Medicin som følge af kemisk modifikation mister som regel deres biologiske aktivitet. Disse reaktioner begrænser således virkningen af ​​lægemidler i tid. Med leverpatologi, ledsaget af et fald i aktiviteten af ​​mikrosomale enzymer, øges virkningsvarigheden af ​​en række medicinske stoffer. Nogle lægemidler reducerer aktiviteten af ​​monooxygenasesystemet. For eksempel hæmmer levomycetin og butadien mikrosomale oxidationsenzymer. Anticholinesterasemidler, monoaminoxidasehæmmere, forstyrrer funktionen af ​​konjugationsfasen, så de forlænger virkningen af ​​lægemidler, der inaktiveres af disse enzymer. Derudover afhænger hastigheden af ​​hver af lægemidlets biotransformationsreaktioner af genetiske, fysiologiske faktorer og miljøets økologiske tilstand.

Alderstræk. Lægemiddelfølsomhed varierer med alderen. For eksempel hos nyfødte afviger aktiviteten af ​​lægemiddelmetabolisme i den første måned af livet væsentligt fra voksnes. Dette skyldes mangel på mange enzymer involveret i biotransformationen af ​​medicinske stoffer, nyrefunktion, øget permeabilitet af blod-hjerne-barrieren og underudvikling af centralnervesystemet. Så nyfødte er mere følsomme over for visse stoffer, der påvirker centralnervesystemet (især over for morfin). Levomycetin er meget giftigt for dem; dette skyldes det faktum, at i leveren hos nyfødte er de enzymer, der er nødvendige for dets biotransformation, inaktive. I alderdommen forløber stofskiftet af lægemidler mindre effektivt: leverens funktionelle aktivitet falder, hastigheden af ​​udskillelse af lægemidler fra nyrerne forstyrres. Generelt er følsomheden over for de fleste lægemidler hos ældre øget, og derfor bør deres dosis reduceres.

Genetiske faktorer. Individuelle forskelle i metabolismen af ​​en række lægemidler og i reaktioner på lægemidler forklares med genetisk polymorfi, dvs. eksistensen i populationen af ​​isoformer af nogle biotransformationsenzymer. I nogle tilfælde kan overfølsomhed over for lægemidler skyldes arvelig mangel på visse enzymer involveret i kemisk modifikation. For eksempel, i tilfælde af genetisk mangel på blodplasma-cholinesterase, øges virkningsvarigheden af ​​muskelafslappende ditilin kraftigt og kan nå 6-8 timer eller mere (under normale forhold virker ditilin i 5-7 minutter). Det er kendt, at acetyleringshastigheden af ​​antituberkuloselægemidlet isoniazid varierer ret meget. Tildel personer med hurtig og langsom metaboliserende aktivitet. Det menes, at hos individer med langsom inaktivering af isoniazid, er strukturen af ​​proteiner, der regulerer syntesen af ​​acetyltransferase-enzymet, som sikrer konjugationen af ​​isoniazid med en acetylrest, forstyrret.

miljømæssige faktorer. Miljøfaktorer som ioniserende stråling, temperatur, fødevaresammensætning og især forskellige kemikalier (xenobiotika), herunder selve stofferne, har også en væsentlig indflydelse på omsætningen af ​​lægemidler i kroppen.

Biotransformation (metabolisme) - en ændring i den kemiske struktur af medicinske stoffer og deres fysisk-kemiske egenskaber under påvirkning af kroppens enzymer. Hovedfokus for denne proces er omdannelsen af ​​lipofile stoffer, der let reabsorberes i nyretubuli, til hydrofile polære forbindelser, der hurtigt udskilles af nyrerne (ikke reabsorberes i nyretubuli). I processen med biotransformation er der som regel et fald i aktiviteten (toksiciteten) af udgangsstofferne.
Biotransformation af lipofile lægemidler sker hovedsageligt under påvirkning af leverenzymer lokaliseret i membranen af ​​det endoplasmatiske retikulum af hepatocytter. Disse enzymer kaldes mikrosomale pga

de er forbundet med små subcellulære fragmenter af det glatte endoplasmatiske retikulum (mikrosomer), som dannes under homogenisering af levervæv eller væv fra andre organer og kan isoleres ved centrifugering (udfældes i den såkaldte "mikrosomale" fraktion).
I blodplasma, såvel som i leveren, tarmene, lungerne, huden, slimhinderne og andet væv er der ikke-mikrosomale enzymer lokaliseret i cytosolen eller mitokondrierne. Disse enzymer kan være involveret i metabolismen af ​​hydrofile stoffer.
Der er to hovedtyper af stofskifte:

• ikke-syntetiske reaktioner (metabolisk transformation);
• syntetiske reaktioner (konjugation).

Under påvirkning af visse lægemidler (phenobarbital, rifampicin, carbamazepin, griseofulvin) kan der forekomme induktion (stigning i syntesehastigheden) af mikrosomale leverenzymer. Som et resultat, med samtidig administration af andre lægemidler (for eksempel glukokortikoider, orale præventionsmidler) med inducere af mikrosomale enzymer, øges metaboliske hastighed af sidstnævnte, og deres virkning falder. I nogle tilfælde kan selve induktorens metaboliske hastighed stige, som et resultat af hvilket dens farmakologiske virkninger (carbamazepin) falder.
Nogle medicinske stoffer (cimetidin, chloramphenicol, ketoconazol, ethanol) reducerer aktiviteten af ​​metaboliserende enzymer. For eksempel er cimetidin en hæmmer af mikrosomal oxidation og kan ved at nedsætte metabolismen af ​​warfarin øge dets antikoagulerende virkning og fremkalde blødning. Kendte stoffer (furanocoumariner) indeholdt i grapefrugtjuice, der hæmmer stofskiftet af lægemidler som cyclosporin, midazolam, alprazolam og derfor øger deres virkning. Ved samtidig brug af medicinske stoffer med inducere eller inhibitorer af metabolisme er det nødvendigt at justere de foreskrevne doser af disse stoffer.
Nogle lægemidlers metaboliske hastighed bestemmes af genetiske faktorer. En gren af ​​farmakologi dukkede op - farmakogenetik, hvor en af ​​opgaverne er at studere patologien af ​​lægemiddelmetabolismeenzymer. En ændring i enzymernes aktivitet er ofte resultatet af en mutation i det gen, der styrer syntesen af ​​dette enzym. Krænkelse af enzymets struktur og funktion kaldes enzymopati (enzymopati). Med enzymopatier kan enzymets aktivitet øges, og i dette tilfælde accelereres processen med metabolisme af medicinske stoffer, og deres virkning reduceres. Omvendt kan aktiviteten af ​​enzymer reduceres, som et resultat af hvilket ødelæggelsen af ​​medicinske stoffer vil ske langsommere, og deres virkning vil stige op til udseendet af toksiske virkninger. Funktioner af virkningen af ​​medicinske stoffer hos personer med genetisk modificeret enzymaktivitet er angivet i tabel. 1gt;2.
Tabel 1.2. Kroppens særlige reaktioner på medicinske stoffer med genetisk mangel på visse enzymer

Biotransformation, eller metabolisme, forstås som et kompleks af fysisk-kemiske og biokemiske transformationer af lægemidler, hvorunder der dannes polære vandopløselige stoffer (metabolitter), som lettere udskilles fra kroppen. I de fleste tilfælde er lægemiddelmetabolitter mindre biologisk aktive og mindre toksiske end moderforbindelserne. Biotransformationen af ​​nogle stoffer fører dog til dannelsen af ​​metabolitter, der er mere aktive end de stoffer, der indføres i kroppen.

Der er to typer lægemiddelmetabolismereaktioner i kroppen: ikke-syntetiske og syntetiske. Ikke-syntetiske reaktioner af lægemiddelmetabolisme kan opdeles i to grupper: katalyseret af enzymer i det endoplasmatiske reticulum (mikrosomalt) og katalyseret af enzymer af anden lokalisering (ikke-mikrosomalt). Ikke-syntetiske reaktioner omfatter oxidation, reduktion og hydrolyse. Syntetiske reaktioner er baseret på konjugering af lægemidler med endogene substrater (glucuronsyre, sulfater, glycin, glutathion, methylgrupper og vand). Forbindelsen af ​​disse stoffer med lægemidler sker gennem en række funktionelle grupper: hydroxyl, carboxyl, amin, epoxy. Efter afslutning af reaktionen bliver lægemiddelmolekylet mere polært og udskilles derfor lettere fra kroppen.

Alle lægemidler, der administreres oralt, passerer gennem leveren, før de kommer ind i det systemiske kredsløb, så de er opdelt i to grupper - med høj og lav leverclearance. De medicinske stoffer i den første gruppe er karakteriseret ved en høj grad af ekstraktion af hepatocytter fra blodet.

Leverens evne til at metabolisere disse lægemidler afhænger af blodgennemstrømningshastigheden. Leverens clearance af lægemidler fra den anden gruppe afhænger ikke af blodgennemstrømningshastigheden, men af ​​kapaciteten af ​​leverens enzymsystemer, der metaboliserer disse lægemidler. Sidstnævnte kan have en høj (difenin, quinidin, tolbutamid) eller lav grad af proteinbinding (theophyllin, paracetamol).

Stoffernes stofskifte med lav leverclearance og høj proteinbindingsevne afhænger primært af hastigheden af ​​deres binding til proteiner og ikke af blodgennemstrømningshastigheden i leveren.

Biotransformationen af ​​lægemidler i kroppen er påvirket af alder, køn, miljø, kost, sygdomme osv.

Leveren er hovedorganet for lægemiddelmetabolisme, så enhver af dens patologiske tilstande påvirker lægemidlers farmakokinetik. Med levercirrhose forstyrres ikke kun hepatocytternes funktion, men også dens blodcirkulation. Samtidig ændres især farmakokinetikken og biotilgængeligheden af ​​lægemidler med høj hepatisk clearance. Metabolisme af lægemidler med høj leverclearance, administreret intravenøst, reduceres hos patienter med cirrhose, men graden af ​​dette fald er meget forskellig. Udsvinget af denne parameter afhænger højst sandsynligt af hepatocytternes evne til at metabolisere lægemidler, afhængigt af arten af ​​blodgennemstrømningen i leveren. Metabolismen af ​​stoffer med lav leverclearance, såsom theophyllin og diazepam, ændres også ved cirrhose. I alvorlige tilfælde, når koncentrationen af ​​albumin i blodet falder, genopbygges metabolismen af ​​sure lægemidler, der aktivt binder til proteiner (for eksempel phenytoin og tolbutamid), da koncentrationen af ​​den frie fraktion af lægemidler stiger. Ved leversygdomme er lægemiddelclearance normalt reduceret, og deres halveringstid øges som følge af et fald i blodgennemstrømningen i leveren og deres ekstraktion af hepatocytter, samt en stigning i lægemidlets distributionsvolumen . Til gengæld skyldes et fald i udvindingen af ​​lægemidler af hepatocytter et fald i aktiviteten af ​​mikrosomale enzymer. Der er en stor gruppe af stoffer involveret i levermetabolisme, som aktiverer, undertrykker og endda ødelægger cygochrome P 450. Sidstnævnte omfatter xicain, sovkain, bencain, inderal, visken, eraldin osv. Mere betydningsfuld er gruppen af ​​stoffer, der inducerer syntesen af ​​enzymatiske leverproteiner, tilsyneladende med deltagelse af NADP.H 2 -cytochrom P 450 reduktase, cytochrom P 420, N- og 0-demethylaser af mikrosomer, Mg2+, Ca2+, Mn2+ ioner . Disse er hexobarbital, phenobarbital, pentobarbital, phenylbutazon, koffein, ethanol, nikotin, butadion, antipsykotika, amidopyrin, chlorcyclizin, diphenhydramin, meprobamat, tricykliske antidepressiva, benzonal, quinin, pechlorin- og indeholdende mange stoffer. Det er blevet vist, at glucuronyltransferase er involveret i aktiveringen af ​​leverenzymer af disse stoffer. Samtidig øges syntesen af ​​RNA og mikrosomale proteiner. Induktorer forbedrer ikke kun stofskiftet af lægemidler i leveren, men også deres udskillelse med galde. Desuden accelereres metabolismen ikke kun af de lægemidler, der administreres med dem, men også af induktorerne selv.

15. Biotransformation af lægemidler i kroppen, dens vigtigste måder, deres egenskaber. Faktorer, der påvirker biotransformation.

Biotransformation af lægemidler- kemiske omdannelser af lægemidler i kroppen.

Den biologiske betydning af lægemiddelbiotransformation: skabelse af et substrat, der er praktisk til efterfølgende anvendelse (som et energi- eller plastmateriale) eller til at accelerere udskillelsen af ​​lægemidler fra kroppen.

Hovedfokus for metaboliske transformationer af lægemidler: ikke-polære lægemidler → polære (hydrofile) metabolitter udskilles i urinen.

Der er to faser af lægemidlers metaboliske reaktioner:

1) metabolisk transformation (ikke-syntetiske reaktioner, fase 1)- omdannelse af stoffer på grund af mikrosomal og ekstra-mikrosomal oxidation, reduktion og hydrolyse

2) konjugation (syntetiske reaktioner, fase 2)- en biosynteseproces, ledsaget af tilsætning af en række kemiske grupper eller molekyler af endogene forbindelser til et lægemiddel eller dets metabolitter ved a) dannelsen af ​​glucuronider b) glycerolestere c) sulfoestere d) acetylering e) methylering

Effekten af ​​biotransformation på lægemidlers farmakologiske aktivitet:

1) oftest har biotransformationsmetabolitter ikke farmakologisk aktivitet, eller deres aktivitet er reduceret sammenlignet med moderstoffet

2) i nogle tilfælde kan metabolitter bevare aktiviteten og endda overstige aktiviteten af ​​moderstoffet (kodein metaboliseres til mere farmakologisk aktiv morfin)

3) nogle gange dannes giftige stoffer under biotransformation (metabolitter af isoniazid, lidocain)

4) nogle gange under biotransformation dannes metabolitter med modsatte farmakologiske egenskaber (metabolitter af ikke-selektive b2-adrenerge agonister har egenskaberne som blokkere af disse receptorer)

5) en række stoffer er prodrugs, der i starten ikke giver farmakologiske effekter, men under biotransformation omdannes de til biologisk aktive stoffer (inaktiv L-dopa, der trænger gennem BBB, bliver til aktiv dopamin i hjernen, mens der ikke er systemisk virkninger af dopamin).

Klinisk betydning af lægemiddelbiotransformation. Indflydelse af køn, alder, kropsvægt, miljøfaktorer, rygning, alkohol på lægemiddelbiotransformation.

