju, mnogi od njih imaju usku terapijsku širinu, na primjer, morfin i hloramfenikol (tablice 5-8).

Tabela 5-7. Sastav humanih porodica UDP-glukuroniltransferaze, lokalizacija gena i markerski supstrati izoenzima

Tabela 5-8. Lijekovi, metaboliti i ksenobiotici koji prolaze kroz glukuronidaciju različitim izoenzimima UDP-glukuroniltransferaze

Kraj tabele 5-8

Lijekovi (predstavnici različitih hemijskih grupa) koji prolaze kroz glukuronidaciju

Fenoli: propofol, acetaminofen, nalokson.

Alkoholi: hloramfenikol, kodein, oksazepam.

Alifatski amini: ciklopiroksolamin p, lamotrigin, amitriptilin.

Karboksilne kiseline: ferpazon p, fenilbutazon, sulfinpirazon.

Karboksilne kiseline: naproksen, somepiral p, ketoprofen. Dakle, spojevi podliježu glukuronidaciji

koji sadrže različite funkcionalne grupe koje djeluju kao akceptori za UDP-glukuronsku kiselinu. Kao što je gore spomenuto, kao rezultat glukuronidacije nastaju polarni neaktivni metaboliti koji se lako izlučuju iz tijela. Međutim, postoji primjer kada se aktivni metabolit formira kao rezultat glukuronidacije. Glukuronidacija morfijuma dovodi do stvaranja morfijum-6-glukuronida, koji ima značajan analgetski efekat i manje je verovatno da će od morfijuma izazvati mučninu i povraćanje. Također, glukuronidacija može doprinijeti biološkoj aktivaciji kancerogena. Karcinogeni glukuronidi uključuju 4-aminobifenil N-glukuronid, N-acetilbenzidin N-glukuronid, 4-((hidroksimetil)-nitrozoamino)-1-(3-piridil)-1-butanon O-glukuronid.

Postojanje nasljednih poremećaja glukuronidacije bilirubina odavno je poznato. To uključuje Gilbertov sindrom i Crigler-Najjar sindrom. Gilbertov sindrom je nasljedna bolest koja se nasljeđuje autosomno recesivno. Prevalencija Gilbertovog sindroma među populacijom je 1-5%. Razlog za razvoj ove bolesti su tačkaste mutacije (obično supstitucije u nukleotidnoj sekvenci) u UGT1 genu. U tom slučaju se formira UDP-glukuroniltransferaza, koju karakterizira niska aktivnost (25-30% normalnog nivoa). Promjene u glukuronidaciji lijekova kod pacijenata sa Gilbertovim sindromom su malo proučavane. Postoje dokazi o smanjenju klirensa tolbutamida, paracetamola (acetaminofena ♠) i rifampina p kod pacijenata sa Gilbertovim sindromom. Proučavali smo učestalost nuspojava novog citotoksičnog lijeka irinotekana kod pacijenata koji boluju i od kolorektalnog karcinoma i od Gilbertovog sindroma i kod pacijenata s kolorektalnim karcinomom. Irinotekan (STR-11) je novi visoko efikasan lijek sa citostatskim djelovanjem, inhibira topoizomerazu I i koristi se kod kolorektalnog karcinoma u prisustvu rezistencije na fluorouracil. Irinotekan se u jetri, pod dejstvom karboksiesteraza, pretvara

Xia u aktivnom metabolitu 7-etil-10-hidroksikamptotekinu (SN-38). Glavni put metabolizma SN-38 je glukuronidacija pomoću UGT1A1. U toku studija, nuspojave irinotekana (posebno dijareja) značajno su češće zabilježene kod pacijenata sa Gilbertovim sindromom. Naučnici su dokazali da je nošenje alelnih varijanti UGT1A1x1B, UGT1A1x26, UGT1A1x60 povezano sa češćim razvojem hiperbilirubinemije uz upotrebu irinotekana, dok se registruju niske vrednosti površine ispod farmakokinetičke krivulje SN-3 glukuronida. Trenutno, Američka uprava za hranu i lijekove (Administracija hrane i droge- FDA) odobrila je određivanje alelnih varijanti gena UGT1A1 za izbor režima doziranja irinotekana. Postoje podaci o učinku nosivosti alelnih varijanti gena koji kodiraju druge UGT izoforme na farmakokinetiku i farmakodinamiku različitih lijekova.

Acetiltransferaze

Acetilacija evolucijski predstavlja jedan od najranijih mehanizama adaptacije. Reakcija acetilacije je neophodna za sintezu masnih kiselina, steroida i funkcioniranje Krebsovog ciklusa. Važna funkcija acetilacije je metabolizam (biotransformacija) ksenobiotika: lijekova, kućnih i industrijskih otrova. Na procese acetilacije utiče N-acetiltransferaza, kao i koenzim A. Kontrola intenziteta acetilacije u ljudskom organizmu odvija se uz učešće β2-adrenergičkih receptora i zavisi od metaboličkih rezervi (pantotenska kiselina, piridoksin, tiamin, lipoična kiselina). kiselina *) i genotip. Osim toga, intenzitet acetilacije ovisi o funkcionalnom stanju jetre i drugih organa koji sadrže N-acetiltransferazu (iako se acetilacija, kao i druge reakcije faze II, malo mijenja u bolestima jetre). U međuvremenu, acetilacija lijekova i drugih ksenobiotika događa se uglavnom u jetri. Izolovana su dva izoenzima N-acetiltransferaze: N-acetiltransferaza 1 (NAT1) i N-acetiltransferaza 2 (NAT2). NAT1 acetilira mali broj arilamina i nema genetski polimorfizam. Dakle, glavni enzim za acetilaciju je NAT2. NAT2 gen se nalazi na hromozomu 8 (lokusi 8p23.1, 8p23.2 i 8p23.3). NAT2 acetilira različite lijekove, uključujući izoniazid i sulfonamide (Tabele 5-9).

