Funkce cytochromů P450, farmakogenetika Pavla Umhöhová

Cytochromy P450 hemové enzymy název podle absorpčního spektra: v redukované formě v komplexu s CO absorbuje při 450nm běžné hemoproteiny absorbují při 420nm (denaturovaná forma cytochromu P450) cytochrom v biochemii = spíše hemoprotein transportující elektrony

Cytochromy P450 celkově známo přes 2000 cytochromů člověk více než 60 genů některé formy specifické většina enzymů se širokou substrátovou specifitou INDUCIBILNÍ

Cytochromy P450 mikrosomální enzymy jater, GIT, plic, mozku, srdce, placenty, kůže, erytrocytů zprostředkovávají 1.fázi zpracování xenobiotik (zvýšení polarity) ve 2.fázi vytvořené funkční skupiny reagují s endogenní mlk (např. konjugace s glutathionem, kys. glukuronovou)

Cytochromy P450 prostetická skupina = hem b (Hb, myoglobin, peroxidázy) vkládají atom o z mlk O2 do mlk substrátu (RH) za vzniku hydroxylovaného produktu (ROH) katalyzovaná rce: XH + NADPH + H+ + O2  XOH + NADP+ + H2O

Cytochromy P450 zdroj redukčních ekvivalentů = NADPH+H+ druhý atom O dává vzniknout mlk vody katalyzují vznik oxygenovaného produktu (monooxygenázová fce) i vznik mlk vody (oxidázová aktivita) → oxygenáza se smíšenou funkcí

Cytochromy P450 - názvosloví superrodina cytochromů = CYP rodina (40% shody primární sekvence) – označení číslem 1 – 118 podrodina (55% shody) – písmena A – Q vlastní protein – číslo: např. CYP 1A1

Struktura CYP 2A1

Ovlivnění metabolismu hemu 15% hemu se syntetizuje v játrech regulace syntézy: regulace ALA – syntetázy hem: feed-back inhibice, ovlivnění ALA - syntetázy interakce při akutní intermitentní porfyrii aktivita PBG – deaminázy pod 50% (v 10% případů klinicky manifestní) manifestace = odpověď na ↓ hemu v hepatocytech = zvýšená potřeba pro CYP (barbituráty, steroidy, …) ataky neurologické dysfunkce (postižení periferního, autonomního i centrálního nerv. systému)

Cytochromy P450 dvě funkce: → detoxikace cizorodých látek → aktivace netoxických látek na látky vysoce jedovaté: např. přeměna benzpyrenu na 7,8- dihydrodiol-9,10-epoxid (silný kancerogen)

Multi-drug resistence = vypuzení škodlivých látek z buňky podílí se: transmembránové proteiny „pumpy vypuzující léky“ (drug eflux pumps) + enzymy detoxikace a biotransformace xenobiotik fyziologicky v játrech, ledvinách v nádorových buňkách = rezistence!

Farmakogenetika variabilita odpovědi na léky způsobená genetickou variabilitou mění schopnost organismu absorbovat, transportovat, metabolizovat nebo vylučovat léky a jejich metabolity polymorfismy lékové odpovědi ← specifická biochemická reakce na látky běžné v potravě (dietetické selekční tlaky v různých populacích) → geografická distribuce alel

Farmakogenetika vzhledem k různým reakcím na xenobiotika na základě různých genotypů → účinná dávka = způsobí daný efekt u 50% populace využití informací projektu HUGO → vyvarování nežádoucí reakce na léky předpověď účinnosti medikace ještě před podáním vytvoření husté mapy polymorfismů → není nutná znalost specifických biochemických dějů

Cytochromy P450 jednotlivé cytochromy se podílejí na metabolismu xenobiotik různou měrou asi 50% látek, jejichž metabolismus je znám, přeměňuje CYP 3A4

CYP 3A4 nejdůležitější jaterní cytochrom: → největší zastoupení → metabolizuje nejvíce léčiv: cyklosporin A, erythromycin, ethinylestradiol, testosteron indukce → až selhání orálních kontraceptiv