Klinisk betydning af lægemiddelbiotransformation: da den dosis og hyppighed af administration, der er nødvendig for at opnå effektive koncentrationer i blod og væv, kan variere hos patienter på grund af individuelle forskelle i fordeling, metabolisme og eliminering af lægemidler, er det vigtigt at tage dem i betragtning i klinisk praksis.

Indflydelse på biotransformationen af ​​lægemidler af forskellige faktorer:

MEN) Den funktionelle tilstand af leveren: i dets sygdomme falder clearance af lægemidler normalt, og eliminationshalveringstiden øges.

B) Påvirkning af miljøfaktorer: rygning bidrager til induktionen af ​​cytokrom P450, som et resultat af hvilket lægemiddelmetabolisme accelereres under mikrosomal oxidation

PÅ) Vegetarer lægemiddelbiotransformationen bremses

D) ældre og unge patienter er karakteriseret ved øget følsomhed over for de farmakologiske eller toksiske virkninger af lægemidler (hos ældre og børn under 6 måneder er aktiviteten af ​​mikrosomal oxidation reduceret)

E) hos mænd er metabolismen af ​​nogle lægemidler hurtigere end hos kvinder, fordi androgener stimulerer syntesen af ​​mikrosomale leverenzymer (ethanol)

E) Høj protein kost og intens fysisk aktivitet: acceleration af lægemiddelmetabolisme.

G) Alkohol og fedme sænke stofskiftet

Metaboliske lægemiddelinteraktioner. Sygdomme, der påvirker deres biotransformation.

Metabolisk interaktion mellem lægemidler:

1) induktion af lægemiddelmetabolismeenzymer - en absolut stigning i deres antal og aktivitet på grund af eksponering for visse lægemidler. Induktion fører til en acceleration af lægemiddelmetabolisme og (normalt, men ikke altid) til et fald i deres farmakologiske aktivitet (rifampicin, barbiturater - cytokrom P450-inducere)

2) hæmning af lægemiddelmetabolismeenzymer - hæmning af aktiviteten af ​​metaboliske enzymer under påvirkning af visse xenobiotika:

A) kompetitiv metabolisk interaktion - lægemidler med høj affinitet for visse enzymer reducerer metabolismen af ​​lægemidler med lavere affinitet for disse enzymer (verapamil)

B) binding til et gen, der inducerer syntesen af ​​visse cytochrom P450 isoenzymer (cymedin)

C) direkte inaktivering af cytochrom P450 isoenzymer (flavonoider)

Sygdomme, der påvirker stofskiftet:

A) nyresygdom (nedsat nyreblodgennemstrømning, akut og kronisk nyresygdom, udfald af langvarig nyresygdom)

B) leversygdomme (primær og alkoholisk skrumpelever, hepatitis, hepatomer)

C) sygdomme i mave-tarmkanalen og endokrine organer

C) individuel intolerance over for visse lægemidler (mangel på acetyleringsenzymer - intolerance over for aspirin)

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

En person bliver dagligt udsat for en række fremmede kemikalier kaldet "xenobiotika". Xenobiotika trænger ind i menneskekroppen gennem lungerne, huden og fra fordøjelseskanalen som en del af luft, mad, drikkevarer og stoffer. Nogle xenobiotika har ingen effekt på den menneskelige krop. De fleste xenobiotika kan dog fremkalde biologiske reaktioner. Kroppen reagerer på stoffer på samme måde som på alle andre fremmedfjendtlige stoffer. I dette tilfælde bliver stoffer genstande af forskellige indflydelsesmekanismer fra kroppens del. Dette fører som regel til neutralisering og eliminering (fjernelse) af lægemidler. Nogle, letopløselige i vand, medicin elimineres af nyrerne uændret, andre stoffer er tidligere udsat for enzymer, der ændrer deres kemiske struktur. Biotransformation er således et generelt begreb, der omfatter alle kemiske ændringer, der sker med lægemidler i kroppen. Resultatet af den biologiske omdannelse af lægemidler: på den ene side falder opløseligheden af ​​stoffer i fedtstoffer (lipofilicitet), og deres opløselighed i vand (hydrofilicitet) øges, og på den anden side ændres lægemidlets farmakologiske aktivitet.

Nedsat lipofilicitet og øget hydrofilicitet af lægemidler

Et lille antal lægemidler kan udskilles uændret af nyrerne. Oftest er disse lægemidler "små molekyler", eller de er i stand til at være i ioniseret tilstand ved fysiologiske pH-værdier. De fleste lægemidler har ikke sådanne fysiske og kemiske egenskaber. Farmakologisk aktive organiske molekyler er ofte lipofile og forbliver ikke-ioniserede ved fysiologiske pH-værdier. Disse lægemidler er normalt forbundet med plasmaproteiner, er dårligt filtreret i nyrernes glomeruli og reabsorberes samtidig let i nyretubuli. Biotransformation (eller biotransformationssystem) er rettet mod at øge opløseligheden af ​​lægemiddelmolekylet (øge hydrofilicitet), hvilket bidrager til dets udskillelse fra kroppen med urin. Med andre ord omdannes lipofile lægemidler til hydrofile og derfor lettere udskillende forbindelser.

Ændringer i lægemidlers farmakologiske aktivitet

Retninger af ændringer i lægemidlers farmakologiske aktivitet som følge af biotransformation.

Et farmakologisk aktivt stof bliver til et farmakologisk inaktivt (dette er typisk for de fleste lægemidler).

Det farmakologisk aktive stof omdannes først til et andet farmakologisk aktivt stof (tabel 5-1).

Et inaktivt farmakologisk lægemiddel omdannes i kroppen til et farmakologisk aktivt stof; sådanne lægemidler kaldes "prodrugs" (tabel 5-2).

Tabel 5-1. Lægemidler, hvis metabolitter bevarer farmakologisk aktivitet

Slut på bordet 5-1

Tabel 5-2. Prodrugs

Slut på tabel 5-2

* Phenacetin er blevet afbrudt på grund af alvorlige bivirkninger, især nefrotoksicitet ("phenacetin nefritis").

Det skal bemærkes, at effektiviteten og sikkerheden ved brugen af ​​lægemidler (angivet i tabel 5-1) med aktive metabolitter ikke kun afhænger af selve lægemidlernes farmakokinetik, men også af deres aktive metabolitters farmakokinetik.

5.1. PRODRUGS

Et af målene med at skabe prodrugs er at forbedre farmakokinetiske egenskaber; dette fremskynder og øger optagelsen af ​​stoffer. Således blev estere af ampicillin (pivampicin p, talampicin p og bicampicin p) udviklet, i modsætning til ampicillin absorberes de næsten fuldstændigt, når de tages oralt (98-99%). I leveren hydrolyseres disse lægemidler af carboxyesteraser til ampicillin, som har antibakteriel aktivitet.

Biotilgængeligheden af ​​det antivirale lægemiddel valacyclovir er 54%, i leveren bliver det til acyclovir. Det skal bemærkes, at biotilgængeligheden af ​​acyclovir i sig selv ikke overstiger 20%. Den høje biotilgængelighed af valaciclovir skyldes tilstedeværelsen af ​​en valinaminosyrerest i dets molekyle. Derfor optages valaciclovir i tarmen ved aktiv transport ved hjælp af oligopeptidtransporteren PEPT 1.

Et andet eksempel: adenosin-konverterende enzymhæmmere indeholdende en carboxylgruppe (enalapril, perindopril, trandolapril, quinapril, spirapril, ramipril osv.). Så enalapril absorberes, når det tages oralt med 60%, hydrolyseret i leveren under påvirkning af carboxyesteraser til aktivt enalaprilat. Det skal bemærkes, at når det administreres oralt, absorberes enalaprilat kun med 10 %.

Et andet mål med prodrug udvikling er at forbedre sikkerheden af ​​lægemidler. For eksempel har forskere skabt sulindak p - NSAID'er. Dette lægemiddel blokerer oprindeligt ikke syntesen af ​​prostaglandiner. Kun i leveren hydrolyseres sulindac p til dannelse af det aktive sulindac p-sulfid (det er dette stof, der har anti-inflammatorisk aktivitet). Det blev antaget, at sulindac p ikke ville have en ulcerogen effekt. NSAID'ers ulcerogenicitet skyldes imidlertid ikke lokal, men "systemisk" virkning, og derfor har undersøgelser vist, at forekomsten af ​​erosive og ulcerative læsioner i fordøjelsesorganerne, når du tager sulindac p og andre NSAID'er, er omtrent den samme.

Et andet mål med at skabe prodrugs er at øge selektiviteten af ​​lægemidlers virkning; dette øger lægemidlernes effektivitet og sikkerhed. Dopamin bruges til at øge nyrernes blodgennemstrømning ved akut nyresvigt, men lægemidlet påvirker myokardiet og blodkarrene. En stigning i blodtrykket, udviklingen af ​​takykardi og arytmier noteres. Tilsætningen af ​​en glutaminsyrerest til dopamin gjorde det muligt at skabe et nyt lægemiddel, glutamyl-dopa p. Glutamyl-dopa p hydrolyseres kun til dopamin i nyrerne under påvirkning af glutamyltranspeptidase og decarboxylase af L-aromatiske aminosyrer og har således praktisk talt ingen uønsket virkning på central hæmodynamik.

Ris. 5-1. Faser af lægemiddelbiotransformation (Katzung V., 1998)

5.2. FASER AF LÆGEMIDDELBIOTRANSFORMATION

Processerne med biotransformation af de fleste lægemidler forekommer i leveren. Biotransformationen af ​​lægemidler kan dog også forekomme i andre organer, for eksempel i fordøjelseskanalen, lungerne og nyrerne.

Generelt kan alle lægemiklassificeres i en af ​​to kategorier, kaldet biotransformationsfase I og biotransformationsfase II.

Fase I-reaktioner (ikke-syntetiske reaktioner)

I processen med ikke-syntetiske reaktioner omdannes lægemidler til mere polære og bedre vandopløselige (hydrofile) forbindelser end udgangsmaterialet. Ændringer i lægemidlers indledende fysisk-kemiske egenskaber skyldes tilføjelsen eller frigivelsen af ​​aktive funktionelle grupper: for eksempel hydroxyl (-OH), sulfhydryl (-SH), aminogrupper (-NH 2). Hovedreaktionerne i fase I er oxidationsreaktioner. Hydroxylering er den mest almindelige oxidationsreaktion - tilføjelsen af ​​et hydroxylradikal (-OH). Det kan således overvejes, at lægemiddelmolekylet i den første fase af biotransformationen "hackes" (tabel 5-3). Katalysatorerne for disse reaktioner er enzymer kaldet "mixed-function oxidaser". Generelt er substratspecificiteten af ​​disse enzymer meget lav, så de oxiderer forskellige lægemidler. Andre, mindre hyppige fase I-reaktioner omfatter reduktions- og hydrolyseprocesser.

Fase II-reaktioner (syntetiske reaktioner)

Reaktioner af II-fasen af ​​biotransformation, eller syntetiske reaktioner, repræsenterer forbindelsen (konjugering) af et lægemiddel og/eller dets metabolitter med endogene stoffer, hvilket resulterer i dannelsen af ​​polære, velopløselige konjugater i vand, som let udskilles af nyrerne eller med galde. For at indgå i en fase II-reaktion skal et molekyle have et kemisk aktivt radikal (gruppe), som et konjugerende molekyle kan binde sig til. Hvis aktive radikaler er til stede i lægemiddelmolekylet i begyndelsen, fortsætter konjugationsreaktionen uden om fase I-reaktioner. Nogle gange optager et lægemiddelmolekyle aktive radikaler under fase I-reaktioner (Tabel 5-4).

Tabel 5-3. Fase I-reaktioner (Katzung 1998; med tilføjelser)

Tabel 5-4. Fase II-reaktioner (Katzung 1998; med tilføjelser)

Det skal bemærkes, at lægemidlet i biotransformationsprocessen kun kan omdannes på grund af fase I-reaktioner eller udelukkende på grund af fase II-reaktioner. Nogle gange metaboliseres en del af lægemidlet gennem fase I-reaktioner, og en del - gennem fase II-reaktioner. Derudover er der mulighed for successive reaktioner af fase I og II (fig. 5-2).

Ris. 5-2. Funktionen af ​​det blandede oxidasesystem

First pass effekt gennem leveren

Biotransformation af de fleste lægemidler udføres i leveren. Lægemidler, der metaboliseres i leveren, er opdelt i to undergrupper: stoffer med høj leverclearance og stoffer med lav hepatisk clearance.

For lægemidler med høj hepatisk clearance er en høj grad af ekstraktion (ekstraktion) fra blodet karakteristisk, hvilket skyldes den betydelige aktivitet (kapacitet) af de enzymsystemer, der metaboliserer dem (tabel 5-5). Da sådanne lægemidler hurtigt og let metaboliseres i leveren, afhænger deres clearance af størrelsen og hastigheden af ​​hepatisk blodgennemstrømning.

lægemidler med lav leverclearance. Hepatisk clearance afhænger ikke af hastigheden af ​​hepatisk blodgennemstrømning, men af ​​enzymernes aktivitet og graden af ​​lægemiddelbinding til blodproteiner.

Tabel 5-5. Lægemidler med høj leverclearance

Med samme kapacitet af enzymsystemer vil lægemidler, der i høj grad er bundet til proteiner (difenin, quinidin, tolbutamid), have en lav clearance sammenlignet med lægemidler, der er svagt bundet til proteiner (theophyllin, paracetamol). Enzymsystemernes kapacitet er ikke en konstant værdi. For eksempel registreres et fald i enzymsystemernes kapacitet med en stigning i dosis af lægemidler (på grund af mætning af enzymer); dette kan føre til en stigning i biotilgængeligheden af ​​lægemidler.

Ved indtagelse af lægemidler med høj hepatisk clearance optages de i tyndtarmen og kommer gennem portvenen ind i leveren, hvor de aktivt metaboliseres (med 50-80%), allerede før de kommer ind i det systemiske kredsløb. Denne proces er kendt som præsystemisk eliminering eller "first pass"-effekten. ("first-pass effekt"). Som et resultat har sådanne lægemidler lav oral biotilgængelighed, mens deres absorption kan være næsten 100%. First pass-effekten er karakteristisk for lægemidler som chlorpromazin, acetylsalicylsyre, vera-

pamil, hydralazin, isoprenalin, imipramin, cortison, labetolol, lidocain, morfin. Metoprolol, methyltestosteron, metoclopramid, nortriptylin p, oxprenolol p, organiske nitrater, propranolol, reserpin, salicylamid, moracizin (ethmosin) og nogle andre lægemidler gennemgår også first-pass elimination. Det skal bemærkes, at en let biotransformation af lægemidler også kan finde sted i andre organer (lumen og væg i tarmen, lunger, blodplasma, nyrer og andre organer).

