Polunina T.E.
Oksana Mihajlovna Drapkina
– Nastavljamo naš program. Naša predavanja i rasprave o ginekologiji se završavaju, u potpunosti smo ušli u propise, pa ćemo se truditi da ih ne napuštamo. Profesorka Tatjana Evgenijevna Polunina otvara odsek gastroenterologije. Predavanja “Uloga porodice citokroma P450 u patogenezi i liječenju nealkoholne masne bolesti jetre.”
Tatjana Evgenijevna Polunina, profesor, doktor medicinskih nauka:
– Citohromi P450 (CYP 450) je naziv velike porodice univerzalnih enzima u ljudskom tijelu. Citokromi P450 igraju važnu ulogu u oksidaciji brojnih jedinjenja, kao što su endogena jedinjenja (steroidi, žučne kiseline, masne kiseline, prostaglandini, leukotrieni, biogeni amini), kao i egzogena jedinjenja (lijekovi, industrijsko zagađenje, pesticidi, karcinogeni i mutageni ), potonji se nazivaju ksenobiotici.
Na ovom slajdu možete vidjeti gdje se nalaze citohromi P450. Nalaze se u hepatocitu, u citosolu. Endoplazmatski retikulum je osnova za lokaciju. A posebno, lipidna membrana, koja sadrži dvosloj fosfolipida, ima nekoliko povezanih struktura na sebi. Riječ je o citokromu, koji uključuje protein željeza, nikotinamid adenin dinukleotid i oksidoreduktazu, koji je uključen u kompleks metabolizma lijekova i gore navedenih ksenobiotika.
Najčešći predstavnici ove grupe kojima se kliničari obraćaju su citokromi P452 AC, P450 2D, P450 2E1, P450 3A4. Ovi enzimi katalizuju širok spektar metaboličkih reakcija i jedan citokrom može metabolizirati nekoliko lijekova koji imaju različite kemijske strukture. Isti lijek ima različite efekte na citokrom P450 i na različite organe. A, posebno, najvažniji citokrom na koji obraćamo pažnju je citokrom P450 2E - najvažniji izoenzim citokroma P450, on razgrađuje lipoproteine niske gustine.
Trenutno nisu razvijene samo metode fenotipizacije koje se temelje na supstratnoj specifičnosti određenih izoenzima citokroma P450, već je i aktivnost određenog enzima i metabolizam određen farmakokinetikom supstrata markera i promjenama u koncentracijama nepromijenjene tvari. i njegov metabolit. Ali određivanje izoenzima citokroma P450 identifikacijom gena za odgovarajuće izoenzime provodi se lančanom reakcijom polimeraze. To se zove genotipizacija izoenzima citokroma P450.
Na ovom slajdu vidimo da se u hepatocitu nalazi mjesto gdje se nalazi endoplazmatski retikulum, citokromi P450 kojih ima više od 50 i lijekovi koji se razgrađuju u određenom citokromu, u nekim slučajevima se spaja sa citokromom i formira vezikula koja oštećuje hepatocit, izazivajući istovremeno stres i citokine; dovodi do aktivacije tumornekrotičnog faktora, a posebno je okidač za pokretanje kaspaza, što se manifestuje katalitičkim procesima.
Nealkoholna bolest masne jetre, koja je kasnije identificirana kao nozološki entitet, počela se nazivati nealkoholnom masnom bolešću jetre (NAFLD) od 1980. godine, nakon što su otkrivene promjene na jetri nealkoholnih pacijenata koje su bile slične onima uočenim u oštećenja izazvana alkoholom.
Prirodna povijest nealkoholne masne bolesti jetre uključuje steatozu kao početni stadij, koja bez napredovanja može biti asimptomatska, te steatohepatitis, koji je praćen strašnim vegetativnim manifestacijama, sindromom citolize i dispeptičkim manifestacijama. S razvojem fibroze nastaje prilično ozbiljan problem - ciroza jetre, a potom i portalna hipertenzija i karcinom.
Skrećem vam pažnju na činjenicu da je Kiernan još 1894. godine predložio određenu arhitekturu jetre, koja se sastoji od konstrukcije od greda. Na periferiji greda, koje se sastoje od poligonalnih hepatocita, nalazi se trijada: žučni kanal, portalna vena i arterija. Ovaj slajd predstavlja normalnu zdravu jetru i masnu infiltraciju hepatocita. Steatoza jetre, koja je jedna od prvih faza razvoja nealkoholne masne bolesti jetre, prikazana je u morfološkom obliku na ovom dijagramu.
Sljedeću opciju za razvoj upalnog procesa, koji dovodi do širenja fibroznog tkiva po cijeloj jetri, vidimo steatohepatitis i potom cirozu jetre sa razvojem portalne hipertenzije. Najčešće se radi o mikronodularnoj cirozi jetre, koja je već prilično jasno utvrđena u fazama razvoja nealkoholne masne bolesti jetre, praćena je portalnom hipertenzijom, proširenim venama jednjaka, želuca, komplikacijama koje su tipične za ciroza jetre i smrt.
Kod nealkoholnog steatohepatitisa najčešći su razvoji koji se najčešće povezuju kao popratne bolesti: dijabetes melitus, gojaznost. U bolesnika se nealkoholni steatohepatitis razvija do 75%, a ako se kombiniraju dijabetes melitus i gojaznost, onda 90% pacijenata ima nealkoholnu masnu bolest jetre.
Jetra je nesumnjivo glavni ciljni organ pogođen metaboličkim sindromom. Inzulinska rezistencija je ključna karakteristika koja je osnova za nakupljanje lipida u intrahepatocitu, masnu jetru, nealkoholni steatohepatitis i cirozu jetre.
Skrećem pažnju da metabolički sindrom ne uključuje samo poremećenu toleranciju glukoze, već i dislipidemiju, abdominalno-visceralnu gojaznost, insulinsku rezistenciju i hiperinzulinemiju, arterijsku hipertenziju, ranu aterosklerozu, poremećenu hemostazu, hiperurikemiju, hiperandrogenizam. Želeo bih da kažem da je nealkoholna masna bolest jetre, steatoza, deo metaboličkog sindroma i da je trenutno kvintet koji se nekada zvao „smrtonosni kvartet“.
