Научная статья на тему 'Фармакологическая регуляция активности изоферментов цитохромов P450 3A4 и P450 2C9 витаминами и природными соединениями'

Фармакологическая регуляция активности изоферментов цитохромов P450 3A4 и P450 2C9 витаминами и природными соединениями Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
1273
110
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЦИТОХРОМ P450 3A4 / ЦИТОХРОМ P450 2C9 / ДИКЛОФЕНАК / АНТИОКСИДАНТЫ / ЭЛЕКТРОХИМИЯ / ФЕРМЕНТНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ / ВИТАМИНЫ A / C / E / ВИТАМИНЫ ГРУППЫ B / ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ / CYTOCHROME P450 2C9 / CYTOCHROME P450 3A4 / DICLOFENAC / ANTIOXIDANTS / ELECTROCHEMISTRY / ENZYME ELECTRODES / A / E VITAMINS / B VITAMINS / INTERACTION

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Ших Е.В., Махова А.А., Шумянцева В.В., Демидова О.А.

Проведено исследование влияния витаминов, обладающих антиоксидантными свойствами (витамины A, E, C), витаминов группы B (B1, B2, B6), а также витаминоподобных веществ (коэнзим Q10, таурин и L-карнитин) на ферменты первой фазы метаболизма ксенобиотиков цитохромы P450 3A4 и P450 2C9. В экспериментах с участием информированных добровольцев показано, что витамины группы В позволяют сократить длительность терапии нестероидным противовоспалительным препаратом диклофенака и снизить ежедневную потребность в нем. Показано также положительное влияние витаминов группы В на уменьшение болевого синдрома, позволяющее сократить длительность терапии и снизить ежедневную потребность в диклофенаке. Фармакодинамические и фармакокинетические данные подтверждены в экспериментах по исследованию электрокаталитической активности цитохрома P450 3A4 (CYP3A4) электрохимическими методами. Электрохимический подход для исследования каталитической активности цитохромов P450 и влияния витаминов и природных соединений на электрокатализ является чувствительным и эффективным сенсорным методом, позволяющим использовать низкие концентрации белка на электроде (до 10-15 моль/электрод), проводить анализ без участия белков-партнеров (цитохрома B5, НАДФН-зависимой редуктазы) и выявлять взаимодействие лекарственных препаратов в доклинических экспериментах. При сравнении влияния витаминов группы B (B1, B2, B6) в одинаковой концентрации (300 мкМ) по данным электрохимического анализа, рибофлавин (витамин B2) наиболее эффективно подавляет взаимодействие диклофенака с цитохромом P450 3A4. Витаминоподобное вещество таурин, обладающее антиоксидантными свойствами, и витамины-антиоксиданты стимулировали электрохимическое восстановление цитохромов P450 3A4 и P450 2C9. Полученные данные подтверждают возможность регуляции фармакокинетических параметров и выраженности фармакодинамического эффекта с помощью влияния витаминов на активность цитохромов P450 3A4 (CYP3A4) и P450 2C9 (CYP2C9).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Ших Е.В., Махова А.А., Шумянцева В.В., Демидова О.А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Pharmacological regulation of the activity of cytochrome P450 3A4 AND P450 2C9 isoenzymes by vitamins and natural compounds

The influence of vitamins with antioxidant properties (vitamins A, E, C), B vitamins (B1, B2, B6) and vitamin-like substances (coenzyme Q10, taurine and L-carnitine) on the enzymes of the first phase of xenobiotic metabolism cytochromes P450 3A4 and P450 2C9 has been studied. The experiments with informed volunteers have shown that B vitamins can shorten the duration of nonsteroidal anti-inflammatory drug diclofenac therapy and reduce the daily need for it. The positive effect of B vitamins in reducing the pain syndrome, shortening the duration of therapy and reducing the need for daily intake of diclofenac. Pharmacodynamic and pharmacokinetic data have been confirmed by electrochemical tests of electrocatalytic activity of cytochrome P450 3A4 (CYP3A4). Electrochemical approach to the study of catalytic activity of cytochrome P450 and the impact of vitamins and natural compounds on electrocatalysis is an accurate and effective touch-sensitive method allowing to use low concentrations of protein at an electrode (10-15 mol/electrode), to conduct the analysis without using protein pairs (cytochrome B5, NADPH-dependent reductase) and to identify the interaction of drugs in preclinical studies. When comparing the influence of B vitamins (B1, B2, B6) in the same concentration (300 μM) according to the electrochemical analysis, riboflavin (vitamin B2) is most effectively inhibits the interaction of diclofenac with cytochrome P450 3A4. Vitamin-like substance taurine with antioxidant properties and antioxidant vitamins stimulated electrochemical reduction of cytochromes P450 3A4 and P450 2C9. The obtained data confirm that it is possible that the influence of vitamins on cytochromes P450 3A4 (CYP3A4) и P450 2C9 (CYP2C9) allows to regulate pharmacokinetic parameters and the pharmacodynamic effect intensity.