Som nyere undersøgelser har vist, afhænger effekten af ​​den første passage gennem leveren ikke kun af biotransformationsprocesserne af lægemidler, men også af lægemiddeltransportørernes funktion og frem for alt glycoprotein-P og transportører af organiske anioner og kationer ( se "Medikamenttransportørernes rolle i farmakokinetiske processer").

5.3. ENZYMER AF FASE I AF BIOTRANSFORMATION AF LÆGEMIDLER

mikrosomalt system

Mange enzymer, der metaboliserer lægemidler, er placeret på membranerne af det endoplasmatiske reticulum (EPR) i leveren og andre væv. Når ER-membraner isoleres ved at homogenisere og fraktionere cellen, omdannes membranerne til vesikler kaldet "mikrosomer". Mikrosomer bevarer de fleste af de morfologiske og funktionelle karakteristika af intakte ER-membraner, herunder egenskaben ruhed eller glathed af overfladen, henholdsvis ru (ribosomal) og glat (non-ribosomal) ER. Mens ru mikrosomer hovedsageligt er forbundet med proteinsyntese, er glatte mikrosomer relativt rige på enzymer, der er ansvarlige for den oxidative metabolisme af lægemidler. Især indeholder glatte mikrosomer enzymer kendt som blandede oxidaser eller monooxygenaser. Aktiviteten af ​​disse enzymer kræver tilstedeværelsen af ​​både et reduktionsmiddel, nikotinamid adenindinukleotidphosphat (NADP-H) og molekylært oxygen. I en typisk reaktion forbruges (reduceres) ét oxygenmolekyle pr. substratmolekyle, mens det ene oxygenatom indgår i reaktionsproduktet, og det andet danner et vandmolekyle.

To mikrosomale enzymer spiller en nøglerolle i denne redoxproces.

Flavoprotein NADP-N-cytochrom P-450-reduktase. Et mol af dette enzym indeholder et mol flavinmononukleotid og et mol flavinadenindinukleotid. Da cytochrom C kan tjene som en elektronacceptor, omtales dette enzym ofte som NADP-cytochrom C reduktase.

hæmoprotein, eller cytochrom P-450 udfører funktionen af ​​den endelige oxidase. Faktisk indeholder den mikrosomale membran mange former for dette hæmoprotein, og denne mangfoldighed øges ved gentagen administration af xenobiotika. Den relative overflod af cytochrom P-450 sammenlignet med leverreduktase gør processen med cytochrom P-450 hæmreduktion til det begrænsende trin i processen med lægemiddeloxidation i leveren.

Processen med mikrosomal oxidation af lægemidler kræver deltagelse af cytochrom P-450, cytochrom P-450 reduktase, NADP-H og molekylært oxygen. Et forenklet diagram over den oxidative cyklus er vist på figuren (fig. 5-3). Oxideret (Fe3+) cytochrom P-450 kombineres med lægemiddelsubstratet for at danne et binært kompleks. NADP-H er en elektrondonor for flavoproteinreduktase, som igen reducerer det oxiderede cytokrom P-450-lægemiddelkompleks. Den anden elektron passerer fra NADP-H gennem den samme flavoproteinreduktase, som reducerer molekylært oxygen og danner det "aktiverede oxygen"-cytokrom P-450-substratkompleks. Dette kompleks overfører "aktiveret oxygen" til lægemiddelsubstratet for at danne et oxideret produkt.

Cytokrom P-450

Cytokrom P-450, ofte omtalt i litteraturen som CYP, er en gruppe enzymer, der ikke kun metaboliserer lægemidler og andre xenobiotika, men også deltager i syntesen af ​​glukokortikoidhormoner, galdesyrer, prostanoider (tromboxan A2, prostacyclin I2), og kolesterol. For første gang blev cytochrom P-450 identificeret Klingenberg og Garfincell i rottelevermikrosomer i 1958. Fylogenetiske undersøgelser har vist, at cytokromer P-450 dukkede op i levende organismer for omkring 3,5 milliarder år siden. Cytokrom P-450 er et hæmoprotein: det indeholder hæm. Navnet på cytochrom P-450 er forbundet med de særlige egenskaber ved dette hæmoprotein. I restaureret-

I denne form binder cytochrom P-450 carbonmonoxid til dannelse af et kompleks med maksimal lysabsorption ved en bølgelængde på 450 nm. Denne egenskab forklares af det faktum, at i cytochrom P-450 hæm er jern ikke kun bundet til nitrogenatomerne i fire ligander (mens det danner en porphyrinring). Der er også den femte og sjette ligand (over og under hæmringen) - nitrogenatomet i histidin og svovlatomet i cystein, som er en del af polypeptidkæden i proteindelen af ​​cytokrom P-450. Den største mængde cytokrom P-450 er lokaliseret i hepatocytter. Cytokrom P-450 findes dog også i andre organer: i tarmene, nyrerne, lungerne, binyrerne, hjernen, huden, moderkagen og myokardiet. Den vigtigste egenskab ved cytochrom P-450 er evnen til at metabolisere næsten alle kendte kemiske forbindelser. Den vigtigste reaktion er hydroxylering. Som allerede nævnt kaldes cytochrome P-450 også monooxygenaser, da de inkluderer et oxygenatom i substratet, oxiderende det, og et i vand, i modsætning til dioxygenaser, som inkluderer begge oxygenatomer i substratet.

Cytokrom P-450 har mange isoformer - isoenzymer. I øjeblikket er mere end 1000 cytokrom P-450 isoenzymer blevet isoleret. Isoenzymer af cytochrom P-450, ifølge klassificeringen Nebert(1987) er det sædvanligt at opdele nærheden (homologi) af nukleotid/aminosyresekvensen i familier. Familier er yderligere underopdelt i underfamilier. Cytokrom P-450 isoenzymer med en identitet af aminosyresammensætning på mere end 40% er grupperet i familier (36 familier er blevet identificeret, 12 af dem findes i pattedyr). Cytokrom P-450 isoenzymer med en identitet af aminosyresammensætning på mere end 55% er grupperet i underfamilier (39 underfamilier er blevet identificeret). Cytokrom P-450-familier er normalt betegnet med romertal, underfamilier - med romertal og et latinsk bogstav.

Ordning for udpegning af individuelle isoenzymer.

Det første tegn (i begyndelsen) er et arabertal for familien.

Det andet tegn er et latinsk bogstav, der angiver en underfamilie.

I slutningen (tredje tegn) angives det arabiske tal, der svarer til isoenzymet.

For eksempel hører cytochrom P-450 isoenzymet betegnet CYP3A4 til familie 3, underfamilie IIIA. Cytokrom P-450 isoenzymer - repræsentanter for forskellige familier af underfamilier -

adskiller sig i aktivitetsregulatorer (hæmmere og inducere) og substratspecificitet 1 . For eksempel metaboliserer CYP2C9 udelukkende S-warfarin, mens R-warfarin metaboliserer CYP1A2 og CYP3A4 isoenzymer.

Medlemmer af individuelle familier, underfamilier og individuelle isoenzymer af cytochrom P-450 kan dog have krydssubstratspecificitet såvel som krydsinhibitorer og inducere. For eksempel metaboliseres ritonavir (et antiviralt lægemiddel) af 7 isoenzymer, der tilhører forskellige familier og underfamilier (CYP1A2, CYP2A6, CYP2C9, CYP2C19, CYP2D6, CYP2E1, CYP3A4). Cimetidin hæmmer 4 isoenzymer samtidigt: CYP1A2, CYP2C9, CYP2D6 og CYP3A4. Isoenzymer af cytochrom P-450 I, II og III familier deltager i stofskiftet af lægemidler. CYP1A1, CYP1A2, CYP2A6, CYP2B6, CYP2D6, CYP2C9, CYP209, CYP2E1, CYP3A4 er de vigtigste og mest velundersøgte cytokrom P-450 isoenzymer for lægemiddelmetabolisme. Indholdet af forskellige isoenzymer af cytochrom P-450 i den menneskelige lever, såvel som deres bidrag til oxidation af lægemidler, er forskellige (tabel 5-6). Medicinske stoffer - substrater, inhibitorer og inducere af cytochrom P-450 isoenzymer præsenteres i ansøgning 1.

Tabel 5-6. Indholdet af cytokrom P-450 isoenzymer i den menneskelige lever og deres bidrag til oxidation af lægemidler (Lewis et al., 1999)

1 Nogle isoenzymer af cytochrom P-450 har ikke kun substratspecificitet, men også stereospecificitet.

Indtil nu er endogene substrater for isoenzymer af CYPI-familien ikke kendt. Disse isoenzymer metaboliserer xenobiotika: nogle lægemidler og PAH'er er hovedkomponenterne i tobaksrøg og fossile brændstoffer. Et karakteristisk træk ved isoenzymer fra CYPI-familien er deres evne til at inducere under virkningen af ​​PAH'er, herunder dioxin og 2,3,7,8-tetrachlordibenzo-p-dioxin (TCDD). Derfor kaldes CYPI-familien "cytokrom, inducerbar PAH" i litteraturen; "dioxin-inducerbart cytochrom" eller "TCDD-inducerbart cytochrom". Hos mennesker er CYPI-familien repræsenteret af to underfamilier: IA og IB. IA-underfamilien inkluderer isoenzymer 1A1 og 1A2. IB-underfamilien inkluderer 1B1-isoenzymet.

Cytokrom P-450 isoenzym 1A1 (CYP1A1) findes hovedsageligt i lungerne, i mindre grad i lymfocytter og placenta. CYP1A1 er ikke involveret i lægemiddelmetabolisme, men dette isoenzym metaboliserer aktivt PAH'er i lungerne. Samtidig omdannes nogle PAH'er, for eksempel benzopyren og nitrosaminer, til kræftfremkaldende forbindelser, der kan fremkalde udviklingen af ​​maligne neoplasmer, primært lungekræft. Denne proces kaldes "biologisk aktivering af kræftfremkaldende stoffer". Som andre cytokromer i CYPI-familien induceres CYP1A1 af PAH. Samtidig blev mekanismen for CYP1A1-induktion under påvirkning af PAH'er undersøgt. Efter at være kommet ind i cellen, binder PAH'er til Ah-receptoren (et protein fra klassen af ​​transkriptionsregulatorer); det resulterende PAH-An-receptorkompleks trænger ind i kernen ved hjælp af et andet protein, ARNT, og stimulerer derefter ekspressionen af ​​CYP1A1-genet ved at binde til et specifikt dioxinfølsomt sted (sted) af genet. Hos rygere forløber processerne ved CYP1A1-induktion således mest intensivt; dette fører til biologisk aktivering af kræftfremkaldende stoffer. Dette forklarer den høje risiko for lungekræft hos rygere.

Cytokrom P-450 isoenzym 1A2 (CYP1A2) findes hovedsageligt i leveren. I modsætning til cytokrom CYP1A1 metaboliserer CYP1A2 ikke kun PAH'er, men også en række lægemidler (theophyllin, koffein og andre lægemidler). Phenacetin, koffein og antipyrin bruges som markørsubstrater for CYP1A2-fænotypning. Mens phenacetin udsættes for O-demethylering, koffein - 3-demethylering og antipyrin - 4-hydroxylering. karakter

koffeinclearance er en vigtig diagnostisk test for at bestemme leverens funktionelle tilstand. På grund af det faktum, at CYP1A2 er koffeins vigtigste metaboliserende enzym, bestemmer denne test faktisk aktiviteten af ​​dette isoenzym. Patienten tilbydes at indtage koffein mærket med en radioaktiv kulstofisotop C 13 (C 13 -koffein), hvorefter den luft, som patienten udånder, opsamles i et særligt reservoir i en time og analyseres. Samtidig indeholder den luft, som patienten udånder, radioaktiv kuldioxid (C 13 O 2 - dannet af radioaktivt kul) og almindelig kuldioxid (C 12 O 2). Forholdet i udåndingsluften C 13 O 2 til C 12 O 2 (målt ved massespektroskopi) bestemmer clearance af koffein. Der er en modifikation af denne test: Koncentrationen af ​​koffein og dets metabolitter i blodplasma, urin og spyt taget på tom mave bestemmes ved højtydende væskekromatografi. I dette tilfælde yder cytochromerne CYP3A4 og CYP2D6 et vist bidrag til metabolismen af ​​koffein. Vurdering af koffeinclearance er en pålidelig test, der gør det muligt at vurdere leverens funktionelle tilstand i tilfælde af alvorlig leverskade (for eksempel med skrumpelever) og bestemme graden af ​​svækkelse. Ulemperne ved testen omfatter dens manglende følsomhed med moderat leverskade. Testresultatet er påvirket af rygning (CYP1A2-induktion), alder, kombineret brug af lægemidler, der ændrer aktiviteten af ​​cytokrom P-450 isoenzymer (hæmmere eller inducere).

Cytochrom P-450 underfamilie CYPIIA

Af isoenzymer i CYPIIA-underfamilien spiller cytochrom P-450 2A6 isoenzymet (CYP2A6) den vigtigste rolle i lægemiddelmetabolisme. En fælles egenskab ved CYPIIA-underfamiliens isoenzymer er evnen til at inducere under påvirkning af phenobarbital, derfor kaldes CYPIIA-underfamilien phenobarbital-inducerbare cytochromer.

Cytokrom P-450 isoenzym 2A6 (CYP2A6) findes hovedsageligt i leveren. CYP2A6 metaboliserer et lille antal lægemidler. Ved hjælp af dette isoenzym omdannes nikotin til cotinin, samt cotinin til 3-hydroxycotinin; 7-hydroxylering af cumarin; 7-hydroxylering af cyclophosphamid. CYP2A6 bidrager til metabolismen af ​​ritonavir, paracetamol og valproinsyre. CYP2A6 er involveret i den biologiske aktivering af tobaksrøgkomponenter nitrosaminer, kræftfremkaldende stoffer, der forårsager lungekræft. CYP2A6 fremmer bioaktivering

kraftige mutagener: 6-amino-(x)-rizena og 2-amino-3-methylmidazo-(4,5-f)-quanolin.

Cytokrom P450 underfamilie CYPIIB

Af isoenzymer i CYPIIB-underfamilien spiller CYP2B6-isoenzymet den vigtigste rolle i lægemiddelmetabolismen. En fælles egenskab ved isoenzymer fra CYPIIB-underfamilien er evnen til at inducere under påvirkning af phenobarbital.

Cytokrom P-450 2B6 isoenzymet (CYP2B6) er involveret i metabolismen af ​​et lille antal lægemidler (cyclophosphamid, tamoxifen, S-methadon p, bupropion p, efavirenz). CYP2B6 metaboliserer hovedsageligt xenobiotika. Markørsubstratet for CYP2B6 er et antikonvulsivt middel.