Faktori rizika predstavljeni na ovom slajdu ponekad se razlikuju od zemlje do zemlje, pri čemu se stavovi SAD i Evrope neznatno razlikuju. Ali, ipak, obim struka, nivoi triglicerida, lipoproteina, krvni pritisak, posebno 130/85, nivoi glukoze su pokazatelji koji se moraju pratiti kod pacijenata sa metaboličkim sindromom.
Bolesti povezane s metabolizmom lipida su: nealkoholna masna bolest jetre, dijabetes melitus tip 2, koronarna bolest jetre, hipertenzija.
U šemi patogeneze, insulinska rezistencija masnog tkiva je od posebnog značaja. Povećanje lipogeneze, odnosno povećanje nivoa masnih kiselina, povećanje sinteze triglicerida i lipotoksičnosti dovode do razvoja inzulinske rezistencije, a to dovodi do metaboličke disfunkcije, stresa endoplazmatskog retikuluma, u kojem se dolazi i do metabolizma masnih kiselina i posebno lipoproteina, te do aktivacije upale. To su Kupfferove i zvjezdaste stanice, koje dalje dovode ne samo do toga da se povećava nivo lipida vrlo niske gustine, već to nesumnjivo dovodi do razvoja steatohepatitisa sa fibrozom, te dobijamo aktivnost procesa koji ide ka cirozi. jetre.
Na nivou hepatocita, masne kiseline se podvrgavaju esterifikaciji u trigliceride i izvoze se kao lipoproteini niske gustine, što je situacija u normalnom hepatocitu koja je povezana sa oksidacijom u mitohondrijima, peroksizomima i mikrosomima.
Bez sumnje, u mehanizmu inzulinske rezistencije, koji je ovdje prikazan, ključnu ulogu imaju tumor nekrotični faktor, slobodni radikali, leptin, masne kiseline i pojačana lipoliza, koja dovodi do apsorpcije masnih kiselina, do narušavanja β- oksidacije masnih kiselina u mitohondrijima, kao i akumulacije masnih kiselina u hepatocitu.
Indukcija citohroma P450 4A11 i P450 2E1 dovodi do peroksidacije lipida, što nesumnjivo dovodi do aktivacije faktora povezanih sa akumulacijom triglicerida. Hiperinzulinemija je ključni faktor koji dovodi do inzulinske rezistencije. Također dovodi do povećanja glikolize, sinteze masnih kiselina i akumulacije triglicerida u hepatocitima.
Sljedeći slajd pokazuje mehanizam interakcije između mikrosomalne oksidacije i mitohondrijske β-oksidacije. Imajte na umu da mitohondrijska Ω-oksidacija i mitohondrijska β-oksidacija dovode do pokretanja takozvanih peroksizomalnih β-oksidacijskih receptora, a posebno receptora aktiviranih proliferatorom peroksizoma. To dovodi do ekspresije akumulacije određenog proteina i, shodno tome, acetil-koenzima A, koji akumulira i pokreće mehanizam koji dovodi do preopterećenja dikarboksilnih masnih kiselina.
Na sljedećem slajdu vidite da se steatohepatitis i fibroza formiraju na pozadini mitohondrijalnih reaktivnih vrsta kisika. Ključ za pokretanje fibroze je nesumnjivo nakupljanje malondialdehida, što dovodi do stvaranja upalnih infiltrata, fibroze i aktivacije zvjezdastih stanica. Zvjezdane stanice pokreću indukciju citokina kao što su tumor nekrotični faktor i transformirajući faktori rasta. Smanjenje antioksidativnog sistema dovodi do pokretanja Fas-leganda, mitohondrijske reaktivne vrste kiseonika, dolazi do nekroze hepatocita, a zatim se razvija fibrozno tkivo, što je osnova za nastanak ciroze.
Ovaj slajd prikazuje dijagram; vidite višak lipida koji se nakuplja u hepatocitu. Disfunkcija mitohondrija i disfunkcija citokroma P450 dovodi do aktivacije lipidne peroksidacije, pokretanja Kupfferovih stanica, upalnih citokina, aktivacije zvjezdastih stanica i apoptoze, što potom dovodi do razvoja nekroze hepatocita.
Metabolički sindrom je vrlo važan jer je nealkoholna masna bolest jetre dio metaboličkog sindroma. I to ne samo na hepatocitu, u kojem dolazi do povećanja nivoa lipoproteina niske i vrlo niske gustine, triglicerida (ovo je vrlo važno), već i na endotelnoj ćeliji. Pojavljuje se endotelna disfunkcija i također se pokreće trenutak koji je povezan s peroksidacijom lipida, nakupljanjem tvari koje utiču na aterosklerozu, iznenadnu smrt i srčane udare.
Bez sumnje, povećanje nivoa slobodnih masnih kiselina povezano je sa adipocitima. A posebno smanjenje esterifikovanog holesterola takođe dovodi do različitih stresova nuklearnog receptora. A takozvani aktivirani receptor proliferatora peroksizoma je trenutno posebno važan, na njega je usmjerena sva pažnja naučnika koji se bave gojaznošću, dijabetesom i nealkoholnom masnom bolešću jetre.
Monocit (makrofag), u nekim slučajevima, povećanjem nivoa upalnih odgovora (tumorsko-nekrotični faktor, interleukini-6, receptori slični membrani, slobodne masne kiseline) također pokreće događaje koji su specifično povezani s patološkim efektima masnih kiselina. kiseline.
Kriterijumi za procjenu inzulinske rezistencije svima su poznati od 1985. godine. Određuje ga HOMA indeks - Homeostasis Model Assessment, i moderniji QUICKI indeks - Quantitave Insulin Sensitivity. Ovdje su prikazani koncentracija inzulina, glukoza u serumu i norme.
Napominjemo da nije svim pacijentima s nealkoholnom masnom bolešću jetre potrebna biopsija jetre. Trenutno imamo tačke koje nam omogućavaju da odredimo nivo masne infiltracije jetre. A posebno ovo je fibrotest.