Текст научной работы на тему «Фармакологическая регуляция активности изоферментов цитохромов P450 3A4 и P450 2C9 витаминами и природными соединениями»

© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2016 УДК 615.03

Фармакологическая регуляция активности изоферментов цитохромов Р450 3А4 и Р450 2С9 витаминами и природными соединениями

Е. В. Ших1, А. А. Махова2, В. В. Шумянцева3, О. А. Демидова1

1 Федеральное государственное бюджетное учреждение «Научный центр экспертизы средств медицинского применения» МинистерстваздравоохраненияРоссийскойФедерации, 127051, Москва, Россия

2 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Первый Московский государственный медицинский университет им. И. М. Сеченова Министерстваздравоохранения Российской Федерации, 119991, Москва, Россия

3 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт биомедицинской химии им. В. Н. Ореховича», Москва, Россия

Статья поступила 24.08.2016г. Принята к печати 21.11.2016г.

Резюме: Проведено исследование влияния витаминов, обладающих антиоксидантными свойствами (витамины А, Е, С), витаминов группы В (В1, В2, В6), атакже витаминоподобныхвеществ (коэнзим Р10, таурин и Ь-карнитин) наферментыпер-вой фазы метаболизма ксенобиотиков — цитохромы Р450 3А4 и Р450 2С9. В экспериментах с участием информированных добровольцев показано, что витамины группы В позволяют сократить длительность терапии нестероидным противовоспалительным препаратом диклофенака и снизить ежедневную потребность в нем. Показано также положительное влияние витаминов группы В на уменьшение болевого синдрома, позволяющее сократить длительность терапии и снизить ежедневную потребность в диклофенаке. Фармакодинамические и фармакокинетические данные подтверждены в экспериментах по исследованию электрокаталитической активности цитохрома Р450 3А4 (СУР3А4) электрохимическими методами. Электрохимический подход для исследования каталитической активности цитохромов Р450 и влияния витаминов и природных соединений на электрокатализ является чувствительным и эффективным сенсорным методом, позволяющим использовать низкие концентрации белка на электроде (до 10—15 моль/электрод), проводить анализ без участия белков-партнеров (цитохрома В5, НАДФН-зависимой редуктазы) и выявлять взаимодействие лекарственных препаратов в доклинических экспериментах. При сравнении влияния витаминов группы В (В1, В2, В6) в одинаковой концентрации (300 мкМ) по данным электрохимического анализа, рибофлавин (витамин В2) наиболее эффективно подавляет взаимодействие диклофенака с ци-тохромом Р450 3А4. Витаминоподобное вещество таурин, обладающее антиоксидантными свойствами, и витамины-антиок-сиданты стимулировали электрохимическое восстановление цитохромов Р450 3А4 и Р450 2С9. Полученные данные подтверждают возможность регуляции фармакокинетических параметров и выраженности фармакодинамического эффекта с помощью влияния витаминов на активность цитохромов Р450 3А4 (СУР3А4) и Р450 2С9 (СУР2С9).

Ключевые слова: цитохром Р450 3А4; цитохром Р450 2С9; диклофенак; антиоксиданты; электрохимия; ферментные электроды; витамины А, С, Е; витамины группы В; взаимодействие.