Tabela 5-9. Acetilirani lijekovi

Najvažnije svojstvo NAT2 je genetski polimorfizam. Acetilacijski polimorfizam je prvi opisao Evans 1960-ih; izolovao je spore i brze acetilatore izoniazida. Uočeno je i da se kod "sporih" acetilatora, zbog akumulacije (kumulacije) izoniazida, češće javlja polineuritis. Tako je u "sporim" acetilatorima poluživot izoniazida 3 sata, dok je u "brzim" acetilatorima 1,5 sat za sintezu mijelina. Pretpostavljalo se da će u "brzim" acetilatorima upotreba izoniazida vjerojatnije dovesti do razvoja hepatotoksičnog efekta zbog intenzivnijeg stvaranja acetilhidrazina, ali ova pretpostavka nije dobila praktičnu potvrdu. Individualna brzina acetilacije ne utiče značajno na dnevni režim doziranja, ali može smanjiti efikasnost terapije povremenom upotrebom izoniazida. Analizom rezultata liječenja izoniazidom 744 bolesnika s tuberkulozom, ustanovljeno je da "spori" acetilatori brže zatvaraju plućne šupljine. Kao što je pokazala studija koju je sproveo Sunahara 1963. godine, "spori" acetilatori su homozigoti za "spori" NAT2 alel, a "brzi" metabolizatori su homozigoti ili heterozigoti za "brzi" NAT2 alel. Evans je 1964. objavio dokaze da je polimorfizam acetilacije karakterističan ne samo za izoniazid, već i za hidralazin i sulfonamide. Zatim prisustvo acetil-

studije su dokazane i za druge lijekove. Upotreba prokainamida i hidralazina u "sporim" acetilatorima znatno češće uzrokuje oštećenje jetre (hepatotoksičnost), pa se ovi lijekovi također karakteriziraju polimorfizmom acetilacije. Međutim, u slučaju dapsona (koji također prolazi kroz acetilaciju), nisu pronađene razlike u učestalosti sindroma sličnog lupusu kada se koristi ovaj lijek sa "sporim" i "brzim" acetilatorima. Prevalencija "sporih" acetilatora varira od 10-15% među Japancima i Kinezima do 50% među bijelcima. Tek krajem 1980-ih počeli su identificirati alelne varijante gena NAT2, čije nošenje uzrokuje sporu acetilaciju. Trenutno je poznato oko 20 mutiranih alela NAT2 gena. Sve ove alelne varijante nasljeđuju se na autosomno recesivan način.

Tip acetilacije se određuje korištenjem metoda fenotipizacije NAT2 i genotipizacije. Dapson, izoniazid i sulfadimin (sulfadimezin *) koriste se kao markerski supstrati za acetilaciju. Omjer koncentracije monoacetildapsona prema koncentraciji dapsona manji od 0,35 u krvnoj plazmi 6 sati nakon primjene lijeka tipičan je za "spore" acetilatore, a više od 0,35 - za "brze" acetilatore. Ako se sulfadimin koristi kao marker supstrat, tada prisustvo manje od 25% sulfadimina u krvnoj plazmi (analiza se radi nakon 6 sati) i manje od 70% u urinu (sakupljeno 5-6 sati nakon primjene lijeka) ukazuje na „sporo "fenotip acetilacije.

Tiopurin S-metiltransferaza

Tiopurin S-metiltransferaza (TPMT) je enzim koji katalizuje reakciju S-metilacije derivata tiopurina - glavni put za metabolizam citostatskih supstanci iz grupe antagonista purina: 6-merkaptopurin, 6-tioguanin, azatioprin. 6-merkaptopurin se koristi kao dio kombinirane kemoterapije za mijeloičnu i limfoblastnu leukemiju, kroničnu mijeloičnu leukemiju, limfosarkom i sarkom mekog tkiva. Kod akutne leukemije obično se koristi 6-tioguanin. Trenutno je poznata sekvenca aminokiselina i broj aminokiselinskih ostataka koji čine TPMT - 245. Molekularna težina TPMT-a je 28 kDa. Identifikovan je i TPMT gen koji se nalazi na hromozomu 6 (lokus 6q22.3). TPMT se nalazi u citoplazmi hematopoetskih ćelija.

Godine 1980. Weinshiboum je proučavao aktivnost TPMT kod 298 zdravih dobrovoljaca i otkrio značajne razlike u aktivnosti TPMT kod ljudi: 88,6% ispitanih imalo je visoku TPMT aktivnost, 11,1% srednju. Niska aktivnost TPMT (ili potpuno odsustvo aktivnosti enzima) registrovana je kod 0,3% ispitanih dobrovoljaca. Tako je po prvi put opisan genetski polimorfizam TPMT. Kao što su pokazala kasnija istraživanja, osobe sa niskom aktivnošću TPMT karakteriziraju povećana osjetljivost na 6-merkaptopurin, 6-tioguanin i azatioprin; istovremeno se razvijaju po život opasne hematotoksične (leukopenija, trombocitopenija, anemija) i hepatotoksične komplikacije. U uslovima niske aktivnosti TPMT, metabolizam 6-merkaptopurina prati alternativni put - do visoko toksičnog jedinjenja 6-tioguanin nukleotida. Lennard et al. (1990) proučavali su koncentraciju 6-tioguanin nukleotida u plazmi i aktivnost TPMT u eritrocitima 95 djece liječene 6-merkaptopurinom od akutne limfoblastne leukemije. Autori su otkrili da što je niža aktivnost TPMT, to je veća koncentracija 6-TGN u krvnoj plazmi i izraženije nuspojave 6-merkaptopurina. Sada je dokazano da se niska aktivnost TPMT nasljeđuje na autosomno recesivni način, pri čemu je niska aktivnost TPMT zabilježena kod homozigota, a srednja kod heterozigota. Genetske studije posljednjih godina, provedene metodom lančane reakcije polimeraze, omogućile su otkrivanje mutacija u TPMT genu, koje određuju nisku aktivnost ovog enzima. Sigurne doze 6-merkaptopurina: sa visokom aktivnošću TPMT (normalan genotip), propisane su 500 mg/(m 2 × dan), sa srednjom aktivnošću TPMT (heterozigoti) - 400 mg/(m 2 × dan), sa sporom aktivnošću TRMT (homozigoti) - 50 mg / (m 2 × dan).