U algoritmu za dijagnosticiranje nealkoholne masne bolesti jetre pazimo ne samo na specifične znakove, već i na aktivnost enzima alanina i asparaginske transaminaze, gama-glutamil transpeptidaze, alkalne fosfataze, a pazimo i na unos alkohola, o čemu su govorile prethodne kolege. I htio bih skrenuti pažnju, naravno, na faktore rizika: metabolički sindrom, insulinsku rezistenciju, dijabetes. Za ispravljanje ove situacije propisana je terapija, a po potrebi i biopsija jetre. Nesumnjivo su potrebne apsolutne indikacije za biopsiju. A ako indeks tjelesne mase prelazi 35 i 40, tada se već provode mjere vezane za kirurško liječenje.
Skrećem vam pažnju na niz lijekova (nesteroidne - protuupalne glukokortikoze, te steroidne lijekove, tetraciklinske antibiotike), niz nutritivnih faktora (post, brz gubitak težine, hirurške intervencije, metabolički genetski faktori, u posebno, nasljedna hemokromatoza, razni otrovi) i druge prateće bolesti. Ovo je veoma važno za diferencijalnu dijagnozu.
U fazi steatoze važno je liječenje gojaznosti, inzulinske rezistencije i dislipidemije. U stadijumu steatohepatitisa najvažnija tačka je eliminacija oksidativnog stresa, upale i fibroze.
Prekomjerna indukcija citokroma P450 2E ima štetne učinke na hepatocite zbog oslobađanja slobodnih radikala. Esencijalni fosfolipidi djeluju ne samo kao antioksidansi, već služe i kao vrlo važan faktor za smanjenje aktivnosti citokroma 2E1, kao što je prikazano u radovima M. Aleynika. Rezultati nekih studija sugeriraju da uvođenje esencijalnih fosfolipida može smanjiti indukciju citokroma P450 2E (rad Vladimira Trofimoviča Ivaškina, koji je predstavljen sa Marinom Viktorovnom Mayevskaya u ruskim izvorima 2004. godine).
Zvjezdane stanice učestvuju u formiranju završne faze nealkoholne masne bolesti jetre. A u laboratorijskim eksperimentima je pokazano da potpuna prevencija aktivacije zvjezdastih stanica pomoću inhibitora CYP2E1 sprječava razvoj ciroze.
Skrećem vam pažnju da ne samo ruski autor M. Aleynik, već i japanski autor Akiyama u časopisu “Hepatology” 2009. godine, na osnovu modela alkoholnog oštećenja jetre, takođe obraća pažnju na citohrom P450. 2E, acetil-CoA oksidaze i nikotinamid adenin dinukleotid oksidaze, da esencijalni fosfolipidi pokazuju protuupalno, anti-apoptotičko i antifibrotičko djelovanje u ovoj patologiji.
Ovo je teorijska verzija pretpostavke o upotrebi inhibitora citokroma P450, a posebno lijeka “Essentiale”, koji je referenca, i najvažnija je točka za inhibiciju citokroma P450 2E i, shodno tome, P450 4A11. Ovo sprječava oksidaciju lipida, glikolizu i smanjuje sintezu masnih kiselina.
U liječenju nealkoholne masne bolesti jetre koriste se sljedeći lijekovi: inzulinski senzibilizatori, antioksidansi, hepatoprotektori, antimikrobni lijekovi.
Ali želim da skrenem pažnju na membranske fosfolipide. Oni su glavne lipidne komponente ćelijskih membrana. Oštećenje fosfolipidnih membrana dovodi do sindroma citolize, a višak reaktivnih vrsta kiseonika dovodi do oštećenja fosfolipidnih membrana na osnovu mikrosomalne γ-oksidacije i peroksimalne β-oksidacije. Shodno tome, oštećenje fosfolipidnih membrana dovodi do smrti ćelije, što dovodi do iniciranja fibroze i aktivacije zvezdastih ćelija.
Oštećenje strukture jetre je oštećenje membrana. U verziji esencijalnih fosfolipida, to je materijal koji obnavlja ćelijske membrane umjesto lipida. Obnavljanje strukture jetre omogućava vraćanje funkcije jetre.
Naši pacijenti ne boluju samo od alkoholne masne bolesti jetre, alkoholnog hepatitisa, već i od drugih bolesti jetre, to je neosporna činjenica. Skrećem vam pažnju da prema E. Kunz (monografija iz 2008.) esencijalni fosfolipidi imaju antifibrotski efekat, efekat koji stabilizuje žuč i membranu hepatocita.
Ovo je publikacija koja je objavljena 2008. godine na osnovu farmakoloških i kliničkih podataka. Čini se da je terapija esencijalnim fosfolipidima poželjan izbor za značajno smanjenje manifestacija i eliminaciju bolesti masne jetre različite etiologije, koja je nastala uslijed konzumiranja alkohola, gojaznosti, pa čak i ako se uzrok ne može uočiti.
Želeo bih da istaknem da postoji nekoliko studija o Essentialu. Ove studije su svima dobro poznate. Ali želim reći da čak i kod dijabetes melitusa, Essentiale omogućava normalizaciju razine glukoze, glikiranog hemoglobina i kolesterola u serumu kod pacijenata s nealkoholnom bolešću jetre.
Kao zaključak, želio bih reći da je oštećenje jetre koje karakterizira nakupljanje masti u odsustvu zloupotrebe alkohola poznato kao nealkoholna masna bolest jetre. Faktori rizika uključuju gojaznost i dijabetes tipa 2. U patogenezi nealkoholne masne bolesti jetre poseban značaj pridaje se prekomjernoj aktivnosti citohroma P450 2E1. Kliničke varijante toka bolesti: bol u desnom hipohondrijumu, astenovegetativni i dispeptički poremećaji, hepatomegalija. A naš dijagnostički algoritam temelji se na dosljednom isključivanju alkoholnih i jatrogenih, kao i virusnih oštećenja jetre.
Citokrom P450 familija 2 podfamilija C polipeptida 9 (CYP2C9). Detekcija A1075C (Ile359Leu) mutacije
Ime gena -CYP2C9
Lokalizacija gena na hromozomu– 10q23.33
- *1/*1
- *1/*3
- *3/*3
Pojava u populaciji
Alel CYP2C9*3 javlja se kod Evropljana sa učestalošću od 6%.
