Farmakogenetika metotrexátu v léčbě revmatoidní artritidy, přehled problematiky Soukup T, Nekvindová J, Pávek P, Veleta T, Vlček J, Bradna P II. interní gastroenterologická klinika FN a LF UK Praha v Hradci Králové Ústav klinické biochemie a diagnostiky FNHK Farmaceutická fakulta UK Praha v HK Podpořeno projektem (Ministerstva zdravotnictví) koncepčního rozvoje výzkumné organizace

Úvod Efektivita léčby revmatoidní artritidy (RA) metotrexátem (MTX) 46% - 65 % (ACR 20) Při léčbě MTX se mohou vyskytnout nežádoucí účinky. Alespoň jeden u 72,9% pacientů, závažné až u 30% pacientů. gastrointestinální toxicita (nevolnost, zvracení, průjem, 20% - 65% hepatotoxicita 10% - 43% orální ulcerace 37% alopecie až 4% pulmonální toxicita 2,1% - 8% útlum kostní dřeně lehká 12% pancytopenie 0.8%

Úvod do farmakogenetiky MTX Genetické změny → variabilita → mohou předpovědět reakci na léčbu → umožnit změnu dávkování, nasazení jiného léčiva → efektivní léčba, eliminace NÚ → personalizovaná medicína Farmakogenetika studuje geneticky podmíněné variability (většinou ve formě jednonukleotidových polymorfismů – single nucleotid polymorphismus, SNPs) v odpovědi organizmu na léčivo. Farmakogenetiga MTX– vliv polymorfizmů na metabolizmus MTX na různých úrovních (nitrobuněčný) – transportéry, enzymy

Farmakologie MTX biologická dostupnost 30% a 90%, při vyšších dávkách se snižuje aktivní transport ve střevě - nasytitelný přenašeč maximální koncentrace v plazmě za 45 – 120 minut po perorálním podání biologický poločas 6 – 7 hodin - po 24 hodinách je lék v séru nedetekovatelný

Vylučování metotrexátu Primární cesta eliminace MTX je renální exkrece, která je závislá na dávce a cestě podání. Po IV podání 80% až 90% dávky je vyloučeno v nezměněné podobě za 24 hodin močí. cestou glomerulární filtrace a aktivní tubulární sekrecí. Clearance MTX je variabilní a obecně nižší při vyšších dávkách MTX. MTX clearance koreluje s kreatininovou clearance. J Pharmacol Exp Ther Sep;294(3):

Metabolizmus MTX Převážně v játrech Methotrexate podléhá intracelulárnímu metabolizmu na polyglutamáty. Pro efekt léku je důležitá koncentrace polyglukamátu, který vzniká konjugací na OH skuipinách v krvi. Polyglutamáty inhibují dihydrofolát reduktázu a thymidyláte synthetázu. Polyglutamát může být konvertován zpět na MTX hydrolázami. Druhou cestou metabolizmu MTX je metabolit 2, 4-diamino-N(10)-methylpteroic acid – DAMPA MTX rescue agent carboxypeptidase-G(2) (CPDG(2)) converts >98% of plasma MTX to 2, 4-diamino-N(10)- methylpteroic acid (DAMPA) and glutamate in patients with MTX-induced renal failure and delayed MTX excretion. DAMPA is eliminated Po perorálním podání je MTX částečně metabolizován intestinální flórou. 7-hydroxymethotrexate: aktivní metabolit, vzniká při prvním průchodu játry (10% metabolizovaného MTX), signifikantně přítomný při podávání extenzivních dávek. Widemann BC, Sung E, Anderson L, et al. J Pharmacol Exp Ther Sep;294(3):

Foláty Gastrointestinální toxicita Dihydrofoláty Adenosin - uvolňování 5,10-methylen tetradydrofolát 5,10- methenyl tetrahydrofolát 10- formyl tetrahydrofolát 5-methyl tetradydrofolát Syntéza polyaminů

