Funkce cytochromů P450, farmakogenetika

Prezentace na téma: "Funkce cytochromů P450, farmakogenetika"— Transkript prezentace:

1 Funkce cytochromů P450, farmakogenetika
Pavla Umhöhová

2 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

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

4 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)

5 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

6 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

7 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

8 Struktura CYP 2A1

9 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)

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

11 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!

12 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

13 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

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

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

16 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

17 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)

18 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

19 Bronchogenní karcinom

20 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

21 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)

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

23 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

24 Grapefruitový džus

25 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%

26 Česnek

27 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

28 Třezalka tečkovaná

29 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

30 Použitá literatura: 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

31 Děkuji za pozornost