Povezanost markera s metabolizmom lijekova
Proučava se radi utvrđivanja fiziološke efikasnosti upotrebe lijekova: oralnih antikoagulansa iz klase kumarina (varfarin), derivata sulfonilureje, nenarkotičnih analgetika (tenoksikam, flurbiprofen, lornoksikam, piroksikam), losartana i irbesartana (blokatori receptora angiotenzina II). ).
Opće informacije o studiji
Lijek koji se najčešće koristi za prevenciju i liječenje tromboembolijskih komplikacija je varfarin (Coumadin). Propisuje se za dugotrajnu primjenu u nizu slučajeva povezanih sa povećanim zgrušavanjem krvi, kao iu postoperativnom periodu kako bi se spriječilo stvaranje krvnih ugrušaka uslijed operacije. Često se prakticira prepisivanje lijeka osobama koje su pretrpjele moždani udar ili infarkt miokarda.
Za postizanje efekta lijekova neophodna je njihova bioaktivacija u organizmu (transformacija u aktivni oblik) u ćelijama jetre (hepatocitima) pomoću enzimskog sistema citokroma P450 (CYP). Geni koji kodiraju ove enzime su polimorfni, a često se nalaze aleli koji kodiraju formiranje enzima sa smanjenom ili odsutnom funkcijom.
Na aktivnost citohroma, pored strukturnih karakteristika gena koji ih kodiraju, utiču faktori kao što su starost, telesna težina, način života, loše navike, ishrana, prateće bolesti i lekovi. Ovi faktori su odgovorni za formiranje individualnih karakteristika rada enzima P450 i određuju prirodu metabolizma većine lijekova. Glavni enzim za biotransformaciju indirektnih antikoagulansa je izoenzim citokroma P450 CYP2C9.
Gene CYP2C9 lokalizovan na hromozomu 10 u regionu 10q23.33. Postoje varijante gena (aleli) CYP2C9, koji kodira formiranje enzima sa smanjenom ili odsutnom funkcijom. Varijanta gena koja nosi tačkastu supstituciju adenina za citozin na poziciji 1075 (A1075C) dovodi do smanjenja metaboličke aktivnosti enzima i označena je kao CYP2C9*3. Jedna nukleotidna supstitucija rezultira supstitucijom aminokiseline izoleucin za leucin (Ile359Leu) u enzimu CYP2C9. Tako se sintetiše enzim sa izmenjenom funkcijom čija je aktivnost manja od 5% aktivnosti enzima *1. Glavna (nepromijenjena) varijanta gena je označena kao CYP2C9*1.
Najčešći genotip uzrokuje normalan metabolizam varfarina i označen je kao CYP2C9 *1/*1.
Genetski marker CYP2C9*3(genotipovi *3/*3 i *3/*1) povezan je sa promjenom funkcionalne aktivnosti enzima citokroma P450, koji smanjuje brzinu eliminacije varfarina iz tijela. Prisutnost alela *3 kod pacijenta dovodi do značajnog smanjenja aktivnosti izoenzima citokroma, što povećava antikoagulacijski učinak lijekova i do 7 puta i može uzrokovati razvoj komplikacija kao što su opsežna unutarnja krvarenja i epizode prekomerna hipokoagulacija.
Mikrosomalna oksidacija je niz reakcija koje uključuju oksigenaze I NADPH, što dovodi do uvođenja atoma kiseonika u sastav nepolarne molekule i pojave hidrofilnosti u njoj i povećava njenu reaktivnost.
Reakcije mikrozomalna oksidacija provodi nekoliko enzima smještenih na membranama endoplazmatskog retikuluma (u slučaju in vitro nazivaju se mikrozomalne membrane). Enzimi organiziraju kratke lance koji završavaju citokromom P 450.
Reakcije mikrozomske oksidacije uključuju reakcijama prve faze i imaju za cilj da daju polarna svojstva hidrofobnom molekulu i/ili da povećaju njegovu hidrofilnost, povećavajući reaktivnost molekula da učestvuju u reakcijama faze 2. U reakcijama oksidacije dolazi do stvaranja ili oslobađanja hidroksilnih, karboksilnih, tiolnih i amino grupa koje su hidrofilne.
Enzimi mikrozomalne oksidacije nalaze se u glatkom endoplazmatskom retikulumu i nalaze se oksidaze mješovite funkcije(monooksigenaze).
Citokrom P450
Glavni protein mikrosomalne oksidacije je hemoprotein - citokrom P 450. U prirodi postoji do 150 izoformi ovog proteina, koji oksidiraju oko 3000 različitih supstrata. Odnos različitih izoformi citokroma P450 varira zbog genetskih karakteristika. Smatra se da su neke izoforme uključene u biotransformaciju ksenobiotika, dok druge metaboliziraju endogena jedinjenja (steroidni hormoni, prostaglandini, masne kiseline itd.).
Citokrom P450 stupa u interakciju s molekularnim kisikom i uključuje jedan atom kisika u molekulu supstrata, doprinoseći pojavi (povećanju) njegove hidrofilnosti, a drugi - u molekuli vode. Njegove glavne reakcije su:
- oksidativna dealkilacija, praćena oksidacijom alkil grupe (na N, O ili S atomima) do aldehida i njegovom eliminacijom,
- oksidacija (hidroksilacija) nepolarnih jedinjenja sa alifatskim ili aromatičnim prstenovima,
- oksidacija alkohola u odgovarajuće aldehide.
Rad citokroma P 450 osiguravaju dva enzima:
- NADH-citokrom b 5 oksidoreduktaza, sadrži FAD,
- NADPH-citokrom P 450 oksidoreduktaza, sadrži FMN I FAD.