S-mephenytoin p mens CYP2B6 gennemgår S-mephenytoin p N-demethylering (bestemt metabolit - N-demethylmephenytoin). CYP2B6 er involveret i metabolismen af ​​endogene steroider: katalyserer 16α-16β-hydroxylering af testosteron.

Cytokrom P-450 underfamilie CYPIIU

Af alle isoenzymer i CYPIIC cytochrom underfamilien spilles den vigtigste rolle i lægemiddelmetabolisme af cytochrom P-450 isoenzymer 2C8, 2C9, 2C19. En fælles egenskab for cytochromerne i CYPIIC-underfamilien er 4-hydroxylaseaktivitet i forhold til mephenytoin p (et antikonvulsivt lægemiddel). Mephenytoin p er et markørsubstrat for CYPIIC-underfamilieisoenzymer. Det er grunden til, at isoenzymerne i CYPIIC-underfamilien også kaldes mephenytoin-4-hydroxylaser.

Cytokrom P-450 2C8 isoenzym (CYP2C8) er involveret i metabolismen af ​​en række lægemidler (NSAID'er, statiner og andre lægemidler). For mange lægemidler er CYP2C8 en "alternativ" vej til biotransformation. Men for lægemidler som repaglinid (et hypoglykæmisk lægemiddel indtaget gennem munden) og taxol (et cytostatika) er CYP2C8 det vigtigste metaboliske enzym. CYP2C8 katalyserer 6a-hydroxyleringen af ​​taxol. Markørsubstratet for CYP2C8 er paclitaxel (et cytotoksisk lægemiddel). Under interaktionen mellem paclitaxel og CYP2C8 forekommer 6-hydroxylering af cytostatika.

Cytokrom P-450 isoenzym 2C9 (CYP2C9) findes hovedsageligt i leveren. CYP2C9 er fraværende i fosterets lever og opdages først en måned efter fødslen. CYP2C9-aktivitet ændres ikke gennem hele livet. CYP2C9 metaboliserer forskellige lægemidler. CYP2C9 er det vigtigste metaboliske enzym

mange NSAID'er, herunder selektive cyclooxygenase-2-hæmmere, angiotensinreceptorhæmmere (losartan og irbesartan), hypoglykæmiske lægemidler (sulfonylurinstofderivater), phenytoin (diphenin ♠), indirekte antikoagulantia (warfarin 1, acenocoumarol 23).

Det skal bemærkes, at CYP2C9 har "stereoselektivitet" og metaboliserer hovedsageligt S-warfarin og S-acenocoumarol, mens biotransformationen af ​​R-warfarin og R-acenocoumarol sker ved hjælp af andre cytokrom P-450 isoenzymer: CYP1A2, CYP3A4. CYP2C9-inducere er rifampicin og barbiturater. Det skal bemærkes, at næsten alle sulfonamid-antibakterielle lægemidler hæmmer CYP2C9. Men en specifik hæmmer af CYP2C9, sulfafenazol r. Echinacea purpurea-ekstrakt har vist sig at hæmme CYP2C9 i undersøgelser in vitro og in vivo, og hydrolyseret sojaekstrakt (på grund af isoflavonerne indeholdt i det) hæmmer dette isoenzym in vitro. Den kombinerede brug af LS-substrater af CYP2C9 med dets inhibitorer fører til hæmning af metabolismen af ​​substrater. Som følge heraf kan uønskede lægemiddelreaktioner af CYP2C9-substrater (op til forgiftning) forekomme. For eksempel fører den kombinerede brug af warfarin (CYP2C9-substrat) med sulfa-lægemidler (CYP2C9-hæmmere) til en stigning i den antikoagulerende virkning af warfarin. Det er derfor, når man kombinerer warfarin med sulfonamider, anbefales det at udføre streng (mindst 1-2 gange om ugen) kontrol af det internationale normaliserede forhold. CYP2C9 har en genetisk polymorfi. "Langsomme" allelvarianter af CYP2C9*2 og CYP2C9*3 er enkeltnukleotidpolymorfier af CYP2C9-genet, som i øjeblikket er mest fuldstændigt undersøgt. Bærere af CYP2C9*2 og CYP2C9*3 allelvarianter har et fald i CYP2C9 aktivitet; dette fører til et fald i hastigheden af ​​biotransformation af lægemidler metaboliseret af dette isoenzym og til en stigning i deres plasmakoncentration

1 Warfarin er en racemisk blanding af isomerer: S-warfarin og R-vafrarin. Det skal bemærkes, at S-warfarin har en større antikoagulerende aktivitet.

2 Acenocoumarol er en racematisk blanding af isomerer: S-acenocoumarol og R-acenocoumarol. Men i modsætning til warfarin har disse to isomerer den samme antikoagulerende aktivitet.

3 Fluvastatin er det eneste lægemiddel fra gruppen af ​​lipidsænkende lægemidler, HMG-CoA-reduktasehæmmere, hvis metabolisme sker med deltagelse af CYP2C9, og ikke CYP3A4. Samtidig metaboliserer CYP2C9 begge fluvastatinisomerer: den aktive (+)-3R,5S-enantiomer og den inaktive (-)-3S,5R-enantiomer.

blod. Derfor er heterozygoter (CYP2C9*1/*2, CYP2C9*1/*3) og homozygoter (CYP2C9*2/*2, CYP2C9*3/*3, CYP2C9*2/*3) "langsomme" CYP2C9-metabolisatorer. Så det er i denne kategori af patienter (bærere af de anførte allelvarianter af CYP2C9-genet), at bivirkninger oftest observeres ved brug af lægemidler, der metaboliseres under påvirkning af CYP2C9 (indirekte antikoagulantia, NSAID'er, orale hypoglykæmiske lægemidler - sulfonylurinstofderivater).

Cytokrom P-450 isoenzym 2C18 (CYP2C18) findes hovedsageligt i leveren. CYP2Cl8 er fraværende fra fosterets lever og opdages først en måned efter fødslen. CYP2Cl8-aktivitet ændres ikke gennem hele livet. CYP2Cl8 yder et vist bidrag til stofskiftet af lægemidler som naproxen, omeprazol, piroxicam, propranolol, isotretinoin (retinsyre) og warfarin.

Cytokrom P-450 isoenzym 2C19 (CYP2C19) er det vigtigste enzym i metabolismen af ​​protonpumpehæmmere. Samtidig har metabolismen af ​​individuelle lægemidler fra gruppen af ​​protonpumpehæmmere sine egne karakteristika. Omeprazol viste sig således at have to metaboliske veje.

Under virkningen af ​​CYP2C19 omdannes omeprazol til hydroxyomeprazol. Under virkningen af ​​CYP3A4 omdannes hydroxyomeprazol til omeprazol, hydroxysulfon.

Under virkningen af ​​CYP3A4 omdannes omeprazol til omeprazolsulfid og omeprazolsulfon. Under påvirkning af CYP2C19 omdannes omeprazolsulfid og omeprazolsulfon til omeprazolhydroxysulfon.

Uafhængigt af den biologiske transformationsvej er den endelige metabolit af omeprazol omeprazol-hydroxysulfon. Det skal dog bemærkes, at disse metaboliske veje primært er karakteristiske for R-isomeren af ​​omeprazol (S-isomeren undergår biotransformation i meget mindre grad). Forståelsen af ​​dette fænomen tillod skabelsen af ​​esoprazol p - et lægemiddel, der repræsenterer S-isomeren af ​​omeprazol (hæmmere og inducere af CYP2C19, såvel som den genetiske polymorfi af dette isoenzym, påvirker i mindre grad farmakokinetikken af ​​esoprazol p).

Metabolismen af ​​lansoprazol er identisk med omeprazols. Rabeprazol metaboliseres via CYP2C19 og CYP3A4 til henholdsvis dimethylrabeprazol og rabeprazolsulfon.

CYP2C19 er involveret i metabolismen af ​​tamoxifen, phenytoin, ticlopidin, psykotrope lægemidler såsom tricykliske antidepressiva, diazepam og nogle barbiturater.

CYP2C19 er karakteriseret ved genetisk polymorfi. Langsomme CYP2Cl9-metabolisatorer er bærere af "langsomme" allelvarianter. Brugen af ​​lægemidler, der er substrater for dette isoenzym i langsomme CYP2CL9-metabolisatorer, fører til hyppigere forekomst af bivirkninger, især ved brug af lægemidler med en snæver terapeutisk breddegrad: tricykliske antidepressiva, diazepam, nogle barbiturater (mephobarbital, hexobarbital). Imidlertid er det største antal undersøgelser afsat til effekten af ​​CYP2C19-genpolymorfi på farmakokinetikken og farmakodynamikken af ​​protonpumpehæmmerblokkere. Som vist af farmakokinetiske undersøgelser udført med deltagelse af raske frivillige, er området under den farmakokinetiske kurve, værdierne for den maksimale koncentration af omeprazol, lansoprazol og rabeprazol signifikant højere hos heterozygoter og især hos homozygoter for "langsom" allel. varianter af CYP2C19-genet. Derudover blev der observeret en mere udtalt undertrykkelse af mavesekretion ved brug af omeprazol, lansoprazol, rabeprazol hos patienter (heterozygoter og homozygoter for "langsomme" allele varianter af CYP2C19), der led af mavesår og refluks-øsofagitis. Hyppigheden af ​​bivirkninger med protonpumpehæmmere afhænger dog ikke af CYP2C19-genotypen. Eksisterende data tyder på, at lavere doser af protonpumpehæmmere er nødvendige for at opnå "målrettet" suppression af mavesekretion i heterozygoter og homozygoter for "langsomme" allelvarianter af CYP2C19-genet.

Cytochrom P-450 underfamilie CYPIID

Cytokrom P-450 CYPIID-underfamilien inkluderer et enkelt isoenzym, 2D6 (CYP2D6).

Cytokrom P-450 2D6 isoenzymet (CYP2D6) findes hovedsageligt i leveren. CYP2D6 metaboliserer omkring 20 % af alle kendte lægemidler, inklusive antipsykotika, antidepressiva, beroligende midler og β-blokkere. Bevist: CYP2D6 er det vigtigste enzym i biotransformation og tricyklisk antidepressiv amitriptylin. Undersøgelser har dog vist, at en lille del af amitriptylin også metaboliseres af andre cytokrom P-450 isoenzymer (CYP2C19, CYP2C9, CYP3A4) til inaktive metabolitter. Debrisoquin p, dextromethorphan og spartein er markørsubstrater, der anvendes til fænotyping af 2D6-isoenzymet. CYP2D6 har i modsætning til andre cytochrom P-450 isoenzymer ikke inducere.

CYP2D6-genet har en polymorfi. Tilbage i 1977 gjorde Iddle og Mahgoub opmærksom på forskellen i den hypotensive effekt hos patienter med arteriel hypertension, som brugte debrisoquin p (et lægemiddel fra gruppen af ​​α-blokkere). Samtidig blev der formuleret en antagelse om forskellen i hastigheden af ​​metabolisme (hydroxylering) af debrisoquin p hos forskellige individer. Hos de "langsomme" metabolisatorer af debrisoquin p blev den største sværhedsgrad af den hypotensive virkning af dette lægemiddel registreret. Senere blev det bevist, at hos "langsomme" metabolisatorer af debrisoquin p, er metabolismen af ​​nogle andre lægemidler, herunder phenacetin, nortriptylin p, phenformin p, spartein, encainid p, propranolol, guanoxan p og amitriptylin, også bremset. Som yderligere undersøgelser har vist, er "langsomme" CYP2D6-metabolisatorer bærere (både homozygoter og heterozygoter) af funktionelt defekte allelvarianter af CYP2D6-genet. Resultatet af disse muligheder - Fravær Syntese CYP2D6 (allelic variant CYP2D6X5), syntese af et inaktivt protein (alleliske variationer CYP2D6X3, CYP2D6X4, CYP2D6X6, CYP2D6X7, CYP2D6X8, CYP2D6X14, CYP2D6X15, CYP2D6X19, CYP2D6X20), med reduceret aktivitetssyntese defekt protein (varianter CYP2D6x9, CYP2D6x10, CYP2D6x17,

CYP2D6x18, CYP2D6x36). Hvert år vokser antallet af fundne allelvarianter af CYP2D6-genet (deres transport fører til en ændring i aktiviteten af ​​CYP2D6). Men selv Saxena (1994) påpegede, at 95% af alle "langsomme" metabolisatorer for CYP2D6 er bærere af CYP2D6x3, CYP2D6x4, CYP2D6x5 varianterne, andre varianter findes meget sjældnere. Ifølge Rau et al. (2004) er hyppigheden af ​​den CYP2D6x4 allelvariant blandt patienter, der oplevede bivirkninger, mens de tog tricykliske antidepressiva (arteriel hypotension, sedation, tremor, kardiotoksicitet) næsten 3 gange (20 %) højere end hos patienter behandlet uden komplikationer. registreret med disse lægemidler (7%). En lignende effekt af CYP2D6 genetisk polymorfi blev også fundet på farmakokinetikken og farmakodynamikken af ​​antipsykotika, som følge heraf blev der påvist associationer mellem transporten af ​​nogle allele varianter af CYP2D6 genet og udviklingen af ​​ekstrapyramidale lidelser induceret af antipsykotika.

Imidlertid kan transporten af ​​"langsomme" allelvarianter af CYP2D6-genet være ledsaget ikke kun af en stigning i risikoen for at udvikle bivirkninger ved brug af lægemidlet.

rotter metaboliseret af dette isoenzym. Hvis lægemidlet er et prodrug, og den aktive metabolit dannes præcist under påvirkning af CYP2D6, bemærker bærerne af "langsomme" allelvarianter lægemidlets lave effektivitet. Så hos bærere af "langsomme" allelvarianter af CYP2D6-genet registreres en mindre udtalt analgetisk effekt af codein. Dette fænomen forklares ved et fald i O-demethylering af codein (under denne proces dannes morfin). Den smertestillende effekt af tramadol skyldes også den aktive metabolit O-demethyltramadol (dannet under påvirkning af CYP2D6). Bærere af "langsomme" allele varianter af CYP2D6-genet har et signifikant fald i syntesen af ​​O-demethyltramadol; dette kan føre til en utilstrækkelig analgetisk effekt (svarende til de processer, der opstår ved brug af kodein). Eksempelvis har Stamer et al. (2003), efter at have undersøgt den smertestillende effekt af tramadol hos 300 patienter, der gennemgik abdominal kirurgi, fandt de, at homozygoter for "langsomme" allele varianter af CYP2D6-genet ikke "reagerede" på tramadolbehandling 2 gange oftere end patienter, der ikke bar. disse alleler (henholdsvis 46,7 % mod 21,6 %, p=0,005).