Библиографическое описание: Ших ЕВ, Махова АА, Шумянцева ВВ, Демидова ОА. Фармакологическая регуляция активности изоферментов цитохромов Р450 3А4 и Р450 2С9 витаминами и природными соединениями. Ведомости Научного центра экспертизы средств медицинского применения 2016; (4): 42—47.

Одним из важных методов в персонализированной медицине является контроль в курсе лечения коррекции дозы лекарственного препарата (ЛП) с учетом индивидуальных особенностей пациента. Фармакогенетические тесты позволяют выявлять риск побочных действий ряда ЛП (например, антикоагулянт варфарин), персонализированно менять, корректировать дозы лекарства. Индивидуальная реакция на данный ЛП обусловлена полиморфизмом генов, кодирующих цитохром CYP2C9, а также витамин К-эпоксиредуктазу (VKORC1) [1, 2]. Фирма «Roche» разработала генетические тесты на основе микроэррейной техники (Amplichip CYP450) [3] для геномных прогнозирований.

Несмотря на информативность фармакогенети-ческих тестов, их результаты не позволяют влиять на активность ферментов, метаболизирующих ЛП, поэтому необходимо развивать другой подход, основанный на регуляции активности ферментов с помощью биологически активных соединений. Ранее нами было показано, что витамины группы В влияют на

каталитическую активность цитохрома Р450 3А4: тиамин (витамин В1) и рибофлавин (витамин В2) ин-гибируют, а пиридоксин (витамин В6) стимулирует электровосстановление этого гемопротеина, но также ингибирует метаболизм диклофенака [4, 5].

Цитохромы Р450 играют огромную роль в метаболизме эндогенных соединений: этот класс ферментов метаболизирует приблизительно 75 % всех ЛП. Среди 57 цитохромов Р450 человека 5 основных форм (СУР1А2, СУР2С9, СУР2С19, СУР2Б6, СУР3А4/5) осуществляют приблизительно 95 % реакций биотрансформации [3, 6, 7]. Цитохромы Р450 3А4 и Р450 2С9 являются наиболее активными участниками метаболизма применяемых ЛП. Необходимость изучения индуцирующих свойств ранее не исследовавшихся химических соединений определяется функциональной значимостью цитохромов Р450 в детоксикации разнообразных ксенобиотиков. Исследование спектра соединений, которые могут индуцировать различные формы цитохромов Р450, остается актуальным. Важно знать, как влияют на активность

цитохромов Р450 те соединения, которые будут использовать в медицине в качестве лекарственных средств (ЛС), потому что в результате индукции или ингибирования цитохромов Р450 могут изменяться фармакокинетические характеристики ЛС, развиваться нежелательные явления. Особый интерес представляют природные антиоксиданты, которые часто используют в составе комплексной терапии ряда заболеваний.

Регуляция каталитической активности ферментов может протекать по различным механизмам: встраивание в мембраны, взаимодействие с белками-партнерами, химическая модификация, аллосте-рические механизмы.

Целью работы являлось исследование влияния витаминов, обладающих антиоксидантными свойствами (витамины А, Е, С, коэнзим Q10, таурин, L-кар-нитин), и витаминов группы В на электрокаталитические свойства цитохромов Р450 ЗА4 и Р450 2С9.

Задачи исследования:

1) исследовать каталитическую активность цито-хромов Р450 ЗА4 и Р450 2С9 в присутствии витаминов, обладающих антиоксидантными свойствами, витаминов группы В, а также витаминоподобных веществ при помощи электрохимических методов;

2) изучить субстратные свойства диклофенака по отношению к цитохромам Р450 ЗА4 и Р450 2С9 в присутствии витаминов-антиоксидантов, витаминопо-добных веществ и витаминов группы В при помощи электрохимических методов.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Электрохимические измерения проводили с помощью потенциостата PGSTAT12 Autolab («Eco Chemie», Нидерланды) с программным обеспечением GPES. В работе использовали трехконтактные электроды, полученные методом трафаретной печати (ООО НПП «АВТОКОМ», Россия); с графитовыми рабочим и вспомогательным электродами (графитовая паста для печати фирмы «Achison») и хлорсереб-ряным электродом сравнения. Диаметр рабочего электрода 2 мм. Все потенциалы приведены относительно хлорсеребряного Ag/AgCl электрода сравнения. Параметры, используемые при исследовании квадратно-волновой вольтамперометрии: КВВА, восстановление, аэробные условия, начальный потенциал — 100 мВ, конечный потенциал — 600 мВ, шаг потенциала 5 мВ, амплитуда 20 мВ, частота 10 Гц. Анализ каталитической активности и влияние витаминов и природных соединений на восстановительный ток цитохрома Р450 ЗА4 проводили методом КВВА по регистрации максимальной высоты катодного пика с коррекцией по базовой линии.