Sulfotransferaze

Sulfacija je reakcija adicije (konjugacije) na supstrat ostatka sumporne kiseline, uz stvaranje estera ili sulfomata sumporne kiseline. Egzogeni spojevi (uglavnom fenoli) i endogeni spojevi (hormoni štitnjače, kateholamini, neki steroidni hormoni) prolaze kroz sulfatizaciju u ljudskom tijelu. 3"-fosfoadenil sulfat djeluje kao koenzim za reakciju sulfacije. Zatim se 3"-fosfoadenil sulfat pretvara u adenozin-3",5"-bisfosfonat. Sulfacionu reakciju katalizira prekomjerno

porodica enzima zvanih "sulfotransferaze" (SULT). Sulfotransferaze se nalaze u citosolu. Tri porodice su pronađene u ljudskom tijelu. Trenutno je identificirano oko 40 izoenzima sulfotransferaze. Izoenzimi sulfotransferaze u ljudskom tijelu su kodirani sa najmanje 10 gena. Najveću ulogu u sulfatiranju lijekova i njihovih metabolita imaju izoenzimi familije sulfotransferaza 1 (SULT1). SULT1A1 i SULT1A3 su najvažniji izoenzimi ove porodice. Izoenzimi SULT1 lokalizovani su uglavnom u jetri, kao iu debelom i tankom crevu, plućima, mozgu, slezeni, posteljici i leukocitima. SULT1 izoenzimi imaju molekulsku težinu od oko 34 kDa i sastoje se od 295 aminokiselinskih ostataka; gen za izoenzim SULT1 je lokaliziran na hromozomu 16 (lokus 16p11.2). SULT1A1 (termostabilna sulfotransferaza) katalizuje sulfaciju "jednostavnih fenola", uključujući fenolne lijekove (minoksidil r, acetaminofen, morfin, salicilamid, izoprenalin i neke druge). Treba napomenuti da sulfatizacija minoksidila p dovodi do stvaranja njegovog aktivnog metabolita, minoksidil sulfata. SULT1A1 sulfatira metabolite lidokaina: 4-hidroksi-2,6-ksilidin (4-hidroksil) i ropivakaina: 3-hidroksiropivakain, 4-hidroksiropivakain, 2-hidroksimetilropivakain. Osim toga, SULT1A1 sulfatira 17β-estradiol. Markerski supstrat SULT1A1 je 4-nitrofenol. SULT1A3 (termolabilna sulfotransferaza) katalizuje reakcije sulfacije fenolnih monoamina: dopamina, norepinefrina, serotonina. Markerski supstrat za SULT1A3 je dopamin. Izoenzimi porodice 2 sulfotransferaze (SULT2) obezbeđuju sulfatizaciju dihidroepiandrosterona, epiandrosterona i androsterona. SULT2 izoenzimi su uključeni u biološku aktivaciju kancerogena, na primjer, PAH (5-hidroksimetilkrizen, 7,12-dihidroksimetilbenz[a]antracen), N-hidroksi-2-acetilaminofluoren. Izoenzimi sulfotransferaze porodice 3 (SULT3) katalizuju N-sulfaciju acikličkih arilamina.

Epoksid hidrolaza

Konjugacija vode igra važnu ulogu u detoksikaciji i biološkoj aktivaciji velikog broja ksenobiotika, kao što su areni, alifatski epoksidi, PAH, aflotoksin B1. Reakcije konjugacije vode katalizira poseban enzim - epoksid hidrolaza

(ERNH). Najveća količina ovog enzima nalazi se u jetri. Naučnici su izolovali dve izoforme epoksid hidrolaze: EPHX1 i EPHX2. EPNH2 se sastoji od 534 aminokiselinskih ostataka, ima molekulsku težinu od 62 kDa; EPNH2 gen se nalazi na hromozomu 8 (lokus 8p21-p12). EPNH2 je lokaliziran u citoplazmi i peroksizomima; ova izoforma epoksid hidrolaze igra manju ulogu u metabolizmu ksenobiotika. Većina reakcija konjugacije vode katalizira EPPH1. EPNH1 se sastoji od 455 aminokiselinskih ostataka i ima molekulsku težinu od 52 kDa. EPRNX1 gen se nalazi na hromozomu 1 (lokus 1q42.1). Značaj EPNH1 u vodenoj konjugaciji toksičnih metabolita ljekovitih supstanci je velik. Antikonvulzant fenitoin oksidira se citokromom P-450 u dva metabolita: parahidroksiliran i dihidrodiol. Ovi metaboliti su aktivna elektrofilna jedinjenja sposobna da se kovalentno vežu za ćelijske makromolekule; to dovodi do smrti ćelije, stvaranja mutacija, maligniteta i mitotičkih defekata. Osim toga, parahidroksil i dihidrodiol, koji djeluju kao hapteni, također mogu uzrokovati imunološke reakcije. Hiperplazija gingive, kao i teratogena dejstva - toksične reakcije fenitoina su prijavljene kod životinja. Dokazano je da su ovi efekti posljedica djelovanja metabolita fenitoina: parahidroksiliranog i dihidrodiola. Kao što su pokazali Buecher et al. (1990), niska aktivnost EPNH1 (manje od 30% normalne) u amniocitima je ozbiljan faktor rizika za razvoj kongenitalnih fetalnih anomalija kod žena koje uzimaju fenitoin tokom trudnoće. Takođe je dokazano da je glavni razlog za smanjenje aktivnosti EPNH1 tačkasta mutacija u eksonu 3 gena EPNH1; kao rezultat, sintetizira se neispravan enzim (tirozin na poziciji 113 zamjenjuje se histidinom). Mutacija se nasljeđuje na autosomno recesivan način. Smanjenje aktivnosti EPNH1 uočeno je samo kod homozigota za ovaj mutantni alel. Podaci o prevalenciji homozigota i heterozigota za ovu mutaciju nisu dostupni.