Shema relativnih položaja enzima mikrosomalne oksidacije i njihove funkcije
Obje oksidoreduktaze primaju elektrone iz odgovarajućih redukovanih ekvivalenata i prenose ih na citokrom P 450. Ovaj protein, koji je prethodno vezao molekul redukovanog supstrata, vezuje se za molekul kiseonika. Nakon što je primio još jedan elektron, citokrom P 450 ugrađuje prvi atom kisika u hidrofobni supstrat (oksidacija supstrata). U isto vrijeme dolazi do redukcije drugog atoma kisika u vodu.
Redoslijed reakcija hidroksilacije supstrata uz učešće citokroma P450
Bitna karakteristika mikrosomalne oksidacije je sposobnost indukcije ili inhibicije, tj. na promjenu procesne snage.
Induktori su supstance koje aktiviraju sintezu citokroma P 450 i transkripciju odgovarajuće mRNA. Oni su
1. Široki spektar akcije koje imaju sposobnost da stimulišu sintezu citokroma P 450, NADPH-citokrom P 450 oksidoreduktaze i glukuronil transferaze. Klasični predstavnici su derivati barbiturne kiseline - barbiturati, Ova grupa takođe uključuje diazepam, karbamazepin, rifampicin i sl.
2. Uski spektar i radnje, tj. stimuliraju jedan od oblika citokroma P 450 - aromatični policiklični ugljovodonici ( metilholantren, spironolakton), etanol.
Na primjer, etanol stimuliše sintezu izoforme P 450 2E1 (alkohol oksidaze), koja je uključena u metabolizam etanola, nitrozamina, paracetamola itd.
Glukokortikoidi indukuju izoformu P 450 3A.
Inhibitori mikrosomalne oksidacije vezuju se za proteinski dio citokroma ili hem željeza. Dijele se na:
1. Reverzibilno
- direktnoakcije- ugljen monoksid ( CO), antioksidansi,
- indirektnoakcije, tj. uticaj preko intermedijarnih proizvoda njihovog metabolizma, koji formiraju komplekse sa citokromom P 450 - eritromicin.
2. Nepovratno inhibitori - alopurinol, aminazin, progesteron, oralni kontraceptivi, teturam, fluorouracil,
Procjena reakcija faze 1
Mikrosomalna oksidacija se može procijeniti na sljedeće načine:
- određivanje aktivnosti mikrosomalnih enzima nakon biopsije,
- o farmakokinetici lijekova,
- koristeći metaboličke markere ( antipirinski test).
Antipirinski test
Subjekt ga uzima ujutro na prazan želudac amidopirin brzinom od 6 mg/kg tjelesne težine. Sakupljaju se 4 porcije urina u intervalima od 1 do 6 sati, 6-12, 12-24 i 45-48 sati. Mjeri se volumen urina. Najkasnije 24 sata kasnije, urin se centrifugira ili filtrira. Zatim se ispituje koncentracija 4-aminoantipirina i njegovog metabolita N-acetil-4-aminoantipirina u urinu.
Citokrom P450. Autori otkrića, M. Klingerberg i D. Garfinkel, ustanovili su da se ovaj enzim, na osnovu hemijske prirode prostetske grupe, može klasifikovati kao citokromi tipa i. T. Omura i R. Sato su 1964. otkrili da kompleks reduciranog hemoproteina sa ugljičnim monoksidom ima karakterističan maksimum na 450 nm, što je odredilo i naziv enzima. Međutim, upotreba riječi "citokrom" u odnosu na hemoproteine klase P450 ne može se smatrati uspješnom, jer je funkcija citokroma prijenos elektrona, a ne kataliza monooksigenaznih reakcija. U preporukama o nomenklaturi porodice P450 koje je predložio D. Nebertomb, riječ “citokrom” spominje se samo kada se dešifruje oznaka CYP (tj. citokrom Z450), koja se koristi za označavanje gena P450.
Trenutno je poznato više od 150 različitih P450, koji se nalaze u životinjama, biljkama, gljivama i bakterijama. Samo striktno anaerobne bakterije nemaju hemoprotein. Prokarioti sadrže rastvorljivi P450. Prelazak na eukariotske sisteme je praćen ugradnjom P450 u membranu, kao u slučaju kvasca i gljivica. Svi citohromi P450 viših organizama su membranski enzimi. U evolucijskom smislu, najstarija je bakterijska monooksigenaza
U srednjem stupnju evolucijske ljestvice nalazi se mitohondrijski hidroksilazni sistem nadbubrežnih žlijezda. Ima sve karakteristike sistema rastvorljivog u bakterijama i takođe se sastoji od tri komponente. Dvije njegove komponente - flavoprotein koji sadrži FAD (NADPH- ili NADH-zavisna reduktaza) i protein koji ne sadrži sumpor (adrenodoksin) - su topljive u vodi i lokalizirane su u mitohondrijskom matriksu, treća - P450 je ugrađena u membranu . Zanimljiva je visoka specifičnost supstrata mitohondrijskih hemoproteina, što ovaj sistem čini još sličnijim bakterijskom. Mitohondrijski citohromi P450 su uglavnom uključeni u oksidaciju endogenih supstrata.
Na najvišem stepenu evolucione lestvice nalazi se monooksigenazni sistem mikrosoma jetre.
P450 igraju važnu ulogu u oksidaciji brojnih spojeva, kako endogenih (steroidi, žučne kiseline, masne kiseline, prostaglandini, leukotrieni, biogeni amini) tako i egzogenih (lijekovi, otrovi, proizvodi industrijskog zagađenja, pesticidi, karcinogeni, mutageni itd.) itd.), potonji se nazivaju ksenobiotici.
Na osnovu vrste kataliziranih reakcija, P450 se može klasificirati kao monooksigenaza vanjskog tipa. U prisustvu donora elektrona (NAD(P)H), P450 je sposoban aktivirati molekularni kisik, čiji se jedan atom zatim ugrađuje u molekul oksidiranog supstrata, a drugi se reducira u vodu."
R + AH + O L ROH + A + H O gdje je R supstrat, ROH je proizvod, AH je donor elektrona.