Рекомбинантные цитохромы Р450 ЗА4 (165 мкМ), Р450 2C9 (175 мкМ) были любезно предоставлены профессором С. А. Усановым (Институт биоорганической химии, Минск, Республика Беларусь).

В работе использовали следующие реактивы: дидодецилдиметиламмоний бромид (DDAB), HAuCl^H^O, боргидрид натрия, диклофенак натрия (субстанция) 50 мг/мл в ампулах, витамин А (ретинол ацетат, 0,1 М) и витамин Е (токоферол ацетат, 0,1 М), таурин. Тиамин, рибофлавин, пиридоксин. В электрохимических экспериментах использовали свежеприготовленные растворы 10 мМ диклофенака в воде, 0,28 М аскорбиновую кислоту, 0,1 М ретинол ацетат, 0,1 М токоферол ацетат. В работе были ис-

пользованы Кудесан (коэнзим 010, 30 мг/мл и витамин Е 4,5 мг/мл), в водорастворимой форме, Элькар (300 мг/мл Ь-карнитина).

Гитагамп — оригинальный отечественный препарат, относится к фармакологической группе средств, влияющих на метаболические процессы.

В его состав входят: тиамина хлорид (витамин В1) — 25 мг; рибофлавин (витамин В2) — 25 мг; пиридоксин (витамин В6) — 25 мг; никотиновая кислота (витамин РР) — 25 мг; кальция пантотенат (витамин В5) — 25 мг; кислота фолиевая (витамин В9) — 50 мкг; цианкобаламин (витамин В12) — 25 мкг; ни-котиноил гамма-аминомасляной кислоты натриевая соль — 50 мг.

Для приготовления электродов на поверхность рабочего графитового электрода наносили 2 мкл 5 мМ коллоидного раствора золота в 0,1 М ББАВ в хлороформе, после испарения хлороформа (10 мин) наносили 1 мкл исследуемого гемопротеина Р450 3А4 или Р450 2С9. Электроды оставляли на 12 ч при 4 °С во влажной камере, предотвращающей полное высыхание электродов [8].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Ранее нами было показано влияние нагрузочных доз витаминов группы В на фармакокинетические параметры нестероидного противовоспалительного препарата диклофенака [4]. Прием витаминов группы В позволил сократить длительность терапии дик-лофенаком и снизить ежедневную потребность в дик-лофенаке. Показано также положительное влияние витаминов группы В на уменьшение болевого синдрома, позволяющее сократить длительность терапии и снизить ежедневную потребность в диклофена-ке. Во всех трех схемах приема диклофенака (прием только диклофенака, прием препарата на фоне 2 таблеток Гитагампа и прием препарата на фоне 4 таблеток Гитагампа) величина значения максимальной концентрации диклофенака при однократном разовом приеме статистически достоверно ниже величины значения максимальной концентрации при приеме диклофенака на фоне курсового применения как 2, так и 4 таблеток Гитагампа = 4,07; ? = 14,4 соответственно; р < 0,001) (рис. 1).

я №

¡3

2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200

0

Диклофенак без витаминов

Диклофенак Диклофенак

на фоне приема на фоне приема

2 таблеток 4 таблеток

♦Гитагампа» «Гитагампа»

Рис. 1. Величина значения максимальной концентрации диклофенака в крови при однократном разовом приеме на фоне приема 2и4 таблеток Гитагампа

12 3

Рис. 2. Схема электрода, полученного методом трафаретной печати. 1 — хлорсеребря-ный электрод сравнения, 2 — графитовый рабочий электрод, 3 — вспомогательный электрод

Таким образом, нагрузочные дозы витаминов группы В оказывают статистически значимое влияние на величину значения максимальной концентрации диклофенака.