Glutation transferase

Ksenobiotici različite hemijske strukture podležu konjugaciji sa glutationom: epoksidi, aren oksidi, hidroksilamini (neki od njih imaju kancerogeno dejstvo). Među lekovitim supstancama, etakrinska kiselina (uregit ♠) i hepatotoksični metabolit paracetamola (acetaminofen ♠) - N-acetilbenzokinon imin, konjugiraju se sa glutationom, pretvarajući

što rezultira netoksičnim spojem. Kao rezultat reakcije konjugacije s glutationom nastaju konjugati cisteina, nazvani "tioesteri". Konjugaciju glutationa kataliziraju enzimi glutation SH-S-transferaze (GST). Ova grupa enzima je lokalizovana u citosolu, iako je opisan i mikrosomalni GST (međutim, njegova uloga u metabolizmu ksenobiotika je malo proučavana). Aktivnost GST-a u ljudskim eritrocitima kod različitih osoba se razlikuje 6 puta, međutim, nema ovisnosti aktivnosti enzima o spolu). Međutim, studije su pokazale da postoji jasna korelacija između GST aktivnosti kod djece i njihovih roditelja. Prema identitetu sastava aminokiselina kod sisara razlikuje se 6 GST klasa: α- (alfa-), μ- (mu-), κ- (kappa-), θ- (theta-), π- (pi -) i σ- (sigma -) GST. U ljudskom organizmu su uglavnom izraženi GST klase μ (GSTM), θ (GSTT i π (GSTP)), među kojima su GST klase μ, označene kao GSTM, od najveće važnosti u metabolizmu ksenobiotika. Trenutno je izolovano 5 GSTM izoenzima: GSTM1, GSTM2, GSTM3, GSTM4 i GSTM5 GSTM gen je lokalizovan na hromozomu 1 (lokus 1p13.3) GSTM1 se eksprimira u jetri, bubrezima, nadbubrežnim žlezdama, ovom želucu, slaba ekspresija izoenzim se nalazi u skeletnim mišićima, miokard GSTM1 se ne eksprimira u fetalnoj jetri, fibroblastima, eritrocitima, limfocitima i trombocitima.GSTM2 ("mišićni" GSTM) je izražen u svim gore navedenim tkivima (posebno u mišićima), osim fibroblasta, eritrocita , limfociti, trombociti i fetalna jetra. Ekspresija GSTM3 ("mozak" GSTM) vrši se u svim tkivima organizma, posebno u CNS-u. Važna uloga u inaktivaciji kancerogena pripada GSTM1. Indirektnom potvrdom ovoga smatra se značajan porast incidencije malignih bolesti među nosiocima nulti aleli gena GSTM1 koji nemaju ekspresiju GSTM1. Harada i dr. (1987), proučavajući uzorke jetre uzetih sa 168 leševa, otkrili su da je nulti alel gena GSTM1 značajno češći kod pacijenata sa hepatokarcinomom. Board et al. (1987) po prvi put su iznijeli hipotezu: u tijelu nosilaca nultih alela GSTM1 ne dolazi do inaktivacije nekih elektrofilnih kancerogena. Prema Board et al. (1990), prevalencija nulte GSTM1 alela među evropskom populacijom iznosi 40-45%, dok je među predstavnicima negroidne rase 60%. Postoje dokazi o većoj incidenci raka pluća kod nosilaca GSTM1 nultog alela. Kao što su pokazali Zhong et al. (1993)

70% pacijenata sa karcinomom debelog crijeva su nosioci GSTM1 nultog alela. Drugi GST izoenzim koji pripada π klasi, GSTP1 (lociran uglavnom u strukturama jetre i krvno-moždane barijere), uključen je u inaktivaciju pesticida i herbicida koji se široko koriste u poljoprivredi.

5.5. FAKTORI KOJI UTIČU NA BIOTRANSFORMACIJU LIJEKA

Genetski faktori koji utječu na sistem biotransformacije i transportere lijekova

Genetski faktori koji predstavljaju jednonukleotidne polimorfizme gena koji kodiraju biotransformacijske enzime i transportere lijekova mogu značajno utjecati na farmakokinetiku lijekova. Interindividualne razlike u brzini metabolizma lijeka, koje se mogu procijeniti omjerom koncentracije supstrata lijeka i koncentracije njegovog metabolita u plazmi ili urinu (metabolički omjer), omogućavaju razlikovanje grupa pojedinaca koje se razlikuju u aktivnost jednog ili drugog metaboličkog izoenzima.

"Ekstenzivni" metabolizatori (intenzivan metabolizam, EM) - osobe sa "normalnom" brzinom metabolizma određenih lijekova, po pravilu, homozigoti za "divlji" alel gena odgovarajućeg enzima. Većina stanovništva pripada grupi "ekstenzivnih" metabolizatora.