Reakcije oksigenaze koje katalizira citokrom P450 su vrlo raznolike. Jedna od najrasprostranjenijih reakcija oksidacije ksenobiotika je reakcija oksidativne dealkilacije, koja je praćena oksidacijom alkil grupe vezane za N-, O- ili S-atome. Drugo mjesto po zastupljenosti pripada reakcijama hidroksilacije cikličkih spojeva, koje uključuju hidroksilaciju aromatičnih, zasićenih i heterocikličnih ugljovodonika. P450 također može katalizirati reakcije hidroksilacije alifatskih jedinjenja, N-oksidaciju, oksidativnu deaminaciju i redukcijske reakcije azo i nitro spojeva. Reakcije oksidacije prirodnih spojeva uključuju w-oksidaciju zasićenih masnih kiselina, hidroksilaciju steroidnih hormona, žučnih kiselina i kolesterola, biosintezu prostaglandina, peroksidaciju nezasićenih masnih kiselina.
Za razliku od drugih hemoproteina, koji obično imaju samo jednu aktivnost i strogo definiranu funkciju u ćeliji, P450, uz monooksigenazu, može pokazati i oksidazno djelovanje, stvarajući reaktivne kisikove vrste u obliku superoksida i hidroksilnih radikala, vodikov peroksid. S tim u vezi, u literaturi se P450 ponekad naziva oksidaza mješovite funkcije. A.I. Archakov et al. otkrili su da P450 može funkcionirati i kao prava oksidaza s četiri elektrona, stvarajući samo vodu iz molekula kisika. P450 također pokazuje aktivnost peroksidaze, koristeći organske perokside ili vodikov peroksid kao kosupstrate u reakciji oksidacije, umjesto NAD(P)H. Postoje dokazi da P450 može katalizirati reakcije dioksigenaze. Dakle, karakteristična karakteristika P450 je njegova višestrukost funkcija, ali glavna je monooksigenaza. Na sl. Slika 1.32 prikazuje opći dijagram reakcija oksigenaze i oksidaze. U 1. fazi ciklusa oksigenaze (ciklus a), supstrati se vezuju za oksidirani oblik P450 i formiraju komplekse enzim-supstrat. U ovom slučaju, u zavisnosti od supstrata, mogu se pojaviti tri vrste spektralnih promena: I, II i modifikovana II, koje se u diferencijalnom apsorpcionom spektru karakterišu maksimumom i minimumom na određenim talasnim dužinama. Supstrati tipa I uglavnom stupaju u interakciju s nisko-spin formom P450, a atom željeza prelazi iz šestokoordiniranog niskog spina u stanje sa pet koordiniranih visokih spinova. U formiranju kompleksa tipa I vodeću ulogu imaju hidrofobne interakcije nepolarnih supstrata sa aktivnim centrom enzima. Kompleksi tipa II nastaju kao rezultat interakcije amino grupe supstrata sa atomom gvožđa hema, koji se nalazi ili u visoko-spinskom ili nisko-spinskom stanju. U ovom slučaju, oblik gvožđa sa visokim obrtajem se pretvara u oblik sa niskim obrtom. Hem gvožđe u takvim kompleksima je u šesto koordinisanom stanju, a mesto vezivanja kiseonika zauzima azot supstrata. Modifikovane spektralne promene tipa II su rezultat interakcije hidroksilne grupe supstrata sa visoko-spin formom gvožđa. Brzina interakcije supstrata tipa I sa P450 je, po pravilu, za red veličine veća nego kod tipa II. U 2. fazi ciklusa monooksigenaze obnavlja se kompleks P450-supstrata. Elektron za redukciju citokroma P450 dolazi iz NADPH-specifičnog flavoproteina. U sljedećim fazama aktivira se kisik. Ove faze karakteriše uzastopno formiranje oksi- i peroksi-kompleksa P450. Oksikompleks P450 je sposoban da se disocira oslobađanjem superoksidnih radikala, iz kojih nastaje vodikov peroksid u reakciji dismutacije (ciklus b). Redukcija oksi kompleksa sa drugim elektronom dovodi do formiranja dvoelektronskog redukovanog peroksi kompleksa. Vjeruje se da je ova faza ograničavajuća u ciklusu monooksigenaze. Tokom razgradnje peroksi kompleksa, nastaje vodikov peroksid (ciklus c) i formira se reaktivna oksenoidna čestica (FeO) koja sadrži šest-elektronski atom kisika koji je ligandan sa željeznim željezom. Atom kisika iz ove čestice može se prenijeti na C-H vezu supstrata i umetnuti u nju. Drugi predloženi mehanizam je mogućnost acilacije distalnog atoma kisika vezanog na hem željezo. Raspad ovog kompleksa dovodi do stvaranja perkiseline u aktivnom mjestu P450. Niska reaktivnost perkiseline zahtijeva dodatnu aktivaciju molekula supstrata. Dvoelektronska redukcija oksenoida dovodi do stvaranja vode iz molekula kisika (ciklus d). Najvjerovatnije ne postoji jedinstven mehanizam za reakcije koje katalizira citokrom P450.
Do danas je identifikovano više od 160 različitih gena koji kodiraju P450. Informacije o primarnoj strukturi, specifičnosti supstrata, inducibilnosti, lokalizaciji u ćeliji, strukturi gena i mnogim drugim svojstvima date su u kompjuterskoj bazi podataka "Cytochrome P450, Database" (CPD), kreiranoj na Institutu za biomedicinsku hemiju Ruske akademije medicinske nauke.
Molek. masa različitih P450 kreće se od 44 do 60 kDa. Hemoproteinski monomeri se sastoje od jednog polipeptidnog lanca koji sadrži od 45 do 55% nepolarnih aminokiselinskih ostataka. U nedostatku deterdženta, citokrom postoji u obliku molekularnih agregata. težine od 300 do 700 kDa. Kompletna sekvenca aminokiselina je uspostavljena za više od 150 citokroma P450. Najdobro proučavani su CYP2B4 i CYP1A2, izolovani iz mikrosoma jetre kunića nakon indukcije fenobarbitalom i 3-metilholantrenom, respektivno. Molekul CYP2B4 sastoji se od 491 aminokiselinskog ostatka, a CYP1A2 - od 516 aminokiselinskih ostataka. D. Ozols i saradnici 1981. i O. Goto i saradnici 1983. godine, kada su upoređivali primarnu strukturu hemoproteina CYP2 i CYP1 porodica, otkrili su 2 očuvana regiona
Citokrom P450(CYP450) je velika grupa enzima odgovornih za metabolizam stranih organskih spojeva i lijekova. Enzimi porodice citokroma P450 vrše oksidativnu biotransformaciju lijekova i niza drugih endogenih bioorganskih supstanci i na taj način vrše funkciju detoksikacije. Citokromi su uključeni u metabolizam mnogih klasa lijekova, kao što su inhibitori protonske pumpe, antihistaminici, inhibitori retrovirusne proteaze, benzodiazepini, blokatori kalcijumskih kanala i drugi.