С целью валидации влияния исследованных ЛП на активность цито-хромов Р450 3А4 и Р450 2С9 были проведены эксперименты в системах электрод/цитохром Р450 3А4 и электрод/цитохром Р450 2С9. Электрохимические подходы перспективны для исследования фермент-субстратных взаимодействий вследствие высокой чувствительности [9—12]. При проведении электрохимических экспериментов были использованы трехконтактные электроды, полученные методом трафаретной печати (рис. 2).

Такие печатные электроды имеют ряд преимуществ: миниатюризация, возможность работать в горизонтальном или вертикальном режиме, низкий базовый ток, широкий диапазон рабочих потенциалов, простота проведения модификации электродов для наноструктурирования или иммобилизации биологических объектов.

Особенностью электрохимических сенсоров на основе цитохромов Р450 является использование на-ноструктурированных электродов с помощью нано-частиц золота и мембраноподобного вещества дидо-децилдиметиламмоний бромида (ББАВ) для повышения чувствительности анализа. При модификации поверхности печатных графитовых электродов 0,1 М ББАВ/Аи в хлороформе с последующим включением в мембраноподобную матрицу цитохрома Р450 3А4 наблюдается прямой безмедиаторный перенос электронов между электродом и гемом. Б0АВ/Аи/Р450 электроды электроактивны при нанесении пикомолярных количеств фермента на электрод. Эффективность катализа и влияние активаторов/ингибиторов оценивали по электрохимической активности иммобилизованного на электроде фермента. Для этого регистрировали катодный ток восстановления цитохрома Р450 3А4 или Р450 2С9 в соответствии со схемой: Бе+3 + 1е ^ Бе+2.

Для исследования электроаналитических характеристик используют вольтамперные отклики электродов, регистрируемые с помощью цикловольтам-перометрии и вольтамперометрического анализа (квадратно-волновой и дифференциальной импульсной вольтамперометрии). Субстраты соответствующих форм цитохромов Р450 вызывают существенное повышение каталитического тока при контролируемом напряжении, а ингибиторы не изменяют или снижают максимальные амплитуды токов [8].

Было проведено сравнительное исследование влияния витаминов группы В (В1, В2 и В6) в концентрации 300 мкМ на электрохимическую реакцию диклофенака с цитохромом Р450 3А4 (рис. 3).

Рибофлавин (витамин В2) наиболее эффективно подавляет взаимодействие диклофенака с цитохро-мом Р450 3А4.

Направленная регуляция каталитического цикла цитохрома Р450 может приводить как к снижению скорости метаболизма ЛП, так и к активации фер-

3 4 5 Ехрешпегйя

Рис. 3. Интенсивность пиков квадратно-волновых вольтампе-рограмм в аэробных условиях электродов: 1 — ЛЛАВ/Аи/Р450 3А4; 2 — ЛЛАБ/Аи/Р450 3А4 + тиамин, ТМ (0,3 мМ); 3 — ЛЛАВ/Аи/Р450 3А4 + ТМ(0,3мМ), затем диклофенак ЛР; 4 — ЛЛАВ/Аи/Р450 3А4 + рибофлавин, ДТ(0,3мМ); 5 — ЛЛАБ/Аи/Р450 3А4 + ДТ (0,3 мМ), затем ЛР; 6 — ЛЛАВ/Аи/Р450 3А4 + пири-доксин, РД (0,3 мМ); 7 — ЛЛАБ/Аи/Р450 3А4 + РД (0,3 мМ), затем ЛР. Значения амплитуд токов КВВА были скорректированы по базовой линии

ментативного гидроксилирования субстратов. Это особенно важно в случае выявления пониженной экспрессии определенной формы цитохрома Р450.