Nitrobuněčný metabolizmus MTX – cíle pro SNPs Vstup do buněk pro foláty a antifoláty přenašeč SLC19A1 nebo reduced folate carrier (RCF-1) folátové receptory (FR-α a FR-β), endocytóza - nižší afinita MTX k receptorům než foláty (malý význam metabolické cesty) Transport MTX z buňky - efluxní transportéry z rodiny ABC (ATP-binding cassette) např. (ABCC1-4 a ABCG2). Intracelulární metabolizmus – přidání 2 až 5 glutamátových skupin → aktivní metabolit, polyglutamát metotrexátu (MTXPG), v buňce se hromadí. Tento proces je katalyzován folylpolyglutamát syntetázou (FPGS) a je reverzibilní prostřednictvím gamaglutamyl hydrolázy (GGH)

Účinek MTX v buňce – cíle pro SNPs MTXPG přímo inhibuje enzymy důležité pro syntézu purinů a pyrimidinů – thymidylát syntázu (TYMS) a dihydrofolát reduktázu (DHFR). DHFR se účastní na konverzi homocysteinu na methionin a tím pro syntézu polyaminů. Metabolismus adenosinu Ovlivnění metabolismu adenosinu patří k nejdůležitějším mechanismům protizánětlivého působení metotrexátu. MTXPG inhubuje 5-aminoimidazol-4-karboxamid ribonukleotid formyltransferáza (ATIC), tím zprostředkovává vliv na metabolismus adenosinu (imunosupresivní účinek).

přenašeč SLC19A1 Polymorfismus RCF 80G>A vede k záměně argininu za histidin proteinu SLC19A1. pacienti s RA a genotypem RCF 80AA nižší TJC a VAS, zároveň vyšší hladina MTXPG než u pacientů s jinými genotypy. Dervieux T, Kremer J, Lein DO et al. (2004) Pharmacogenetics. 14(11): Dervieux T, Furst D, Lein DO et al. (2004) Arthritis Rheum. 50(9): Naproti tomu v jiné studii z roku 2006 nebyla prokázána souvislost mezi různými RCF genotypy a účinností metotrexátu nebo jeho nežádoucími účinky. Wessels JA, de Vries-Bouwstra JK, Heijmans BT et al. (2006) Arthritis Rheum. 54(4):

Efluxní transportéry ABC Polymorfismus genu ABCB1 3435C>T může ovlivnit funkci proteinu, zodpovědného za eflux metotrexátu. Pacienti s genotypem ABCB1 3435TT hůře odpovídají na léčbu metotrexátem Takatori R, Takahashi KA, Tokunaga D et al. (2006) Clin Exp Rheumatol. 24(5): Ranganathan P, Culverhouse R, Marsh S et al. (2008) J Rheumatol. 35(4): Genotyp je spojen také s vyšším výskytem nežádoucích účinků. Kooloos WM, Wessels JA, van der Straaten T, Allaart CF, Huizinga TW, Guchelaar HJ. (2010) Pharmacogenomics. 11(2):

Syntéza purinů Polymorfismus MTHFD1 1958G>A, konkrétně genotyp AA, je dáván do souvislosti se sníženým účinkem metotrexátu. Weisberg I, Tran P, Christensen B, Sibani S, Rozen R (2002) Mol Genet Metab. 64(3): Sekvence opakujících se bazí (28 párů bazí) v genu TYMS, ovlivňuje enzymatickou aktivitu TYMS in vitro. Homozygoti pro dvě opakování mají lepší odpověď na léčbu MTX než u pacientů se třemi opakováními, kteří zároveň potřebují větší dávky léku. Dervieux T, Furst D, Lein DO et al. (2004) Arthritis Rheum. 50(9): Kumagai K, Hiyama K, Oyama T et al. (2003) Int J Mol Med. 11(5):