Citokrom P450 je proteinski kompleks sa kovalentno vezanim hemom (metaloprotein), koji osigurava dodavanje kisika. Hem je, pak, kompleks protoporfirina IX i dvovalentnog atoma željeza. Broj 450 označava da smanjeni hem povezan sa CO ima maksimalnu apsorpciju svjetlosti na talasnoj dužini od 450 nm.
Citohromi P-450 su uključeni ne samo u metabolizam lekova, već iu pretvaranje hemoglobina u bilirubin, sintezu steroida itd. Sve izoforme citohroma P-450 su grupisane u porodice CYP1, CYP2, CYP3. U okviru familija izdvajaju se potfamilije A, B, C, D, E. Unutar potfamilija izoforme su označene serijskim brojem. Na primjer, CYP2C19 je naziv 19. po redu citokroma "C" podfamilije, familije "2". Ukupno postoji oko 250 različitih tipova citokroma P-450, od kojih se otprilike 50 nalazi u ljudskom tijelu, a samo šest (CYP1A2, CYP2C9, CYP2C19, CYP2D6, CYP2E1, CYP3A4) je relevantno za metabolizam lijekova.
Na aktivnost citokroma P-450 utiču mnogi faktori - pušenje, alkohol, godine, genetika, ishrana, bolest. Ovi faktori su odgovorni za formiranje individualnih karakteristika rada enzima P-450 i određuju efekte interakcija lijekova kod određenog pacijenta.
Značaj citokroma P450 za gastroenterologiju
Nedavno povećano interesovanje gastroenterologa za izoforme citokroma P450 CYP2C19 i CYP3A4 posledica je njihove uloge u metabolizmu derivata benzimidazola, koji uključuju sve lekove iz ATC grupe A02BC „Inhibitori protonske pumpe“ (omeprazol, pantorazol, lansoprazol i lansoprazol). ) . Klinički je značajno da je gen CYP2C19 polimorfan, a veličina terapijskog efekta različitih PPI u velikoj mjeri zavisi od stanja ovog gena kod pacijenta.Među IPP, lansoprazol ispoljava najveći inhibitorni efekat na CYP2C19, zatim omeprazol i esomeprazol u manjoj meri. Efekat rabeprazola je još manji, ali njegov tioester, nastao tokom neenzimskog metabolizma, ima značajan inhibitorni efekat na aktivnost CYP2C19. Pantoprazol ima najmanji efekat na CYP2C19. Pantoprazol ima najveći inhibitorni učinak na CYP3A4 in vitro, a zatim slijede (kako se učinak smanjuje) omeprazol, esomeprazol, rabeprazol i lansoprazol. Za pacijente koji primaju više lijekova, pantoprazol je poželjniji među PPI (Bordin D.S.). 
Metabolizam pet inhibitora protonske pumpe.
Tamnije strelice označavaju značajnije metaboličke puteve.
Slika preuzeta iz članka Marelli S., Pace F.
Uz aktivno učešće CYP3A4, dolazi do metabolizma domperidona, cisaprida i velikog broja drugih lijekova.
Brojni gastroenterološki lijekovi inhibiraju citokrom CYP3A4, čime utiču na farmakokinetiku lijekova koji se uzimaju zajedno.
Problem interakcije lijekova
U suvremenoj kliničkoj praksi široko je rasprostranjena kombinirana primjena lijekova, što je povezano s prisustvom nekoliko bolesti kod pacijenta ili nedovoljnom djelotvornošću monoterapije. Kod kombinovane terapije moguće su interakcije lijekova. Otprilike 56% pacijenata mlađih od 65 godina i 73% pacijenata starijih od 65 godina uzima više od jednog lijeka. Uzimanje dva lijeka dovodi do njihove interakcije kod 6% pacijenata. Prepisivanje 5 (ili 10) lijekova povećava stopu interakcije do 50 (ili 100)%.Potencijalno opasne kombinacije lijekova ozbiljan su klinički problem. Postoje dokazi da je od 17 do 23% kombinacija lijekova koje ljekari prepišu potencijalno opasne. Samo u Sjedinjenim Državama 48 hiljada pacijenata umre svake godine zbog nenamjernih interakcija lijekova. FDA je poništila registraciju nekoliko lijekova (uključujući prokinetički lijek cisaprid) zbog njihovih potencijalno opasnih interakcija s drugim lijekovima, uključujući smrtne slučajeve.
Glavni mehanizmi interakcija lijekova povezani su s promjenama njihove farmakokinetike ili farmakodinamike. Najznačajnije, prema modernim konceptima, su promjene u farmakokinetici tokom metabolizma lijeka uz učešće citokroma P-450.
Primjer opasne interakcije je nedavno otkrivena interakcija između PPI i klopidogrela, koji se široko koristi u liječenju pacijenata sa koronarnom bolešću srca. Kako bi se smanjio rizik od gastrointestinalnih komplikacija, pacijentima koji primaju acetilsalicilnu kiselinu u kombinaciji s klopidogrelom propisuje se PPI. Budući da se bioaktivacija klopidogrela odvija uz sudjelovanje CYP2C19, uzimanje IPP-a koje metabolizira ovaj citokrom može smanjiti aktivacijski i antitrombocitni učinak klopidogrela. U svibnju 2009. godine, na konferenciji Društva za kardiovaskularnu angiografiju i intervencije (SCAI), predstavljeni su podaci koji pokazuju da istovremena primjena klopidogrela i PPI značajno povećava rizik od infarkta miokarda, moždanog udara, nestabilne angine, potrebe za ponovljenim koronarnim intervencijama i koronarnom smrću. (Bordin D .WITH.).