Проведено исследование влияния витаминов-ан-тиоксидантов (витамин С, витамин А и витамин Е) на каталитическую активность цитохрома Р450 3А4 [8, 13]. Так как восстановление гема цитохрома Р450 является основной стадией в катализе и сопровождается генерированием АФК (АФК — активные формы кислорода) [14], вещества, проявляющие антиокси-дантные свойства, могут влиять на каталитические функции этого гемопротеина. В электрохимических системах при восстановлении цитохромов Р450 также генерируются активные формы кислорода, и можно ожидать влияния веществ-«ловушек» АФК на электрокатализ. Антиоксиданты снижают уровень АФК, так как являются ловушками кислородных радикалов. Было исследовано также влияние на электрохимическое восстановление цитохрома Р450 3А4 витаминоподобного вещества таурина, витаминного комплекса Кудесан, содержащего коэнзим Р10 и витамин Е [15, 16].

В присутствии витаминов А, С, Е, таурина, Куде-сана восстановление цитохрома Р450 3А4 и Р450 2С9 протекает более эффективно. Аскорбиновая кислота в диапазоне концентраций 0,03—1 мМ стимулирует катодный восстановительный пик (электрохимический сигнал) цитохрома Р450 3А4. В присутствии диклофе-нака — типичного субстрата цитохрома Р450 3А4 — также наблюдается рост каталитического тока, свидетельствующий об электрокатализе по отношению к диклофенаку и стимулирующем действии аскорбиновой кислоты: 135 ± 10 % и 155 ± 7 %, соответственно. В системе только цитохром Р450 3А4, диклофенак дает увеличение катодного каталитического тока на 128 ± 10 %. Необходимо отметить концентрацион-но-зависимое влияние витаминов С, А и Е на цито-хромы Р450 [17].

240-

220-

200-

180-

160-

140 -

« о 120 -

H 100-

6040 -20 : О

229% +vit А

128**1* +DF +WtL 117% +Тауг

100% Р450 ЗА4

О

162% +\itE

+Эг 148%

3 4 5 6 Эксперименты

130%

120%+с*с +Мек

Рис. 4. Интенсивность пиков квадратно-волновых волътампе-рограмм в аэробных условиях электродов: 1 — DDAB/Au/P450 ЗА4; 2 — DDAB/Au/P450ЗА4 + диклофенак DF; 3 — DDAB/Au/P450 ЗА4 + витамин С (vit С, 0,3 мМ); 4 — DDAB/Au/P450 3А4 + таурин (Тауг, 0,05 мМ); 5 — DDAB/Au/P450 3А4 + витамин А (vit A, 0,1 мМ); 6 — DDAB/Au/P450 3А4 + витамин Е (vit Е, 0,1 мМ). Значения амплитуд токов КВВА были скорректированы по базовой линии

Витамины-антиоксиданты не снижали эффективность электрокатализа цитохрома Р450 ЗА4 и Р450 2С9 по отношению к субстрату диклофенаку [8, 18].

Влияние веществ с антиоксидантыми свойствами на электровосстановление цитохрома Р450 ЗА4 представлено на рисунке 4.

Ь-карнитин, витаминоподобное вещество, активно используется в качестве биологически активной добавки для коррекции различных состояний. Исследованиями доказана эффективность Ь-карни-тина в увеличении толерантности к стрессам и повышении адаптационных возможностей организма человека [19, 20]. Влияние Ь-карнитина на цитохром Р450 ЗА4 исследовали также по регистрации электровосстановления цитохрома Р450 ЗА4. В диапазоне концентраций 186—З72 мкМ Ь-карнитин не оказывал влияния на катодный ток, соответствующий процессу Бе+З + 1е ^ Бе+2. Необходимо отметить, что в присутствии Ь-карнитина (186 мкМ) диклофенак также проявляет субстратные свойства: регистрируется каталитический ток, сравнимый с экперимента-ми без Ь-карнитина: 125+10 %.

ВЫВОДЫ

В ряде экспериментальных и клинических исследований продемонстрирована возможность витаминов и природных соединений выступать в качестве средств регуляции скорости биотрансформации и выраженности фармакологического эффекта лекарственных средств путем изменения активности ферментов метаболизма ксенобиотиков, в том числе системы цитохромов Р450. Биологически активные соединения, представленные как витаминами, так и такими веществами как таурин, коэнзим 010, вследствие своей доступности, распространенности в природе, безопасности, достаточной изученности и сродству к организму человека наиболее часто включаются в состав комплексной терапии целого ряда заболеваний. Представленные в статье экспериментальные данные позволяют объяснить повышение эффектив-

ности комплексной терапии при включении в нее ан-тиоксидантов за счет изменения метаболизма применяемых патогенетических ЛП путем влияния на активность изоферментов системы цитохрома Р450. Целесообразным представляется изучение возможности влияния природных антиоксидантов на активность системы цитохромов Р450 в клинике, что откроет перспективы более широкого использования этой группы ЛП.