CYP 3A4 existují 3 formy CYP 3A (3A4, 3A5, 3A7): játra, ledvina, tlusté střevo, dvanáctník formy se v průběhu vývoje mění, ale celkový obsah CYP 3A4 je stále stejný ve střevě ve styku s požitými látkami → dva substráty mohou kompetovat → koncentrace jednoho z nich může silně vzrůst

CYP 1A2 hlavně v játrech: např. kofein, theofylin aktivuje prokarcinogenní látky indukovatelný polycyklickými aromatickými uhlovodíky a heterocyklickými aminy (např. v grilovaném mase) → zvyšují riziko rakoviny parametr znečištění vody (indukce u pstruhů)

CYP 1A1 gen CYP 1A1 kóduje arylhydrokarbonhydroxylázu (AHH): metabolizuje polycyklické uhlovodíky cigaretového kouře vznikají karcinogenní epoxidové formy vysoce indukovatelná alela - ↑ riziko ca plic (cigaretový kouř zároveň obsahuje induktory) homozygoti slabě indukovatelné alely ↓ riziko karcinomu plic

Bronchogenní karcinom

CYP 2C jaterní indukovatelné cytochromy v kavkazské a asijské populaci poruchy genů → pomalí metabolizátoři: nutné vyšší dávky léků (např. diazepamu) zatím není známa toxická látka, kterou by aktivovali

CYP 2D6 není indukovatelný metabolizuje antidepresiva, léky kardiovaskulárního systému v kavkazské populaci pomalí metabolizátoři debrisoquinu (b- blokátor) = homozygoti pro recesivní alelu (aa): rezistentnější ke karcinogennímu efektu cigaretového kouře: 4krát nižší riziko než silní metabolizátoři (AA)

CYP 2E1 indukovatelný ethanolem, acetonem, hladověním aktivuje nitrosaminy na reaktivní karcinogeny metabolizuje paracetamol alternativní cestou → toxický meziprodukt

Vliv složek potravy na aktivitu cytochromů většina karcinogenů vyžaduje bioaktivaci → nebezpečnost karcinogenů závisí na aktivaci a detoxikaci ovoce, zelenina inhibují enzymy karcinogeneze chemicky aktivní látky v potravinách = fytochemikálie

Grapefruitový džus

Grapefruitový džus obsahuje lýkopen, pektiny, antioxidanty, vit. C ovlivňuje interakce více než 25 známých látek (imunosupresiva, léky na CNS, antihistaminika) dlouhodobě inhibuje aktivitu cytochromů: kompetitivní inhibice, irreverzibilní inaktivace může zvýšit koncetraci p.o. podávaných léčiv až 300krát, kofeinu o 31%

Česnek

Česnek antiseptické, močopudné účinky, snižuje krevní tlak, prevence aterosklerózy množství biologicky aktivních látek (hl.sloučeniny se sírou pocházející z Cys) inhibice CYP 2E1 → snížená aktivace nitrosaminů indukce CYP 1A, 3A testy s mnohem vyššími dávkami, než člověk běžně v potravě přijme

Třezalka tečkovaná

Třezalka tečkovaná podle evropského úřadu pro kontrolu léčiv musí být produkt obsahující extrakt třezalky řádně označen výrazně snižuje koncentraci cyklosporinu: indukce CYP 3A4 (až odmítnutí transplantovaného orgánu) ↑ clearance orálních kontraceptiv

Použitá literatura: http://www.biochemie.upol.cz/stranky/studenti/prace/2004/luzna.pdf J. Wiley and sons: Biochemistry J. Masopust: Patobiochemie buňky, Praha 2003 Thompson and Thompson: Klinická genetika, Triton 2004 E. Nečas aspol.: Patologická fyziologie orgánových systémů II., Karolinum 2004 B. Oesch-Bartlomowicz: Phosphorylation of cytochromes P450

Děkuji za pozornost