Dihydrofolátreduktáza (DHFR) DHFR-redukce dihydrofolátu na tetrahydrofolát, inhibován MTXPG. Podle in vitro výsledků mohou mít mutace genu DHFR souvislost se sníženou efektivitou MTX Banerjee D, Mayer-Kuckuk P, Capiaux G et al. (2002) Biochim Biophys Acta. 1587(2-3): Polymorfismus DHFR 829C>T vede ke zvýšené expresi DHFR. Goto Y, Yue L, Yokoi A et al. (2001) Clin Cancer Res. 7(7): Mutace 473G>A má patrně souvislost s vystupňovanými nežádoucími gastrointestinálními účinky MTX. Brinker and Ranganathan, 2010; Gervasini, 2009 N ebyla prokázána souvislost polymorfismů DHFR 473G>A a 35289G>A s efektivitou ani toxicitou metotrexátu u 205 pacientů. Wessels JA, de Vries-Bouwstra JK, Heijmans BT et al. (2006) Arthritis Rheum. 54(4):

Metylentetrahydrofolátreduktáza (MTHFR) MTHFR - katalyzuje přeměnu methylenTHF na metylTHF - klíčový enzym v metabolizmu folátů – dva polymorfizmy C677T a A1298C vedou k redukci enzymové aktivity Metaanalýza 9 studií – 1514 pt s, není ukázána asociace s toxicitou a účinností MTX u RA. Lee YH, Song GG. Association between the C677T and A1298C polymorphysm of MTHFR and the efficacy and toxicity of methotrexate in rheumatoid arthritis: metaanalysis. Clin drug Investig. 2010;30(20):101-8.

Metabolismus adenosinu Nadějné výsledky přinesly studie zkoumající souvislost mezi geny pro funkce adenosinu (AMPD1, ATIC, MTR, MTRR, ITPA). polymorfizmy AMPD1 34C>T, ATIC 347C>G, ITPA 94C>A souvislost s klinickým účinkem MTX DAS28 (OR poměr 2.1) P olymorfizmus 347C>G genu ATIC asociován s výskytem nežádoucích účinků MTX (OR poměr 2.0) Wessels et al Mutace adenosinového receptoru ADORA2A mohou být příčinou ukončení terapie MTX u pacientů s RA v důsledku nežádoucích účinků (OR poměr 2.0) Hider et al., souvislost mezi mutacemi v genech pro set ATIC, AMPD1 a ITPA a dobrou odpovědí na MTX u pacientů s RA (OR 27.8) → prediktivní diagnostický model pro terapii RA MTX na základě genotypizace. Wessels et al. (2006).

Methotrexát Ranganathan P, McLeod HL. A&R 2006

Methotrexát Ranganathan P, McLeod HL. A&R 2006

/disease/PA pharmG K b - P harmacogenomic.Knowledge.Implementation MTHFR – 6 prací, black race, 236 pts ATIC – 2 práce (DAS 28, HAQ, PGA) ABCB1 – indové – no response to MTX GGH – 2 práce FPGS – 1 práce 281 pts C18of56, TYMS – 3 práce (226, 286 pts) SLC19A1 – 4 práce (226 pts) ADORA2A – 5 prací (309 pts)

diskuze Klinické výsledky zatím zaostávají za teoretickými předpoklady – malé soubory (frekvence polymorfizmů), nutná dobrá návaznost klinických dat (dobře zvolené sledované klinické parametry), geografická/ etnická/ regionální variabilita. Může mít ovlivnění metabolizmu SNPs klinicky významný vliv na toxické účinky a efekt léčby? Různý význam metabolických cest.

závěr Farmakogenetika je nový moderní směr klinické farmakoterapie umožňující personalizaci terapie na základě zjištění genetické predispozice pacienta pro danou léčbu. výstup → návrh diagnostických genetických setů Zjištěné poznatky je nutné ověřit dalšími pracemi.