"Spori" metabolizatori (slab metabolizam, RM) - osobe sa smanjenom brzinom metabolizma određenih lijekova, po pravilu, homozigoti (sa autosomno recesivnim tipom nasljeđivanja) ili heterozigoti (sa autosomno dominantnim tipom nasljeđivanja) za "spori" alel gena odgovarajućeg enzim. Kod ovih osoba dolazi do sinteze “defektnog” enzima ili uopće nema sinteze metaboličkog enzima. Rezultat je smanjenje enzimske aktivnosti. Često se nalazi potpuni nedostatak enzimske aktivnosti. U ovoj kategoriji osoba bilježe se visoke stope omjera koncentracije lijeka i koncentracije njegovog metabolita. Posljedično, u "sporim" metabolizatorima, lijekovi se akumuliraju u tijelu u visokim koncentracijama; ovo vodi razvoju

Tyu je izrazio nuspojave lijeka, sve do intoksikacije. Zato takvi pacijenti (spori metabolizatori) trebaju pažljivo birati dozu lijekova. "Sporim" metabolizatorima su propisane niže doze lijekova od onih "aktivnih". "Previše aktivni" ili "brzi" metabolizatori (ultra ekstenzivni metabolizam, UM) - osobe s povećanom brzinom metabolizma određenih lijekova, po pravilu, homozigoti (sa autosomno recesivnim tipom nasljeđivanja) ili heterozigoti (sa autosomno dominantnim tipom nasljeđivanja) za "brzi" alel gena odgovarajućeg enzim ili, što se češće uočava, nosi kopije funkcionalnih alela. U ovoj kategoriji osoba zabilježene su niske vrijednosti omjera koncentracije lijeka i koncentracije njegovog metabolita. Kao rezultat toga, koncentracija lijekova u krvnoj plazmi je nedovoljna za postizanje terapeutskog učinka. Takvim pacijentima ("preaktivni" metabolizatori) propisuju se veće doze lijekova od "aktivnih" metabolizatora. Ako postoji genetski polimorfizam jednog ili drugog enzima biotransformacije, tada raspodjela jedinki prema brzini metabolizma supstrata lijeka ovog enzima dobiva bimodalnu (ako postoje 2 vrste metabolizatora) ili trimodalnu (ako postoje 3 tipa metabolizatora) karakter.

Polimorfizam je također karakterističan za gene koji kodiraju transportere lijekova, dok farmakokinetika lijekova može varirati ovisno o funkciji ovog transportera. Klinički značaj najvažnijih biotransformacijskih enzima i transportera je razmotren u nastavku.

Indukcija i inhibicija sistema biotransformacije i transportera

Indukcija biotransformacionog enzima ili transportera podrazumijeva se kao apsolutno povećanje njegove količine i (ili) aktivnosti zbog djelovanja određenog kemijskog agensa, posebno lijeka. U slučaju biotransformacionih enzima, to je praćeno hipertrofijom ER. Indukciji mogu biti oba enzimi faze I (izoenzimi citokroma P-450) i faze II biotransformacije (UDP-glukuronil transferaza itd.), kao i transporteri lekova (glikoprotein-P, transporteri organskih anjona i katjona). Lijekovi koji indukuju biotransformacijske enzime i transportere nemaju očiglednu strukturnu sličnost, ali ih karakteriziraju

trnje su neke uobičajene karakteristike. Takve supstance su rastvorljive u mastima (lipofilne); služe kao supstrati za enzime (koje induciraju) i imaju, najčešće, dugi poluživot. Indukcija biotransformacionih enzima dovodi do ubrzanja biotransformacije i, po pravilu, do smanjenja farmakološke aktivnosti, a samim tim i do efikasnosti lekova koji se koriste zajedno sa induktorom. Indukcija transportera lijekova može dovesti do različitih promjena u koncentraciji lijeka u krvnoj plazmi, ovisno o funkcijama ovog transportera. Različiti supstrati su u stanju da indukuju biotransformacione enzime leka i transportere leka sa različitim molekularnim težinama, specifičnošću supstrata, imunohemijskim i spektralnim karakteristikama. Osim toga, postoje značajne interindividualne razlike u intenzitetu indukcije biotransformacijskih enzima i transportera lijekova. Isti induktor može povećati aktivnost enzima ili transportera kod različitih osoba za 15-100 puta.

Glavne vrste indukcije

"Fenobarbitalni" tip indukcije - direktan učinak molekula induktora na regulatornu regiju gena; ovo dovodi do indukcije biotransformacionog enzima ili transportera lijeka. Ovaj mehanizam je najkarakterističniji za autoindukciju. Autoindukcija se podrazumijeva kao povećanje aktivnosti enzima koji metabolizira ksenobiotik pod utjecajem samog ksenobiotika. Autoindukcija se smatra adaptivnim mehanizmom razvijenim tokom evolucije za inaktivaciju ksenobiotika, uključujući i one biljnog porijekla. Dakle, autoindukcija u odnosu na citokrome podfamilije IIB ima fitoncid bijelog luka - dialil sulfid. Barbiturati (induktori izoenzima citokroma P-450 3A4, 2C9, potfamilije IIB) su tipični autoinduktori (među medicinskim supstancama). Zbog toga se ova vrsta indukcije naziva "fenobarbital".

Tip "Rifampicin-deksametazon" - indukcija izoenzima 1A1, 3A4, 2B6 i glikoproteina-P citokroma P-450 posredovana je interakcijom molekula induktora sa specifičnim receptorima; receptor, CAR receptor. Povezujući se sa ovim receptorima, LS-induktori formiraju kompleks koji, penetrirajući u ćelijsko jezgro, utiče na