I øjeblikket er der udført mange undersøgelser af effekten af ​​CYP2D6 genetisk polymorfi på farmakokinetikken og farmakodynamikken af ​​β-blokkere. Resultaterne af disse undersøgelser er af klinisk betydning for individualiseringen af ​​farmakoterapi af denne gruppe lægemidler.

Cytokrom P-450 underfamilie CYPIIB

Af isoenzymer af cytochrom IIE-underfamilien spiller cytochrom P-450 2E1 isoenzymet den vigtigste rolle i lægemiddelmetabolisme. En fælles egenskab for CYPIIE-underfamiliens isoenzymer er evnen til at inducere under påvirkning af ethanol. Det er grunden til, at det andet navn på CYPIIE-underfamilien er ethanol-inducerbare cytochromer.

Cytokrom P-450 2E1 isoenzymet (CYP2E1) findes i leveren hos voksne. CYP2E1 tegner sig for omkring 7% af alle cytochrom P-450 isoenzymer. CYP2E1 substrater - en lille mængde lægemidler, såvel som nogle andre xenobiotika: ethanol, nitrosaminer, "små" aromatiske kulbrinter såsom benzen og anilin, alifatiske chlorcarbonhydrider. CYP2E1 katalyserer omdannelsen af ​​dapson til hydroxylamindapson, n1-demethylering og N7-demethylering af koffein, dehalogenering af chlorfluorcarboner og inhalationsanæstetika (halothan) og nogle andre reaktioner.

CYP2E1 katalyserer sammen med CYP1A2 den vigtige omdannelse af paracetamol (acetaminophen) til N-acetylbenzoquinon imin, som har en potent hepatotoksisk effekt. Der er tegn på involvering af cytochrom CYP2E1 i vandogenese. For eksempel er CYP2E1 kendt for at være det vigtigste cytochrom P-450 isoenzym, der oxiderer low-density lipoprotein (LDL) kolesterol. Cytokromer og andre isoenzymer af cytochrom P-450 samt 15-lipoxygenase og NADP-H-oxidase deltager også i processen med LDL-oxidation. Oxidationsprodukter: 7a-hydroxycholesterol, 7β-hydroxycholesterol, 5β-6β-epoxycholesterol, 5α-6β-epoxycholesterol, 7-ketocholesterol, 26-hydroxycholesterol. Processen med LDL-oxidation forekommer i endoteliocytter, glatte muskler i blodkar, makrofager. Oxideret LDL stimulerer dannelsen af ​​skumceller og bidrager dermed til dannelsen af ​​aterosklerotiske plaques.

Cytokrom P-450 underfamilie CYPIIIA

Cytokrom P-450 CYPIIIA-underfamilien omfatter fire isoenzymer: 3A3, 3A4, 3A5 og 3A7. Subfamilie IIIA-cytokromer står for 30 % af alle cytokrom P-450 isoenzymer i leveren og 70 % af alle isoenzymer i fordøjelseskanalens væg. Samtidig er isoenzymet 3A4 (CYP3A4) overvejende lokaliseret i leveren, og isoenzymerne 3A3 (CYP3A3) og 3A5 (CYP3A5) er placeret i mave- og tarmvæggene. Isoenzym 3A7 (CYP3A7) findes kun i fosterets lever. Af IIIA-underfamiliens isoenzymer spiller CYP3A4 den vigtigste rolle i lægemiddelmetabolismen.

Cytokrom P-450 3A4 isoenzymet (CYP3A4) metaboliserer omkring 60 % af alle kendte lægemidler, herunder langsomme calciumkanalblokkere, makrolidantibiotika, nogle antiarytmika, statiner (lovastatin, simvastatin, atorvastatin), clopidogrel 1 og andre lægemidler.

CYP3A4 katalyserer 6β-hydroxylering af endogene steroider, herunder testosteron, progesteron og cortisol p. Markørsubstrater til bestemmelse af CYP3A4-aktivitet er dapson, erythromycin, nifedipin, lidocain, testosteron og cortisol p.

Metabolisme af lidocain sker i hepatocytter, hvor monoethylglycin xylidid (MEGX) dannes via oxidativ N-deethylering af CYP3A4.

1 Clopidogrel er et prodrug, under virkningen af ​​CYP3A4 omdannes det til en aktiv metabolit med trombocythæmmende virkning.

Bestemmelse af CYP3A4-aktivitet ved hjælp af MEGX (lidokainmetabolit) er den mest følsomme og specifikke test til at vurdere leverens funktionelle tilstand ved akutte og kroniske leversygdomme såvel som ved systemisk inflammatorisk responssyndrom (sepsis). Ved skrumpelever korrelerer koncentrationen af ​​MEGX med sygdommens prognose.

I litteraturen er der data om den intraspecifikke variabilitet af lægemiddelmetabolisme under påvirkning af CYP3A4. Molekylært bevis for en CYP3A4 genetisk polymorfi er dog først for nylig dukket op. Så A. Lemoin et al. (1996) beskrev et tilfælde af forgiftning med tacrolimus (CYP3A4-substrat) hos en patient efter levertransplantation (CYP3A4-aktivitet kunne ikke påvises i leverceller). Kun efter behandling af transplanterede leverceller med glukokortikoider (CYP3A4-inducere) kan CYP3A4-aktivitet bestemmes. Der er en antagelse om, at en krænkelse af ekspressionen af ​​transkriptionsfaktorer af genet, der koder for CYP3A4, er årsagen til variabiliteten i metabolismen af ​​dette cytochrom.

Cytokrom P-450 3A5 isoenzymet (CYP3A5) kan ifølge nyere data spille en væsentlig rolle i metabolismen af ​​visse lægemidler. Det skal bemærkes, at CYP3A5 udtrykkes i leveren hos 10-30 % af voksne. Hos disse individer varierer bidraget fra CYP3A5 til aktiviteten af ​​alle isoenzymer i IIIA-underfamilien fra 33 (hos europæere) til 60 % (hos afroamerikanere). Undersøgelser har vist, at under påvirkning af CYP3A5 forekommer biotransformationsprocesserne af de lægemidler, der traditionelt betragtes som substrater for CYP3A4. Det skal bemærkes, at CYP3A4-inducere og -hæmmere har en lignende effekt på CYP3A5. Aktiviteten af ​​CYP3A5 hos forskellige individer varierer mere end 30 gange. Forskelle i CYP3A5-aktivitet blev først beskrevet af Paulussen et al. (2000): de så på in vitro signifikante forskelle i metabolismehastigheden af ​​midazolam under påvirkning af CYP3A5.

Dihydropyrimidin dehydrogenase

Den fysiologiske funktion af dihydropyrimidindehydrogenase (DPDH) - reduktionen af ​​uracil og thymidin - er den første reaktion i tretrinsmetabolismen af ​​disse forbindelser til β-alanin. Derudover er DPDH det vigtigste enzym, der metaboliserer 5-fluorouracil. Dette lægemiddel bruges som en del af kombineret kemoterapi til kræft i bryst, æggestokke, spiserør, mave, tyktarm og endetarm, lever, livmoderhals, vulva. Også

5-fluorouracil bruges til behandling af kræft i blæren, prostata, tumorer i hovedet, halsen, spytkirtlerne, binyrerne, bugspytkirtlen. På nuværende tidspunkt er aminosyresekvensen og antallet af aminosyrerester (1025 i alt), der udgør DPDH, kendt; enzymets molekylvægt er 111 kD. DPDH-genet lokaliseret på kromosom 1 (locus 1p22) blev identificeret. Cytoplasmaet af celler i forskellige væv og organer indeholder DPDH, især en stor mængde af enzymet findes i leverceller, monocytter, lymfocytter, granulocytter og blodplader. DPDH-aktivitet blev dog ikke observeret i erytrocytter (Van Kuilenburg et al., 1999). Siden midten af ​​1980'erne har der været rapporter om alvorlige komplikationer som følge af brugen af ​​5-fluorouracil (årsagen til komplikationerne er den arvelige lave aktivitet af DPDH). Som vist af Diasio et al. (1988), nedarves lav DPDH-aktivitet på en autosomal recessiv måde. DPDH er således et enzym med genetisk polymorfi. I fremtiden vil metoderne til fænotyping og genotypebestemmelse af DPDH tilsyneladende blive introduceret i onkologisk praksis for at sikre sikkerheden ved kemoterapi med 5-fluorouracil.

5.4. ENZYMER AF II-FASEN AF BIOTRANSFORMATION AF LÆGEMIDLER

Glucuronyltransferase

Glukuronidering er den vigtigste fase II-reaktion i lægemiddelmetabolismen. Glukuronering er tilsætning (konjugering) af uridin-diphosphat-glucuronsyre (UDP-glucuronsyre) til et substrat. Denne reaktion katalyseres af en superfamilie af enzymer kaldet "UDP-glucuronyltransferaser" og omtales som UGT. Superfamilien af ​​UDP-glucuronyltransferaser omfatter to familier og mere end tyve isoenzymer lokaliseret i det endoplasmatiske cellesystem. De katalyserer glucuronidering af et stort antal xenobiotika, herunder lægemidler og deres metabolitter, pesticider og kræftfremkaldende stoffer. Forbindelser, der gennemgår glucuronidering, omfatter ethere og estere; forbindelser indeholdende carboxyl-, carbomoyl-, thiol- og carbonylgrupper samt nitrogrupper. Glukuronidering

fører til en stigning i polariteten af ​​kemiske forbindelser, hvilket letter deres opløselighed i vand og eliminering. UDP-glucuronyltransferaser findes i alle hvirveldyr, fra fisk til mennesker. I kroppen hos nyfødte registreres en lav aktivitet af UDP-glucuronyltransferaser, men efter 1-3 måneders levetid kan aktiviteten af ​​disse enzymer sammenlignes med aktiviteten hos voksne. UDP-glucuronyltransferaser findes i leveren, tarmene, lungerne, hjernen, lugteepitelet, nyrerne, men leveren er det vigtigste organ, hvori glukuronidering finder sted. Graden af ​​ekspression af forskellige isoenzymer af UDP-glucuronyltransferase i organer er ikke den samme. Isoenzymet af UDP-glucuronyltransferase UGT1A1, som katalyserer reaktionen af ​​bilirubin glucuronidering, udtrykkes således hovedsageligt i leveren, men ikke i nyrerne. UDP-glucuronyltransferase-isoenzymer UGT1A6 og UGT1A9, der er ansvarlige for phenol-glucuronidering, udtrykkes på samme måde i lever og nyrer. Som nævnt ovenfor er superfamilien af ​​UDP-glucuronyltransferaser ifølge identiteten af ​​aminosyresammensætningen opdelt i to familier: UGT1 og UGT2. Isoenzymer af UGT1-familien er ens i aminosyresammensætning med 62-80%, og isoenzymer af UGT2-familien - med 57-93%. Isoenzymer, der er en del af de humane UDP-glucuronyltransferase-familier, såvel som lokaliseringen af ​​gener og markørsubstrater for isoenzymer til fænotyping, er præsenteret i tabellen (tabel 5-7).

Den fysiologiske funktion af UDP-glucuronyltransferaser er glukuronidering af endogene forbindelser. Produktet af hæmkatabolisme, bilirubin, er det bedst undersøgte endogene substrat for UDP-glucuronyltransferase. Glukuronidering af bilirubin forhindrer akkumulering af toksisk fri bilirubin. I dette tilfælde udskilles bilirubin i galden i form af monoglucuronider og diglucuronider. En anden fysiologisk funktion af UDP-glucuronyltransferase er deltagelse i hormonmetabolisme. Thyroxin og triiodothyronin gennemgår således glukuronidering i leveren og udskilles i form af glucuronider med galde. UDP-glucuronyltransferaser er også involveret i metabolismen af ​​steroidhormoner, galdesyrer og retinoider, men disse reaktioner er i øjeblikket ikke godt forstået.

Lægemidler af forskellige klasser gennemgår glukuronidering, mange af dem har en snæver terapeutisk breddegrad, for eksempel morfin og chloramphenicol (Tabel 5-8).

Tabel 5-7. Sammensætning af humane UDP-glucuronyltransferasefamilier, genlokalisering og markørsubstrater af isoenzymer

Tabel 5-8. Lægemidler, metabolitter og xenobiotika, der gennemgår glucuronidering af forskellige isoenzymer af UDP-glucuronyltransferase

Slut på tabel 5-8

Lægemidler (repræsentanter for forskellige kemiske grupper), der gennemgår glucuronidering

Fenoler: propofol, acetaminophen, naloxon.

Alkoholer: chloramphenicol, kodein, oxazepam.

Alifatiske aminer: ciclopiroxolamin p, lamotrigin, amitriptylin.

Carboxylsyrer: ferpazon p, phenylbutazon, sulfinpyrazon.

Carboxylsyrer: naproxen, somepiral p, ketoprofen. Forbindelser gennemgår således glucuronidering

indeholdende forskellige funktionelle grupper, der fungerer som acceptorer for UDP-glucuronsyre. Som nævnt ovenfor, som et resultat af glucuronidering, dannes polære inaktive metabolitter, som let udskilles fra kroppen. Der er dog et eksempel, hvor en aktiv metabolit dannes som følge af glukuronidering. Glukuronidering af morfin fører til dannelsen af ​​morfin-6-glucuronid, som har en betydelig smertestillende effekt og er mindre tilbøjelig end morfin til at forårsage kvalme og opkastning. Glukuronidering kan også bidrage til den biologiske aktivering af kræftfremkaldende stoffer. Kræftfremkaldende glucuronider omfatter 4-aminobiphenyl-N-glucuronid, N-acetylbenzidin-N-glucuronid, 4-((hydroxymethyl)-nitrosoamino)-1-(3-pyridyl)-1-butanon O-glucuronid.