Citokrom CYP2C19
Izoforma citokroma P450 CYP2C19 (S-mefenitoin hidroksilaza) katalizuje reakcije 5-hidroksilacije piridinskog prstena i 5"-demetilacije benzimidazolnog prstena. U ljudskom tijelu, CYP2C19 se nalazi u hepatocitima.Sve vrste mutacija gena CYP2C19 mogu se podijeliti u tri grupe:
- Bez mutacija (homozigoti), oni su također brzi metabolizatori PPI.
- Imati mutaciju u jednom alelu (heterozigoti), srednja vrsta metabolizma.
- Imajući mutacije u oba alela, oni su također spori metabolizatori PPI.
| CYP2C19 genotip |
Prevalencija (Tkach S.M. et al., 2006.) |
Vrsta metabolizma |
PPI poluživot, T½, sat (Lapina T.L.) |
Inhibicijski efekat PPI na kiselinu | ||
| Kavkaski | Mongoloidna rasa | |||||
|
Nema mutacija (homozigoti) |
90% kavkaskog stanovništva | 50,6 % |
34,0 % |
Brzo | 1 | Kratko |
|
Mutacija u 1. uličici (heterozigoti) |
10% kavkaskog stanovništva | 40,5 % | 47,6 % | Srednji | - | Prosjek |
| Mutacija u obe ulice | 20-30% azijske populacije | 3,3 % | 18,4 % | Sporo |
2–10 |
Visoko |
Spori metabolizatori se razlikuju od brzih i srednjih metabolizatora po dvostruko većoj koncentraciji PPI u krvnoj plazmi i poluživotu. Polimorfizam gena koji kodira izoformu 2C19 određuje različite brzine metabolizma PPI kod pacijenata. U vezi sa navedenim, preporučuje se da se odabir PPI vrši pod nadzorom dnevna pH-metrija(Khavkin A.I., Zhikhareva N.S., Drozdovskaya N.V.).
- CYP2C19 aktivno metaboliše sledeće lekove: triciklične antidepresive (amitriptil, klomipramin, imipramin), antidepresiv – selektivni inhibitor hvatanja serotonina citiloprama, antidepresiv – inhibitor Mao moklobemida, antikonvulzivne i antiepeliptičke lekove (diazepam, klomipramin, primifen, primif). , nordazepam), inhibitori protonske pumpe (omeprazol, pantorizol, lanceprazol, rabeprazol i esomeprazol), antimalarični antimalarik, NSAR diklofenak i indometacin, kao i: varfarin, gliklazid, klopidogrel, propranolol, ciklofosponin karofolol, ciklopholisponin ., Vorikonazol i drugi
- jaki inhibitori CYP2C19: moklobemid, fluvoksamin, hloramfenikol (hloramfenikol)
- nespecifični inhibitori CYP2C19: PPI omeprazol i lansoprazol, H2-blokator cimetidin, NSAID indometacin, kao i fluoksetin, felbamat, ketokonazol, modafinil, okskarbazepin, probenecid, tiklopidin
- Induktori CYP2C19: rifampicin, artemisinin, karbamazepin, noretisteron, prednizon, gospina trava.
Uticaj različitih genotipova CYP2C19 na efikasnost eradikacije Helicobacter pylori
Pacijenti sa genotipom „brzih“ metabolizatora imaju brz metabolizam inhibitora protonske pumpe, pa je antisekretorni učinak uzimanja potonjih kod njih manje izražen nego kod osoba sa fenotipovima „srednji“ i „spori“ metabolizatori. Razlike u antisekretornom efektu mogu odrediti niže stope eradikacije Helicobacter pylori u "brzim" metabolizatorima. Dakle, postoji veća efikasnost eradikacijske terapije kod pacijenata sa genotipovima “sporih” (88,9%) i “srednjih” (82,7%) metabolizatora u odnosu na “brze” metabolizatore (vidi sliku). 
Uticaj različitih genotipova CYP2C19 na efikasnost eradikacije Helicobacter pylori.
BM – “brzi” metabolizatori, PM – “srednji” metabolizatori, MM – “spori” metabolizatori (Maev I.V. et al.)
Zbog činjenice da su molekularne genetičke studije nedostupne ljekaru u praksi, na „brze“ metabolizatore se može posumnjati na osnovu perzistencije sindroma boli u trbuhu 3-4. dana od početka uzimanja PPI, kao i uzimajući u obzir spora endoskopska dinamika tokom epitelizacije erozija i ožiljnih ulceroznih defekta kod pacijenta. Zauzvrat, insuficijencija antisekretornog efekta terapije PPI može se potvrditi metodom dnevne intragastrične pH-metrije (Maev I.V. et al.).
Citokrom CYP3A4
Enzim CYP3A4 katalizira reakciju sulfoksidacije, što dovodi do stvaranja sulfonske grupe. CYP3A4 je jedan od najvažnijih citokroma za farmaceutske proizvode, budući da biotransformiše, barem djelomično, oko 60% oksidiranih lijekova. Iako aktivnost CYP3A4 uveliko varira, on nije podložan genetskom polimorfizmu. Položaj CYP3A4 na apikalnim membranama enterocita i hepatocita tankog crijeva olakšava metabolizam lijekova prije nego što lijek uđe u sistemsku cirkulaciju, što je poznato kao "efekat prvog prolaza".Genetski defekt u CYP3A4 može biti uzrok razvoja sekundarnog sindroma dugog QT intervala pri uzimanju cisaprida i, kao posljedica, razvoja srčane aritmije (Khavkin A.I. et al.).
- CYP3A4 je glavni enzim u metabolizmu sljedećih lijekova: imunosupresiva (ciklosporin, sirolimus, takrolimus), lijekova koji se koriste u kemoterapiji (anastrozol, ciklofosfamid, docetaksel, erlotinib, tirfostin, etopozid, paksitovin blast, tepovin, tamopozid, ifosfamid, , gefitinib), antifungici (klotrimazol, ketokonazol, itrakonazol),