Regulatorna regija gena. Kao rezultat, dolazi do indukcije enzima biotransformacije lijeka ili transportera. Prema ovom mehanizmu, rifampini, glukokortikoidi, gospina trava i neke druge supstance induciraju izoenzime citokroma P-450 i glikoprotein-P. Tip "etanol" - stabilizacija molekula enzima biotransformacije lijeka zbog stvaranja kompleksa s nekim ksenobioticima (etanol, aceton). Na primjer, etanol inducira izoenzim 2E1 citokroma P-450 u svim fazama njegovog formiranja: od transkripcije do translacije. Vjeruje se da je stabilizirajući učinak etanola povezan s njegovom sposobnošću da aktivira sistem fosforilacije u hepatocitima putem cikličkog AMP. Prema ovom mehanizmu, izoniazid indukuje citokrom P-450 izoenzim 2E1. Proces indukcije izoenzima 2E1 citokroma P-450 tokom gladovanja i dijabetes melitusa povezan je sa mehanizmom „etanola“; u ovom slučaju ketonska tijela djeluju kao induktori izoenzima 2E1 citokroma P-450. Indukcija dovodi do ubrzanja biotransformacije ljekovitih supstrata odgovarajućih enzima i, po pravilu, do smanjenja njihove farmakološke aktivnosti. Među induktorima, rifampicin (induktor izoenzima 1A2, 2C9, 2C19, 3A4, 3A5, 3A6, 3A7 citokroma P-450; glikoprotein-P) i barbiturati (induktori izoenzima 1A2, 2C9, 2C19, 3A4, 3A5, 3A6, 3A7 citokroma P-450; glikoprotein-P) i barbiturati (induktori izoenzima 1A2, 28A2, 9A2, 16A2, 9A2, 32 najčešće se koriste u kliničkoj praksi., 3A5, 3A6, 3A7 citokrom P-450). Potrebno je nekoliko sedmica da se razvije indukcijski efekat barbiturata. Za razliku od barbiturata, rifampicin, kao induktor, djeluje brzo. Efekat rifampicina može se otkriti nakon 2-4 dana. Maksimalni učinak lijeka se bilježi nakon 6-10 dana. Indukcija enzima ili transportera lijekova uzrokovana rifampicinom i barbituratima ponekad dovodi do smanjenja farmakološke djelotvornosti indirektnih antikoagulansa (varfarin, acenokumarol), ciklosporina, glukokortikoida, ketokonazola, teofilina, kinidina, feksamila i digoksina (digoksamil, korektiv, režim doziranja ovih lijekova, tj. povećanje doze). Treba naglasiti da kada se ukine induktor enzima biotransformacije lijeka, dozu kombiniranog lijeka treba smanjiti, jer se njegova koncentracija u krvnoj plazmi povećava. Primjerom takve interakcije može se smatrati kombinacija indirektnih antikoagulansa i fenobarbitala. Istraživanja su pokazala da u 14% slučajeva dolazi do krvarenja tokom liječenja

indirektni antikoagulansi se razvijaju kao rezultat ukidanja lijekova koji induciraju biotransformacijske enzime.

Neki spojevi mogu inhibirati aktivnost biotransformacijskih enzima i transportera lijekova. Štoviše, sa smanjenjem aktivnosti enzima koji metaboliziraju lijekove, moguć je razvoj nuspojava povezanih s dugotrajnom cirkulacijom ovih spojeva u tijelu. Inhibicija transportera lijekova može dovesti do različitih promjena u koncentraciji lijeka u krvnoj plazmi, ovisno o funkcijama ovog transportera. Neke lekovite supstance su u stanju da inhibiraju i enzime prve faze biotransformacije (izoenzimi citokroma P-450) i druge faze biotransformacije (N-acetiltransferaza itd.), kao i transportere lekova.

Glavni mehanizmi inhibicije

Vezivanje za regulatorno područje enzima biotransformacije ili gena za transport lijeka. Prema ovom mehanizmu, enzimi biotransformacije lijeka se inhibiraju pod djelovanjem velike količine lijeka (cimetidin, fluoksetin, omeprazol, fluorokinoloni, makrolidi, sulfonamidi itd.).

Neki lijekovi s visokim afinitetom (afinitetom) za određene izoenzime citokroma P-450 (verapamil, nifedipin, isradipin, kinidin) inhibiraju biotransformaciju lijekova sa nižim afinitetom za ove izoenzime. Ovaj mehanizam se naziva kompetitivna metabolička interakcija.

Direktna inaktivacija izoenzima citokroma P-450 (gastoden r). Inhibicija interakcije citokroma P-450 sa NADP-N-citokrom P-450 reduktazom (fumarokumarin grejpfruta i soka od limete).

Smanjenje aktivnosti enzima biotransformacije lijeka pod djelovanjem odgovarajućih inhibitora dovodi do povećanja koncentracije ovih lijekova (supstrata za enzime) u plazmi. U ovom slučaju, poluvrijeme eliminacije lijeka je produženo. Sve to uzrokuje razvoj nuspojava. Neki inhibitori utiču na nekoliko izoenzima biotransformacije istovremeno. Za inhibiciju više izoformi enzima mogu biti potrebne velike koncentracije inhibitora. Dakle, flukonazol (antifungalni lijek) u dozi od 100 mg dnevno inhibira aktivnost 2C9 izoenzima citokroma P-450. S povećanjem doze ovog lijeka na 400 mg, primjećuje se i inhibicija.

aktivnost izoenzima 3A4. Osim toga, što je veća doza inhibitora, to se brže (i veće) razvija njegov učinak. Inhibicija se općenito razvija brže od indukcije, obično se može registrovati već 24 sata nakon primjene inhibitora. Na brzinu inhibicije aktivnosti enzima također utiče način primjene inhibitora lijeka: ako se inhibitor primjenjuje intravenozno, tada će se proces interakcije odvijati brže.

Inhibitori i induktori enzima biotransformacije i transporteri lekova mogu poslužiti ne samo lekovima, već i voćnim sokovima (tabele 5-10), kao i biljnim lekovima. (prilog 2)- sve je to od kliničkog značaja kada se koriste lijekovi koji djeluju kao supstrati za ove enzime i transportere.