Eksistensen af ​​arvelige forstyrrelser af bilirubin glucuronidering har længe været kendt. Disse omfatter Gilberts syndrom og Crigler-Najjar syndrom. Gilberts syndrom er en arvelig sygdom, der nedarves på en autosomal recessiv måde. Forekomsten af ​​Gilberts syndrom blandt befolkningen er 1-5%. Årsagen til udviklingen af ​​denne sygdom er punktmutationer (normalt substitutioner i nukleotidsekvensen) i UGT1-genet. I dette tilfælde dannes UDP-glucuronyltransferase, som er karakteriseret ved lav aktivitet (25-30% af det normale niveau). Ændringer i glukuronidering af lægemidler hos patienter med Gilberts syndrom er kun lidt undersøgt. Der er tegn på nedsat clearance af tolbutamid, paracetamol (acetaminophen ♠) og rifampin p hos patienter med Gilberts syndrom. Vi undersøgte hyppigheden af ​​bivirkninger af det nye cytotoksiske lægemiddel irinotecan hos patienter, der lider af både kolorektal cancer og Gilberts syndrom og hos patienter med kolorektal cancer. Irinotecan (STR-11) er et nyt højeffektivt lægemiddel, der har en cytostatisk effekt, hæmmer topoisomerase I og anvendes ved tyktarmskræft i nærvær af resistens over for fluorouracil. Irinotecan i leveren, under påvirkning af carboxyesteraser, omdannes

Xia i den aktive metabolit 7-ethyl-10-hydroxycamptothekin (SN-38). Hovedvejen for SN-38-metabolisme er glukuronidering med UGT1A1. I løbet af undersøgelserne blev bivirkningerne af irinotecan (især diarré) registreret signifikant hyppigere hos patienter med Gilberts syndrom. Forskere har bevist, at transporten af ​​allelvarianter UGT1A1x1B, UGT1A1x26, UGT1A1x60 er forbundet med en hyppigere udvikling af hyperbilirubinæmi ved brug af irinotecan, mens de registrerer lave værdier af området under den farmakokinetiske kurve for SN-38 glucuronid. I øjeblikket US Food and Drug Administration (Mad- og medicinadministration- FDA) godkendte bestemmelsen af ​​allelvarianter af UGT1A1-genet til valget af irinotecan-dosisregime. Der er data om virkningen af ​​transport af allelvarianter af gener, der koder for andre UGT-isoformer, på farmakokinetikken og farmakodynamikken af ​​forskellige lægemidler.

Acetyltransferaser

Acetylering repræsenterer evolutionært en af ​​de tidligste tilpasningsmekanismer. Acetyleringsreaktionen er nødvendig for syntesen af ​​fedtsyrer, steroider og Krebs-cyklussens funktion. En vigtig funktion af acetylering er metabolismen (biotransformation) af xenobiotika: lægemidler, husholdnings- og industrigifte. Acetyleringsprocesser påvirkes af N-acetyltransferase såvel som coenzym A. Styringen af ​​intensiteten af ​​acetylering i menneskekroppen sker med deltagelse af β 2 -adrenerge receptorer og afhænger af metaboliske reserver (pantothensyre, pyridoxin, thiamin, liposyre) syre *) og genotype. Derudover afhænger intensiteten af ​​acetylering af den funktionelle tilstand af leveren og andre organer, der indeholder N-acetyltransferase (selvom acetylering, ligesom andre fase II-reaktioner, ikke ændrer sig meget ved leversygdomme). I mellemtiden forekommer acetylering af lægemidler og andre xenobiotika hovedsageligt i leveren. To N-acetyltransferase-isoenzymer er blevet isoleret: N-acetyltransferase 1 (NAT1) og N-acetyltransferase 2 (NAT2). NAT1 acetylerer et lille antal arylaminer og har ingen genetisk polymorfi. Det vigtigste acetyleringsenzym er således NAT2. NAT2-genet er placeret på kromosom 8 (lokus 8p23.1, 8p23.2 og 8p23.3). NAT2 acetylerer forskellige lægemidler, herunder isoniazid og sulfonamider (tabel 5-9).

Tabel 5-9. Acetylerede lægemidler

Den vigtigste egenskab ved NAT2 er genetisk polymorfi. Acetyleringspolymorfien blev først beskrevet af Evans i 1960'erne; han isolerede de langsomme og hurtige acetylatorer af isoniazid. Det blev også bemærket, at i "langsomme" acetylatorer, på grund af akkumulering (kumulering) af isoniazid, forekommer polyneuritis oftere. Så i "langsomme" acetylatorer er halveringstiden for isoniazid 3 timer, mens den i "hurtige" acetylatorer er 1,5 time Udviklingen af ​​polyneuritis skyldes påvirkningen af ​​isoniazid: lægemidlet hæmmer overgangen af ​​pyridoxin (vitamin B 6) til det aktive coenzym til myelinsyntese. Det blev antaget, at brugen af ​​isoniazid i "hurtige" acetylatorer er mere tilbøjelige til at føre til udvikling af en hepatotoksisk effekt på grund af den mere intense dannelse af acetylhydrazin, men denne antagelse har ikke fået praktisk bekræftelse. Den individuelle acetyleringshastighed påvirker ikke det daglige doseringsregime signifikant, men kan reducere effektiviteten af ​​behandlingen med intermitterende brug af isoniazid. Efter at have analyseret resultaterne af isoniazidbehandling af 744 patienter med tuberkulose, viste det sig, at de "langsomme" acetylatorer lukker hulrummene i lungerne hurtigere. Som en undersøgelse udført af Sunahara i 1963 viste, er "langsomme" acetylatorer homozygoter for den "langsomme" NAT2-allel, og "hurtige" metabolisatorer er homozygoter eller heterozygoter for den "hurtige" NAT2-allel. I 1964 offentliggjorde Evans beviser for, at acetyleringspolymorfi ikke kun er karakteristisk for isoniazid, men også for hydralazin og sulfonamider. Så tilstedeværelsen af ​​acetyl-

undersøgelser er også blevet bevist for andre lægemidler. Brugen af ​​procainamid og hydralazin i "langsomme" acetylatorer forårsager leverskader (hepatotoksicitet) meget oftere, derfor er disse lægemidler også karakteriseret ved acetyleringspolymorfi. I tilfælde af dapson (som også undergår acetylering) blev der dog ikke fundet nogen forskel i forekomsten af ​​lupus-lignende syndrom ved brug af dette lægemiddel med "langsomme" og "hurtige" acetylatorer. Forekomsten af ​​"langsomme" acetylatorer varierer fra 10-15% blandt japanere og kinesere til 50% blandt kaukasiere. Først i slutningen af ​​1980'erne begyndte de at identificere alleliske varianter af NAT2-genet, hvis transport forårsager langsom acetylering. I øjeblikket er omkring 20 mutante alleler af NAT2-genet kendt. Alle disse allelvarianter nedarves på en autosomal recessiv måde.

Typen af ​​acetylering bestemmes ved hjælp af NAT2-fænotyping og genotypemetoder. Dapson, isoniazid og sulfadimin (sulfadimezin *) bruges som markørsubstrater til acetylering. Forholdet mellem koncentrationen af ​​monoacetyldapson og koncentrationen af ​​dapson mindre end 0,35 i blodplasma 6 timer efter administrationen af ​​lægemidlet er typisk for "langsomme" acetylatorer og mere end 0,35 - for "hurtige" acetylatorer. Hvis sulfadimin anvendes som et markørsubstrat, så indikerer tilstedeværelsen af ​​mindre end 25 % sulfadimin i blodplasma (analysen udføres efter 6 timer) og mindre end 70 % i urinen (opsamlet 5-6 timer efter administration af lægemidlet) "langsom" acetyleringsfænotype.

Thiopurin S-methyltransferase

Thiopurin S-methyltransferase (TPMT) er et enzym, der katalyserer reaktionen af ​​S-methylering af thiopurinderivater - hovedvejen for metabolisering af cytostatiske stoffer fra gruppen af ​​purinantagonister: 6-mercaptopurin, 6-thioguanin, azathioprin. 6-mercaptopurin bruges som en del af kombineret kemoterapi til myeloid og lymfoblastisk leukæmi, kronisk myeloid leukæmi, lymfosarkom og bløddelssarkom. Ved akut leukæmi anvendes normalt 6-thioguanin. På nuværende tidspunkt er aminosyresekvensen og antallet af aminosyrerester, der udgør TPMT, kendt - 245. Molekylvægten af ​​TPMT er 28 kDa. TPMT-genet lokaliseret på kromosom 6 (locus 6q22.3) blev også identificeret. TPMT er placeret i cytoplasmaet af hæmatopoietiske celler.

I 1980 undersøgte Weinshiboum TPMT-aktivitet hos 298 raske frivillige og fandt signifikante forskelle i TPMT-aktivitet hos mennesker: 88,6% af de undersøgte havde høj TPMT-aktivitet, 11,1% mellemliggende. Lav TPMT-aktivitet (eller fuldstændig fravær af enzymaktivitet) blev registreret hos 0,3 % af de undersøgte frivillige. Således blev den genetiske polymorfi af TPMT beskrevet for første gang. Som vist af senere undersøgelser er personer med lav TPMT-aktivitet karakteriseret ved øget følsomhed over for 6-mercaptopurin, 6-thioguanin og azathioprin; samtidig udvikles livstruende hæmatotoksiske (leukopeni, trombocytopeni, anæmi) og hepatotoksiske komplikationer. Under forhold med lav TPMT-aktivitet følger metabolismen af ​​6-mercaptopurin en alternativ vej - til den meget toksiske forbindelse 6-thioguanin-nukleotid. Lennard et al. (1990) undersøgte plasmakoncentration af 6-thioguanin-nukleotid og TPMT-aktivitet i erytrocytter hos 95 børn behandlet med 6-mercaptopurin til akut lymfatisk leukæmi. Forfatterne fandt, at jo lavere aktiviteten af ​​TPMT er, jo højere er koncentrationen af ​​6-TGN i blodplasma og desto mere udtalte er bivirkningerne af 6-mercaptopurin. Det er nu blevet bevist, at lav TPMT-aktivitet nedarves på en autosomal recessiv måde, med lav TPMT-aktivitet registreret i homozygoter og mellemliggende i heterozygoter. Genetiske undersøgelser i de senere år, udført ved polymerase-kædereaktionsmetoden, gjorde det muligt at påvise mutationer i TPMT-genet, som bestemmer den lave aktivitet af dette enzym. Sikre doser af 6-mercaptopurin: med høj TPMT-aktivitet (normal genotype), 500 mg/(m 2 × dag), med mellemliggende TPMT-aktivitet (heterozygoter) - 400 mg/(m 2 × dag), med langsom aktivitet TRMT (homozygoter) ) - 50 mg / (m 2 x dag).

Sulfotransferaser

Sulfatering er reaktionen af ​​addition (konjugation) til substratet af svovlsyreresten med dannelse af svovlsyreestere eller sulfomater. Eksogene forbindelser (hovedsageligt phenoler) og endogene forbindelser (skjoldbruskkirtelhormoner, katekolaminer, nogle steroidhormoner) gennemgår sulfatering i den menneskelige krop. 3"-phosphoadenylsulfat fungerer som et coenzym for sulfateringsreaktionen. Derefter omdannes 3"-phosphoadenylsulfat til adenosin-3",5"-bisphosphonat. Sulferingsreaktionen katalyseres af over-

en familie af enzymer kaldet "sulfotransferaser" (SULT). Sulfotransferaser er lokaliseret i cytosolen. Tre familier er blevet fundet i menneskekroppen. I øjeblikket er omkring 40 sulfotransferase-isoenzymer blevet identificeret. Sulfotransferase-isoenzymer i den menneskelige krop er kodet af mindst 10 gener. Den største rolle i sulfateringen af ​​lægemidler og deres metabolitter tilhører isoenzymer af sulfotransferase familie 1 (SULT1). SULT1A1 og SULT1A3 er de vigtigste isoenzymer i denne familie. SULT1 isoenzymer er lokaliseret hovedsageligt i leveren, såvel som i tyktarmen og tyndtarmen, lungerne, hjernen, milten, placenta og leukocytter. SULT1 isoenzymer har en molekylvægt på omkring 34 kDa og består af 295 aminosyrerester; SULT1 isoenzymgenet er lokaliseret på kromosom 16 (locus 16p11.2). SULT1A1 (termostabil sulfotransferase) katalyserer sulfateringen af ​​"simple phenoler", herunder phenoliske lægemidler (minoxidil r, acetaminophen, morfin, salicylamid, isoprenalin og nogle andre). Det skal bemærkes, at sulfatering af minoxidil p fører til dannelsen af ​​dets aktive metabolit, minoxidilsulfat. SULT1A1 sulfaterer metabolitterne af lidocain: 4-hydroxy-2,6-xylidin(4-hydroxyl) og ropivacain: 3-hydroxyropivacain, 4-hydroxyropivacain, 2-hydroxymethylropivacain. Derudover sulfaterer SULT1A1 17β-estradiol. Markørsubstratet for SULT1A1 er 4-nitrophenol. SULT1A3 (termolabil sulfotransferase) katalyserer sulfateringsreaktionerne af phenoliske monoaminer: dopamin, noradrenalin, serotonin. Markørsubstratet for SULT1A3 er dopamin. Sulfotransferase familie 2 isoenzymer (SULT2) giver sulfatering af dihydroepiandrosteron, epiandrosteron og androsteron. SULT2 isoenzymer er involveret i den biologiske aktivering af kræftfremkaldende stoffer, for eksempel PAH (5-hydroxymethylchrysen, 7,12-dihydroxymethylbenz[a]anthracen), N-hydroxy-2-acetylaminofluoren. Sulfotransferase familie 3 (SULT3) isoenzymer katalyserer N-sulfateringen af ​​acykliske arylaminer.

Epoxid hydrolase

Vandkonjugation spiller en vigtig rolle i afgiftning og biologisk aktivering af et stort antal xenobiotika, såsom arener, alifatiske epoxider, PAH'er, aflotoksin B1. Vandkonjugationsreaktioner katalyseres af et særligt enzym - epoxidhydrolase

(ERNH). Den største mængde af dette enzym findes i leveren. Forskere har isoleret to isoformer af epoxidhydrolase: EPHX1 og EPHX2. EPNH2 består af 534 aminosyrerester, har en molekylvægt på 62 kDa; EPNH2-genet er placeret på kromosom 8 (locus 8p21-p12). EPNH2 er lokaliseret i cytoplasmaet og peroxisomerne; denne epoxidhydrolase-isoform spiller en mindre rolle i xenobiotisk metabolisme. De fleste af vandkonjugationsreaktionerne katalyseres af EPPH1. EPNH1 består af 455 aminosyrerester og har en molekylvægt på 52 kDa. EPRNX1-genet er placeret på kromosom 1 (locus 1q42.1). Betydningen af ​​EPNH1 i vandig konjugation af toksiske metabolitter af medicinske stoffer er stor. Det antikonvulsive phenytoin oxideres af cytochrom P-450 til to metabolitter: parahydroxyleret og dihydrodiol. Disse metabolitter er aktive elektrofile forbindelser, der er i stand til kovalent at binde til cellemakromolekyler; dette fører til celledød, dannelse af mutationer, malignitet og mitotiske defekter. Derudover kan parahydroxyleret og dihydrodiol, der fungerer som haptener, også forårsage immunologiske reaktioner. Gingival hyperplasi såvel som teratogene virkninger - toksiske reaktioner af phenytoin er blevet rapporteret hos dyr. Det er blevet bevist, at disse virkninger skyldes virkningen af ​​phenytoin-metabolitter: parahydroxyleret og dihydrodiol. Som vist af Buecher et al. (1990) er lav EPNH1-aktivitet (mindre end 30% af normal) i amniocytter en alvorlig risikofaktor for udvikling af medfødte føtale anomalier hos kvinder, der tager phenytoin under graviditet. Det er også blevet bevist, at hovedårsagen til faldet i EPNH1-aktivitet er en punktmutation i exon 3 af EPNH1-genet; som følge heraf syntetiseres et defekt enzym (tyrosin i position 113 erstattes af histidin). Mutationen nedarves på en autosomal recessiv måde. Et fald i EPNH1-aktivitet observeres kun hos homozygoter for denne mutante allel. Data om forekomsten af ​​homozygoter og heterozygoter for denne mutation er ikke tilgængelige.