Tabela 5-10. Utjecaj voćnih sokova na aktivnost sistema biotransformacije i transportera lijekova

5.6. EXTRAHEPATIC BIOTRANSFORMATION

Uloga crijeva u biotransformaciji lijekova

Crijevo se smatra drugim najvažnijim organom (poslije jetre) koji vrši biotransformaciju lijekova. U crijevnom zidu provode se i reakcije faze I i reakcije faze biotransformacije. Biotransformacija lekova u crevnom zidu je od velikog značaja za efekat prvog prolaza (presistemska biotransformacija). Bitna uloga biotransformacije u crijevnom zidu u djelovanju prvog prolaza lijekova kao što su ciklosporin A, nifedipin, midazolam, verapamil je već dokazana.

Enzimi faze I biotransformacije lijeka u crijevnom zidu

Među enzimima faze I biotransformacije lijeka, izoenzimi citokroma P-450 uglavnom su lokalizirani u crijevnom zidu. Prosječan sadržaj izoenzima citokroma P-450 u crijevnom zidu čovjeka je 20 pmol/mg mikrosomalnog proteina (u jetri - 300 pmol/mg mikrosomalnog proteina). Utvrđen je jasan obrazac: sadržaj izoenzima citokroma P-450 opada od proksimalnog ka distalnom crijevu (tablice 5-11). Osim toga, sadržaj izoenzima citokroma P-450 je maksimalan na vrhu crijevnih resica, a minimalan u kriptama. Preovlađujući izoenzim citokroma P-450 crijeva, CYP3A4, čini 70% svih izoenzima crijevnog citokroma P-450. Prema različitim autorima, sadržaj CYP3A4 u crijevnom zidu varira, što se objašnjava interindividualnim razlikama u citokromu P-450. Važne su i metode prečišćavanja enterocita.

Tabela 5-11. Sadržaj citokroma P-450 izoenzima 3A4 u crijevnom zidu i ljudskoj jetri

Drugi izoenzimi su takođe identifikovani u crevnom zidu: CYP2C9 i CYP2D6. Međutim, u poređenju sa jetrom, sadržaj ovih enzima u crevnom zidu je neznatan (100-200 puta manji). Sprovedene studije su pokazale neznatnu, u poređenju sa jetrom, metaboličku aktivnost izoenzima citokroma P-450 crevnog zida (tabele 5-12). Kao što su pokazale studije posvećene proučavanju indukcije izoenzima citokroma P-450 crijevnog zida, inducibilnost izoenzima crijevnog zida je niža od one izoenzima citokroma P-450 jetre.

Tabela 5-12. Metabolička aktivnost izoenzima citokroma P-450 u crijevnom zidu i jetri

Enzimi faze II biotransformacije lijeka u crijevnom zidu

UDP-glukuroniltransferaza i sulfotransferaza su najviše proučavani enzimi faze II biotransformacije lijeka smješteni u crijevnom zidu. Raspodjela ovih enzima u crijevima je slična izoenzimima citokroma P-450. Cappiello et al. (1991) proučavali su aktivnost UDP-glukuroniltransferaze u ljudskom crijevnom zidu i jetri putem metaboličkog klirensa 1-naftola, morfija i etinil estradiola (tablice 5-13). Istraživanja su pokazala da je metabolička aktivnost UDP-glukuroniltransferaze u crijevnom zidu niža od aktivnosti jetrene UDP-glukuroniltransferaze. Sličan obrazac je također karakterističan za glukuronidaciju bilirubina.

Tabela 5-13. Metabolička aktivnost UDP-glukuroniltransferaze u crijevnom zidu i u jetri

Cappiello et al. (1987) su također proučavali aktivnost sulfotransferaze u crijevnom zidu i jetri putem metaboličkog klirensa 2-naftola. Dobijeni podaci ukazuju na postojanje razlika u pokazateljima metaboličkog klirensa (štaviše, klirens 2-naftola u crijevnom zidu je manji nego u jetri). U ileumu je vrijednost ovog indikatora 0,64 nmol/(minhmg), u sigmoidnom kolonu - 0,4 nmol/(minhmg), u jetri - 1,82 nmol/(minhmg). Međutim, postoje lijekovi čija se sulfatizacija javlja uglavnom u crijevnom zidu. To uključuje, na primjer, β2-agoniste: terbutalin i izoprenalin (Tabela 5-14).

Dakle, uprkos određenom doprinosu biotransformaciji lekovitih supstanci, crevni zid je po svom metaboličkom kapacitetu značajno inferioran u odnosu na jetru.

Tabela 5-14. Metabolički klirens terbutalina i izoprenalina u crijevnom zidu i jetri

Uloga pluća u biotransformaciji lijekova

Ljudska pluća sadrže enzime biotransformacije faze I (izoenzimi citokroma P-450) i enzime faze II.

(epoksid hidrolaza, UDP-glukuronil transferaza, itd.). U ljudskom plućnom tkivu bilo je moguće identificirati različite izoenzime citokroma P-450: CYP1A1, CYP1B1, CYP2A, CYP2A10, CYP2A11, CYP2B, CYP2E1, CYP2F1, CYP2F3. Ukupan sadržaj citokroma P-450 u ljudskim plućima je 0,01 nmol/mg mikrosomalnog proteina (to je 10 puta manje nego u jetri). Postoje izoenzimi citokroma P-450 koji se pretežno eksprimiraju u plućima. To uključuje CYP1A1 (kod ljudi), CYP2B (kod miševa), CYP4B1 (kod pacova) i CYP4B2 (kod goveda). Ovi izoenzimi su od velike važnosti u biološkoj aktivaciji niza kancerogenih i pulmonotoksičnih spojeva. Informacije o učešću CYP1A1 u biološkoj aktivaciji PAH-a su predstavljene iznad. Kod miševa, oksidacija butiliranog hidroksitoluena izoenzima CYP2B dovodi do stvaranja pneumotoksičnog elektrofilnog metabolita. Izoenzimi CYP4B1 pacova i CYP4B2 goveda promovišu biološku aktivaciju 4-ipomenola (4-ipomenol je snažan pneumotoksični furanoterpenoid gljive sirovog krompira). Upravo je 4-impomenol uzrokovao masovnu smrtnost goveda 70-ih godina u SAD-u i Engleskoj. Istovremeno, 4-ipomenol, oksidiran izoenzima CYP4B2, izazvao je intersticijsku upalu pluća, koja je dovela do smrti.