Glutathion transferase

Xenobiotika med forskellige kemiske strukturer gennemgår konjugering med glutathion: epoxider, arenoxider, hydroxylaminer (nogle af dem har en kræftfremkaldende effekt). Blandt medicinske stoffer er ethacrynsyre (uregit ♠) og den hepatotoksiske metabolit af paracetamol (acetaminophen ♠) - N-acetylbenzoquinon imin, konjugeret med glutathion og omdannes

resulterer i en ikke-giftig forbindelse. Som et resultat af konjugationsreaktionen med glutathion dannes cysteinkonjugater, kaldet "thioestere". Glutathionkonjugation katalyseres af glutathion SH-S-transferase (GST) enzymer. Denne gruppe af enzymer er lokaliseret i cytosolen, selvom mikrosomal GST også er blevet beskrevet (men dens rolle i metabolismen af ​​xenobiotika er kun lidt undersøgt). Aktiviteten af ​​GST i humane erytrocytter hos forskellige individer afviger 6 gange, dog er der ingen afhængighed af enzymets aktivitet af køn). Undersøgelser har dog vist, at der er en klar sammenhæng mellem GST-aktivitet hos børn og deres forældre. I henhold til identiteten af ​​aminosyresammensætningen i pattedyr skelnes der mellem 6 GST-klasser: α- (alfa-), μ- (mu-), κ- (kappa-), θ- (theta-), π- (pi -) og σ- (sigma -) GST. I den menneskelige krop udtrykkes hovedsageligt GST'er af μ (GSTM), θ (GSTT og π (GSTP) klasserne. Blandt dem er GST'er af μ klassen, betegnet som GSTM, af største betydning i metabolismen af ​​xenobiotika. I øjeblikket er 5 GSTM isoenzymer blevet isoleret: GSTM1, GSTM2, GSTM3, GSTM4 og GSTM5 GSTM genet er lokaliseret på kromosom 1 (locus 1p13.3) GSTM1 udtrykkes i leveren, nyrerne, binyrerne, mavesækken, mavesækken. isoenzym findes i skeletmuskulatur, myokardium GSTM1 udtrykkes ikke i fosterets lever, fibroblaster, erytrocytter, lymfocytter og blodplader. GSTM2 ("muskel" GSTM) udtrykkes i alle ovennævnte væv (især i muskler), undtagen fibroblaster, erytrocytter , lymfocytter, blodplader og føtal lever. Udtryk af GSTM3 ("hjerne" GSTM) udføres i alle kroppens væv, især i CNS. En vigtig rolle i inaktiveringen af ​​kræftfremkaldende stoffer tilhører GSTM1. Indirekte bekræftelse af dette anses for en signifikant stigning i forekomsten af ​​maligne sygdomme blandt bærere nul-alleler af GSTM1-genet, der mangler GSTM1-ekspression. Harada et al. (1987), efter at have studeret leverprøver taget fra 168 lig, fandt de, at nul-allelen af ​​GSTM1-genet er signifikant mere almindelig hos patienter med hepatokarcinom. Board et al. (1987) fremsatte for første gang en hypotese: i kroppen af ​​bærere af nul-alleler af GSTM1 forekommer inaktivering af nogle elektrofile carcinogener ikke. Ifølge Board et al. (1990) er prævalensen af ​​null GSTM1-allelen blandt den europæiske befolkning 40-45%, mens den blandt repræsentanterne for den negroide race er 60%. Der er tegn på en højere forekomst af lungekræft hos bærere af GSTM1-nul-allelen. Som vist af Zhong et al. (1993)

70 % af patienter med tyktarmskræft er bærere af GSTM1-nullallelen. Et andet GST-isoenzym, der tilhører π-klassen, GSTP1 (hovedsageligt placeret i lever- og blod-hjerne-barrierestrukturer), er involveret i inaktiveringen af ​​pesticider og herbicider, der er meget brugt i landbruget.

5.5. FAKTORER, DER PÅVIRKER LÆGEMIDDELBIOTRANSFORMATION

Genetiske faktorer, der påvirker biotransformationssystemet og lægemiddeltransportører

Genetiske faktorer, der repræsenterer enkeltnukleotidpolymorfismer af gener, der koder for biotransformationsenzymer og lægemiddeltransportører, kan signifikant påvirke lægemidlers farmakokinetik. Interindividuelle forskelle i hastigheden af ​​lægemiddelmetabolisme, som kan vurderes ved forholdet mellem koncentrationen af ​​lægemiddelsubstratet og koncentrationen af ​​dets metabolit i plasma eller urin (metabolisk forhold), gør det muligt at skelne grupper af individer, der adskiller sig i aktivitet af et eller andet metabolisk isoenzym.

"Omfattende" stofskiftere (omfattende stofskifte, EM) - personer med en "normal" metabolisk hastighed af visse lægemidler, som regel homozygoter for den "vilde" allel af genet af det tilsvarende enzym. Størstedelen af ​​befolkningen tilhører gruppen af ​​"omfattende" stofskiftere.

"Langsomme" stofskiftere (dårligt stofskifte, RM) - personer med nedsat metabolisk hastighed af visse lægemidler, som regel homozygoter (med en autosomal recessiv type arv) eller heterozygoter (med en autosomal dominerende type arv) for den "langsomme" allel af genet af den tilsvarende enzym. Hos disse individer sker syntesen af ​​et "defekt" enzym, eller der er slet ingen syntese af et metabolisk enzym. Resultatet er et fald i enzymatisk aktivitet. Finder ofte fuldstændigt fravær af enzymatisk aktivitet. I denne kategori af personer registreres høje satser for forholdet mellem koncentrationen af ​​lægemidlet og koncentrationen af ​​dets metabolit. Som følge heraf, i "langsomme" metabolisatorer, akkumuleres lægemidler i kroppen i høje koncentrationer; dette fører til udviklingen

Tyu udtrykte bivirkninger, op til forgiftning. Det er derfor, sådanne patienter (langsomme metabolisatorer) skal omhyggeligt vælge dosis af lægemidler. "Langsomme" stofskiftere ordineres lavere doser af lægemidler end "aktive". "Overaktive" eller "hurtige" stofskiftere (ultraekstensivt stofskifte, UM) - personer med en øget metabolisk hastighed af visse lægemidler, som regel homozygoter (med en autosomal recessiv type af arv) eller heterozygoter (med en autosomal dominerende type af arv) for den "hurtige" allel af genet af den tilsvarende enzym eller, som oftere observeres, bærende kopier af funktionelle alleler. I denne kategori af personer registreres lave værdier af forholdet mellem koncentrationen af ​​lægemidlet og koncentrationen af ​​dets metabolit. Som følge heraf er koncentrationen af ​​lægemidler i blodplasmaet utilstrækkelig til at opnå en terapeutisk effekt. Sådanne patienter ("overaktive" metabolisatorer) får ordineret højere doser af lægemidler end "aktive" metabolisatorer. Hvis der er en genetisk polymorfi af et eller andet biotransformationsenzym, erhverver fordelingen af ​​individer i henhold til hastigheden af ​​metabolisme af lægemiddelsubstrater af dette enzym en bimodal (hvis der er 2 typer metabolisatorer) eller trimodal (hvis der er 3 typer) af stofskiftere) karakter.

Polymorfi er også karakteristisk for gener, der koder for lægemiddeltransportører, mens lægemidlers farmakokinetik kan variere afhængigt af denne transporters funktion. Den kliniske betydning af de vigtigste biotransformationsenzymer og transportører diskuteres nedenfor.

Induktion og hæmning af biotransformationssystemet og transportører

Induktionen af ​​et biotransformationsenzym eller transportør forstås som en absolut stigning i dets mængde og (eller) aktivitet på grund af virkningen af ​​et bestemt kemisk middel, især et lægemiddel. I tilfælde af biotransformationsenzymer er dette ledsaget af ER-hypertrofi. Både enzymer af fase I (cytokrom P-450 isoenzymer) og fase II af biotransformation (UDP-glucuronyl transferase, etc.), såvel som lægemiddeltransportere (glycoprotein-P, transportere af organiske anioner og kationer) kan gennemgå induktion. Lægemidler, der inducerer biotransformationsenzymer og transportører, har ikke åbenlyse strukturelle ligheder, men de er karakteriseret ved

torne er nogle almindelige træk. Sådanne stoffer er opløselige i fedtstoffer (lipofile); tjener som substrater for enzymerne (som de inducerer) og har oftest en lang halveringstid. Induktionen af ​​biotransformationsenzymer fører til en acceleration af biotransformation og som regel til et fald i farmakologisk aktivitet og følgelig til effektiviteten af ​​lægemidler, der anvendes sammen med induceren. Induktionen af ​​lægemiddeltransportører kan føre til forskellige ændringer i koncentrationen af ​​lægemidler i blodplasmaet, afhængigt af denne transporters funktioner. Forskellige substrater er i stand til at inducere lægog lægemiddeltransportører med forskellig molekylvægt, substratspecificitet, immunokemiske og spektrale karakteristika. Derudover er der betydelige interindividuelle forskelle i intensiteten af ​​induktion af biotransformationsenzymer og lægemiddeltransportere. Den samme inducer kan øge aktiviteten af ​​et enzym eller transportør hos forskellige individer med 15-100 gange.

Hovedtyper af induktion

"Phenobarbital" type induktion - den direkte effekt af induktormolekylet på genets regulatoriske region; dette fører til induktion af biotransformationsenzymet eller lægemiddeltransportøren. Denne mekanisme er mest karakteristisk for autoinduktion. Autoinduktion forstås som en stigning i aktiviteten af ​​et enzym, der metaboliserer et xenobiotikum under indflydelse af selve xenobiotikummet. Autoinduktion betragtes som en adaptiv mekanisme udviklet i løbet af evolutionen til inaktivering af xenobiotika, inklusive dem af planteoprindelse. Så autoinduktion i forhold til cytokromer af underfamilien IIB har hvidløgsphytoncide - dialylsulfid. Barbiturater (inducere af isoenzymer af cytochrom P-450 3A4, 2C9, underfamilie IIB) er typiske autoinducere (blandt medicinske stoffer). Derfor kaldes denne type induktion for "phenobarbital".

"Rifampicin-dexamethason" type - induktionen af ​​cytochrom P-450 isoenzymer 1A1, 3A4, 2B6 og glycoprotein-P medieres af interaktionen af ​​inducermolekylet med specifikke receptorer; receptor, CAR-receptor. I forbindelse med disse receptorer danner LS-inducere et kompleks, som trænger ind i cellekernen, påvirker

Regulatorisk region af et gen. Som et resultat heraf opstår induktionen af ​​lægemidlets biotransformationsenzymet eller transportøren. Ifølge denne mekanisme inducerer rifampiner, glukokortikoider, perikon og nogle andre stoffer cytochrom P-450 isoenzymer og glycoprotein-P. "Ethanol" type - stabilisering af lægemidlets biotransformationsenzymmolekyle på grund af dannelsen af ​​et kompleks med nogle xenobiotika (ethanol, acetone). For eksempel inducerer ethanol cytochrom P-450 isoenzym 2E1 på alle stadier af dets dannelse: fra transkription til translation. Det antages, at den stabiliserende virkning af ethanol er forbundet med dets evne til at aktivere phosphoryleringssystemet i hepatocytter gennem cyklisk AMP. Ifølge denne mekanisme inducerer isoniazid cytochrom P-450 isoenzym 2E1. Processen med induktion af cytochrom P-450 isoenzym 2E1 under sult og diabetes mellitus er forbundet med "ethanol" mekanismen; i dette tilfælde fungerer ketonlegemer som inducere af cytochrom P-450 isoenzym 2E1. Induktion fører til en acceleration af biotransformationen af ​​lægemiddelsubstrater af de tilsvarende enzymer og, som regel, til et fald i deres farmakologiske aktivitet. Blandt induktorerne er rifampicin (inducer af isoenzymer 1A2, 2C9, 2C19, 3A4, 3A5, 3A6, 3A7 af cytochrom P-450; glycoprotein-P) og barbiturater (inducerer af isoenzymer 1A2, 2C6, 42, C 92, 2C6, 42, C) bruges oftest i klinisk praksis. , 3A5, 3A6, 3A7 cytochrom P-450). Det tager flere uger for barbituraters inducerende virkning at udvikle sig. I modsætning til barbiturater virker rifampicin, som en induktor, hurtigt. Effekten af ​​rifampicin kan påvises efter 2-4 dage. Den maksimale effekt af lægemidlet registreres efter 6-10 dage. Induktionen af ​​enzymer eller lægemiddeltransportører forårsaget af rifampicin og barbiturater fører nogle gange til et fald i den farmakologiske effekt af indirekte antikoagulantia (warfarin, acenocoumarol), cyclosporin, glukokortikoider, ketoconazol, theophyllin, quinidin, digoxin og verapamiladin kræver fexofen. doseringsregimet for disse lægemidler, dvs. dosisstigning). Det skal understreges, at når induceren af ​​lægannulleres, bør dosis af det kombinerede lægemiddel reduceres, da dets koncentration i blodplasmaet stiger. Et eksempel på en sådan interaktion kan betragtes som en kombination af indirekte antikoagulantia og phenobarbital. Undersøgelser har vist, at i 14% af tilfældene af blødning under behandlingen

indirekte antikoagulanter udvikles som et resultat af afskaffelsen af ​​lægemidler, der inducerer biotransformationsenzymer.

Nogle forbindelser kan hæmme aktiviteten af ​​biotransformationsenzymer og lægemiddeltransportører. Desuden, med et fald i aktiviteten af ​​enzymer, der metaboliserer lægemidler, er udviklingen af ​​bivirkninger forbundet med den langsigtede cirkulation af disse forbindelser i kroppen mulig. Hæmning af lægemiddeltransportører kan føre til forskellige ændringer i koncentrationen af ​​lægemidler i blodplasma, afhængigt af denne transporters funktioner. Nogle medicinske stoffer er i stand til at hæmme både enzymerne i den første fase af biotransformationen (cytochrom P-450 isoenzymer) og den anden fase af biotransformationen (N-acetyltransferase osv.) såvel som lægemiddeltransportere.