Dakle, ekspresija specifičnih izoenzima u plućima objašnjava selektivnu pulmonotoksičnost nekih ksenobiotika. Unatoč prisutnosti enzima u plućima i drugim dijelovima respiratornog trakta, njihova uloga u biotransformaciji ljekovitih tvari je zanemarljiva. Tabela prikazuje enzime biotransformacije lijeka koji se nalaze u ljudskim respiratornim putevima (Tabele 5-15). Određivanje lokalizacije biotransformacionih enzima u respiratornom traktu je teško zbog upotrebe homogenizata pluća u studijama.

Tabela 5-15. Enzimi biotransformacije koji se nalaze u ljudskim respiratornim putevima

Uloga bubrega u biotransformaciji lijekova

Studije provedene u posljednjih 20 godina pokazale su da su bubrezi uključeni u metabolizam ksenobiotika i lijekova. U ovom slučaju, u pravilu, dolazi do smanjenja biološke i farmakološke aktivnosti, međutim, u nekim slučajevima je moguć i proces biološke aktivacije (posebno bioaktivacija kancerogena).

U bubrezima su pronađeni enzimi prve faze biotransformacije i enzimi druge faze. Štaviše, biotransformacioni enzimi su lokalizovani i u korteksu iu meduli bubrega (tablice 5-16). Međutim, kako su studije pokazale, veći broj izoenzima citokroma P-450 sadrži upravo kortikalni sloj bubrega, a ne medulu. Maksimalni sadržaj izoenzima citokroma P-450 pronađen je u proksimalnim bubrežnim tubulima. Dakle, bubrezi sadrže izoenzim CYP1A1, koji se ranije smatrao specifičnim za pluća, i CYP1A2. Štaviše, ovi izoenzimi u bubrezima su podložni indukciji PAH-a (na primjer, β-naftovlavonom, 2-acetilaminoflurinom) na isti način kao i u jetri. U bubrezima je utvrđena aktivnost CYP2B1, a posebno je opisana oksidacija paracetamola (acetaminofena ♠) u bubrezima pod dejstvom ovog izoenzima. Kasnije se pokazalo da je formiranje toksičnog metabolita N-acetibenzakinonimin u bubrezima pod uticajem CYP2E1 (slično kao i jetra) glavni razlog nefrotoksičnog dejstva ovog leka. Kombiniranom primjenom paracetamola sa induktorima CYP2E1 (etanol, testosteron itd.), rizik od oštećenja bubrega se povećava nekoliko puta. Aktivnost CYP3A4 u bubrezima nije uvijek zabilježena (samo u 80% slučajeva). Treba napomenuti da je doprinos izoenzima bubrežnog citokroma P-450 biotransformaciji medicinskih supstanci skroman i, po svemu sudeći, u većini slučajeva nema klinički značaj. Međutim, za neke lijekove, biohemijska transformacija u bubrezima je glavni put biotransformacije. Istraživanja su pokazala da se tropisetron p (antiemetik) uglavnom oksidira u bubrezima pod djelovanjem izoenzima CYP1A2 i CYP2E1.

Među enzimima II faze biotransformacije u bubrezima najčešće se određuju UDP-glukuronil transferaza i β-liaza. Treba napomenuti da je aktivnost β-liaze u bubrezima veća nego u jetri. Otkriće ove osobine omogućilo je razvoj nekih "prolijekova", čijom aktivacijom nastaju aktivni meta-

bol, selektivno djelujući na bubrege. Tako su stvorili citostatski lijek za liječenje kroničnog glomerulonefritisa - S-(6-purinil)-L-cistein. Ovaj spoj, u početku neaktivan, pretvara se u bubrezima djelovanjem β-liaze u aktivni 6-merkaptopurin. Dakle, 6-merkuptopurin djeluje isključivo na bubrege; ovo značajno smanjuje učestalost i težinu neželjenih reakcija na lijek.

Lijekovi kao što su paracetamol (acetaminofen ♠), zidovudin (azidotimidin ♠), morfin, sulfametazon p, furosemid (lasix ♠) i hloramfenikol (levomicetin ♠) prolaze kroz glukuronidaciju u bubrezima.

Tabela 5-16. Raspodjela enzima biotransformacije lijekova u bubrezima (Lohr et al., 1998.)

* - sadržaj enzima je znatno veći.

Književnost

Kukes V.G. Metabolizam lijekova: klinički i farmakološki aspekti. - M.: Reafarm, 2004. - S. 113-120.

Seredenin S.B. Predavanja iz farmakogenetike. - M.: MIA, 2004. -

Diasio R.B., Beavers T.L., Carpenter J.T. Porodični nedostatak dihidropirimidin dehidrogenaze: biokemijska osnova za obiteljsku pirimidinemiju i tešku toksičnost uzrokovanu 5-fluorouracilom // J. Clin. Invest. - 1988. - Vol. 81.-

Lemoine A., Daniel A., Dennison A., Kiffel L. et al. FK 506 renalna toksičnost i nedostatak detektabilnog citokroma P-450 3A u transplantatu jetre pacijenta koji je podvrgnut transplantaciji jetre // Hepatologija. - 1994. - Vol. 20. - P. 1472-1477.

Lewis D.F.V., Dickins M., Eddershaw P.J. et al. Cytochrome-P450 Specifičnosti supstrata, strukturni predlošci supstrata i geometrije aktivnih enzima // Metabol lijeka. interakcija lijekova. - 1999. - Vol. 15. - P. 1-51.