Vigtigste hæmningsmekanismer

Binding til den regulatoriske region af biotransformationsenzymet eller lægemiddeltransportergenet. Ifølge denne mekanisme hæmmes lægunder virkningen af ​​en stor mængde af lægemidlet (cimetidin, fluoxetin, omeprazol, fluorquinoloner, makrolider, sulfonamider osv.).

Nogle lægemidler med høj affinitet (affinitet) for visse cytokrom P-450 isoenzymer (verapamil, nifedipin, isradipin, quinidin) hæmmer biotransformationen af ​​lægemidler med lavere affinitet for disse isoenzymer. Denne mekanisme kaldes kompetitiv metabolisk interaktion.

Direkte inaktivering af cytochrom P-450 isoenzymer (gastoden r). Hæmning af interaktionen af ​​cytochrom P-450 med NADP-N-cytochrom P-450 reduktase (fumarocoumariner af grapefrugt og limejuice).

Et fald i aktiviteten af ​​lægunder virkningen af ​​passende inhibitorer fører til en stigning i plasmakoncentrationen af ​​disse lægemidler (substrater for enzymer). I dette tilfælde forlænges halveringstiden for lægemidler. Alt dette forårsager udvikling af bivirkninger. Nogle hæmmere påvirker flere biotransformation isoenzymer samtidigt. Store inhibitorkoncentrationer kan være nødvendige for at hæmme flere enzymisoformer. Således hæmmer fluconazol (et svampedræbende lægemiddel) i en dosis på 100 mg pr. dag aktiviteten af ​​2C9 isoenzymet af cytochrom P-450. Med en stigning i dosis af dette lægemiddel til 400 mg noteres også hæmning.

aktivitet af isoenzym 3A4. Hertil kommer, at jo højere dosis af inhibitoren er, jo hurtigere (og jo højere) udvikler dens virkning. Hæmning udvikler sig generelt hurtigere end induktion, normalt kan den registreres så tidligt som 24 timer efter administration af inhibitorer. Hastigheden af ​​inhibering af enzymaktivitet påvirkes også af administrationsvejen for lægemiddelinhibitoren: hvis inhibitoren administreres intravenøst, vil interaktionsprocessen ske hurtigere.

Hæmmere og inducere af biotransformationsenzymer og lægemiddeltransportører kan ikke kun tjene lægemidler, men også frugtjuice (tabel 5-10) og naturlægemidler (bilag 2)- alt dette er af klinisk betydning ved brug af lægemidler, der fungerer som substrater for disse enzymer og transportører.

Tabel 5-10. Effekt af frugtjuice på aktiviteten af ​​biotransformationssystemet og lægemiddeltransportører

5.6. EKSTRAHEPATISK BIOTRANSFORMATION

Tarmens rolle i lægemiddelbiotransformation

Tarmen betragtes som det næstvigtigste organ (efter leveren), der udfører biotransformationen af ​​lægemidler. I tarmvæggen udføres både fase I-reaktioner og fase II-reaktioner af biotransformation. Biotransformation af lægemidler i tarmvæggen er af stor betydning for effekten af ​​den første passage (præsystemisk biotransformation). Den væsentlige rolle af biotransformation i tarmvæggen i virkningen af ​​den første passage af lægemidler såsom cyclosporin A, nifedipin, midazolam, verapamil er allerede blevet bevist.

Fase I enzymer af lægemiddelbiotransformation i tarmvæggen

Blandt enzymerne i fase I af lægemiddelbiotransformation er cytochrom P-450 isoenzymer hovedsageligt lokaliseret i tarmvæggen. Det gennemsnitlige indhold af cytochrom P-450 isoenzymer i den menneskelige tarmvæg er 20 pmol/mg mikrosomalt protein (i leveren - 300 pmol/mg mikrosomalt protein). Der er etableret et klart mønster: indholdet af cytokrom P-450 isoenzymer falder fra de proksimale til de distale tarme (Tabel 5-11). Derudover er indholdet af cytochrom P-450 isoenzymer maksimalt i toppen af ​​tarmvilli og minimalt i krypterne. Det dominerende intestinale cytokrom P-450 isoenzym, CYP3A4, står for 70 % af alle intestinale cytokrom P-450 isoenzymer. Ifølge forskellige forfattere varierer indholdet af CYP3A4 i tarmvæggen, hvilket forklares med interindividuelle forskelle i cytokrom P-450. Også vigtige er metoderne til oprensning af enterocytter.

Tabel 5-11. Indholdet af cytokrom P-450 isoenzym 3A4 i tarmvæggen og den menneskelige lever

Andre isoenzymer er også blevet identificeret i tarmvæggen: CYP2C9 og CYP2D6. Men sammenlignet med leveren er indholdet af disse enzymer i tarmvæggen ubetydeligt (100-200 gange mindre). De udførte undersøgelser viste ubetydelig, sammenlignet med leveren, metabolisk aktivitet af cytochrom P-450 isoenzymer i tarmvæggen (tabel 5-12). Som vist ved undersøgelser afsat til undersøgelse af induktion af cytochrom P-450 isoenzymer i tarmvæggen, er inducerbarheden af ​​tarmvægisoenzymer lavere end for cytochrom P-450 isoenzymer i leveren.

Tabel 5-12. Metabolisk aktivitet af cytochrom P-450 isoenzymer i tarmvæggen og leveren

Fase II enzymer af lægemiddelbiotransformation i tarmvæggen

UDP-glucuronyltransferase og sulfotransferase er de mest velundersøgte fase II-enzymer af lægemiddelbiotransformation lokaliseret i tarmvæggen. Fordelingen af ​​disse enzymer i tarmen svarer til cytochrom P-450 isoenzymer. Cappiello et al. (1991) undersøgte aktiviteten af ​​UDP-glucuronyltransferase i den humane tarmvæg og lever ved den metaboliske clearance af 1-naphthol, morfin og ethinylestradiol (tabel 5-13). Undersøgelser har vist, at den metaboliske aktivitet af UDP-glucuronyltransferase i tarmvæggen er lavere end den af ​​leverens UDP-glucuronyltransferase. Et lignende mønster er også karakteristisk for bilirubinglukuronidering.

Tabel 5-13. Metabolisk aktivitet af UDP-glucuronyltransferase i tarmvæggen og i leveren

Cappiello et al. (1987) undersøgte også aktiviteten af ​​sulfotransferase i tarmvæggen og leveren ved den metaboliske clearance af 2-naphthol. De opnåede data indikerer tilstedeværelsen af ​​forskelle i metaboliske clearance-indikatorer (desuden er clearance af 2-naphthol i tarmvæggen lavere end i leveren). I ileum er værdien af ​​denne indikator 0,64 nmol/(minhmg), i sigmoid colon - 0,4 nmol/(minhmg), i leveren - 1,82 nmol/(minhmg). Der er dog lægemidler, hvis sulfatering hovedsageligt forekommer i tarmvæggen. Disse omfatter for eksempel β2-agonister: terbutalin og isoprenalin (tabel 5-14).

På trods af et vist bidrag til biotransformationen af ​​medicinske stoffer er tarmvæggen således betydeligt ringere end leveren med hensyn til dens metaboliske kapacitet.

Tabel 5-14. Metabolisk clearance af terbutalin og isoprenalin i tarmvæggen og leveren

Lungernes rolle i lægemiddelbiotransformation

Humane lunger indeholder både fase I biotransformationsenzymer (cytokrom P-450 isoenzymer) og fase II enzymer.

(epoxidhydrolase, UDP-glucuronyltransferase, etc.). I humant lungevæv var det muligt at identificere forskellige isoenzymer af cytokrom P-450: CYP1A1, CYP1B1, CYP2A, CYP2A10, CYP2A11, CYP2B, CYP2E1, CYP2F1, CYP2F3. Det samlede indhold af cytokrom P-450 i humane lunger er 0,01 nmol/mg mikrosomalt protein (dette er 10 gange mindre end i leveren). Der er cytochrom P-450 isoenzymer, der overvejende udtrykkes i lungerne. Disse omfatter CYP1A1 (findes hos mennesker), CYP2B (i mus), CYP4B1 (i rotter) og CYP4B2 (hos kvæg). Disse isoenzymer er af stor betydning i den biologiske aktivering af en række kræftfremkaldende stoffer og lungetoksiske forbindelser. Oplysninger om involvering af CYP1A1 i den biologiske aktivering af PAH'er er præsenteret ovenfor. Hos mus fører oxidationen af ​​butyleret hydroxytoluen af ​​CYP2B-isoenzymet til dannelsen af ​​en pneumotoksisk elektrofil metabolit. CYP4B1-isoenzymer fra rotter og CYP4B2 fra kvæg fremmer den biologiske aktivering af 4-ipomenol (4-ipomenol er en potent pneumotoksisk furanoterpenoid af den rå kartoffelsvamp). Det var 4-impomenol, der forårsagede massedødeligheden af ​​kvæg i 70'erne i USA og England. Samtidig forårsagede 4-ipomenol, oxideret af CYP4B2 isoenzymet, interstitiel lungebetændelse, som førte til døden.

Således forklarer ekspressionen af ​​specifikke isoenzymer i lungerne den selektive pulmonotoksicitet af nogle xenobiotika. På trods af tilstedeværelsen af ​​enzymer i lungerne og andre dele af luftvejene er deres rolle i biotransformationen af ​​medicinske stoffer ubetydelig. Tabellen viser de lægemiddelbiotransformationsenzymer, der findes i menneskets luftveje (Tabel 5-15). Bestemmelse af lokaliseringen af ​​biotransformationsenzymer i luftvejene er vanskelig på grund af brugen af ​​lungehomogenisat i undersøgelser.

Tabel 5-15. Biotransformationsenzymer fundet i menneskets luftveje

Nyrernes rolle i lægemiddelbiotransformation

Undersøgelser udført i løbet af de sidste 20 år har vist, at nyrerne er involveret i metabolismen af ​​xenobiotika og lægemidler. I dette tilfælde er der som regel et fald i biologisk og farmakologisk aktivitet, men i nogle tilfælde er processen med biologisk aktivering også mulig (især bioaktivering af kræftfremkaldende stoffer).

I nyrerne blev der fundet både enzymer fra den første fase af biotransformation og enzymer fra den anden fase. Desuden er biotransformationsenzymer lokaliseret både i cortex og i medulla af nyrerne (Tabel 5-16). Men som undersøgelser har vist, indeholder et større antal cytokrom P-450 isoenzymer præcis det kortikale lag af nyrerne, og ikke medulla. Det maksimale indhold af cytochrom P-450 isoenzymer blev fundet i de proksimale nyretubuli. Nyrerne indeholder således isoenzymet CYP1A1, som tidligere blev anset for at være specifikt for lungerne, og CYP1A2. Desuden er disse isoenzymer i nyrerne udsat for PAH-induktion (f.eks. af β-naphthovlavon, 2-acetylaminoflurin) på samme måde som i leveren. CYP2B1-aktivitet blev fundet i nyrerne, især blev oxidationen af ​​paracetamol (acetaminophen ♠) i nyrerne under påvirkning af dette isoenzym beskrevet. Senere blev det påvist, at det er dannelsen af ​​den toksiske metabolit N-acetibenzaquinoneimin i nyrerne under påvirkning af CYP2E1 (svarende til leveren), der er hovedårsagen til dette lægemiddels nefrotoksiske virkning. Ved kombineret brug af paracetamol med CYP2E1-inducere (ethanol, testosteron osv.) stiger risikoen for nyreskade flere gange. CYP3A4-aktivitet i nyrerne registreres ikke altid (kun i 80 % af tilfældene). Det skal bemærkes, at bidraget fra renale cytochrom P-450 isoenzymer til biotransformationen af ​​medicinske stoffer er beskedent og tilsyneladende i de fleste tilfælde ikke har nogen klinisk betydning. Men for nogle lægemidler er biokemisk transformation i nyrerne hovedvejen for biotransformation. Undersøgelser har vist, at tropisetron p (et antiemetikum) hovedsageligt oxideres i nyrerne under påvirkning af CYP1A2 og CYP2E1 isoenzymer.

Blandt enzymerne i II-fasen af ​​biotransformation i nyrerne bestemmes UDP-glucuronyltransferase og β-lyase oftest. Det skal bemærkes, at aktiviteten af ​​β-lyase i nyrerne er højere end i leveren. Opdagelsen af ​​denne funktion gjorde det muligt at udvikle nogle "prodrugs", hvis aktivering producerer aktive meta-

smerte, som selektivt virker på nyrerne. Så de skabte et cytostatisk lægemiddel til behandling af kronisk glomerulonefritis - S-(6-purinyl)-L-cystein. Denne forbindelse, der oprindeligt er inaktiv, omdannes i nyrerne ved virkningen af ​​β-lyase til aktiv 6-mercaptopurin. Således virker 6-mercuptopurin udelukkende i nyrerne; dette reducerer hyppigheden og sværhedsgraden af ​​bivirkninger betydeligt.

Lægemidler som paracetamol (acetaminophen ♠), zidovudin (azidothymidin ♠), morfin, sulfamethason p, furosemid (lasix ♠) og chloramphenicol (levomycetin ♠) gennemgår glucuronidering i nyrerne.

Tabel 5-16. Fordeling af lægi nyrerne (Lohr et al., 1998)

* - indholdet af enzymet er væsentligt højere.

Litteratur

Kukes V.G. Lægemiddelmetabolisme: kliniske og farmakologiske aspekter. - M.: Reafarm, 2004. - S. 113-120.

Seredenin S.B. Foredrag om farmakogenetik. - M.: MIA, 2004. -

Diasio R.B., Beavers T.L., Tømrer J.T. Familiær mangel på dihydropyrimidindehydrogenase: biokemisk grundlag for familiær pyrimidinæmi og svær 5-fluorouracil-induceret toksicitet // J. Clin. Investere. - 1988. - Bd. 81.-

Lemoine A., Daniel A., Dennison A., Kiffel L. et al. FK 506 nyretoksicitet og mangel på påviselig cytokrom P-450 3A i levertransplantatet hos en patient, der gennemgår levertransplantation // Hepatologi. - 1994. - Bd. 20. - P. 1472-1477.

Lewis D.F.V., Dickins M., Eddershaw P.J. et al. Cytochrome-P450 substratspecificiteter, substratstrukturskabeloner og enzymaktive sitegeometrier // Lægemiddelmetabol. lægemiddelinteraktion. - 1999. - Bd. 15. - S. 1-51.