ЛИТЕРАТУРА

1. Дедов ИИ, Тюльпанов АН, Чехонин ВП, Баклаушев ВП, Арча-ков АИ, Мошковский СА. Персонализированная медицина: современное состояние и перспективы. Вестник РАМН 2012; (12): 4-12.

2. Zanger U, Schwab M. Cytochrome P450 enzymes in drug metabolism: Regulation of gene expression, enzyme activities, and impact of genetic variation. Pharmacol Ther. 2013; 138: 103-41.

3. Baj-Rossi C, De Micheli G, Carrara S. P450-based nano-biosensors for personalized medicine. In: Serra A, ed. Biosensors for Health, Environment and Biosecurity. Vienna: InTech Publisher; 2011. P. 448-82.

4. Makhova AA, Shumyantseva VV, Shich EV, Bulko TV, Kukes VG, Si-zova OS, Ramenskaya GV, UsanovSA, Archakov AI. Electro analysis of cytochrome P450 3A4 catalytic properties with nanostructu-red electrodes: The influence of vitamins B group on diclofenac metabolism. BioNanoScience 2011; (1): 46-52.

5. Shumyantseva VV, Shich EV, Makhova AA, Bulko TV, Kukes VG, Si-zova OS, Ramenskaya GV, Usanov SA, Archakov AI. The influence of B group vitamins on monooxygenase activity of cytochrome P450 3A4: pharmacokinetics and electro analysis of the catalytic properties. Biochemistry Supplement series B: Biomedical Chemistry 2012; (6): 87-93.

6. Guengerich FP. Cytochrome P450 and Chemical Toxicology. Chem Rev Toxicol. 2008; 21: 194-204.

7. Lewis DFV. Guide to Cytochrome P450. Structure and function. London and New York; 2001.

8. Shumyantseva VV, Makhova AA, Bulko TV, Shich EV, Kukes VG, UsanovSA, Archakov AI. Role of antioxidants in electro catalysis of cytochrome P450 3A4. Biochemistry Supplement series B: Biomedical Chemistry 2013; (7): 159-63.

9. Shumyantseva VV, Bulko TV, Rudakov YuO, Kuznetsova GP, Sa-menkova NF, Lisitsa AV, Karuzina II, Archakov AI. Electrochemical properties of cytochroms P450 using nanostructured electrodes: direct electron transfer and electrocatalysis. J Inorg Biochem 2007; 101:859-65.

10. Shumyantseva VV, Bulko TV, Suprun EV, Chalenko YaM, Vagin MYu, Rudakov YuO, Shatskaya MA, Archakov AI. Electrochemical investigations of cytochromes P450. Biochem Biophys Acta, Proteins and Proteomics 2011; 1814: 94-101.

11. Shumyantseva VV, Suprun EV, Bulko TV, Dobrinina OV, Archakov AI. Sensor systems for medical application based on hemoproteins and nanocomposite materials. Biochemistry Supplement Series B: Biomedical Chemistry 2010; 41: 25-36.

12. Shumyantseva VV, Bulko TV, Kuzikov AV, Shich EV, Makhova AA, Archakov AI. Cytochrome P450 enzymes and electrochemistry: crosstalk with electrodes as redox partners and electron sources. Advances in Experimental Medicine and Biology 2015; 851:229-46.

13. Шумянцева ВВ, Махова АА, Ших ЕВ, Булко ТА, Кузиков АВ, Кукес ВГ, Усанов СА, Арчаков АИ. Влияние антиоксидантов на электрокаталитическую активность цитохрома Р450 3А4. Биомедицинская химия 2014; 60(2): 224-34.

14. Archakov AI, Bachmanova GI. Cytochrome P450 and Active Oxygen. London: Taylor and Francis; 1990.

15. Шумянцева ВВ, Ших ЕВ, Махова АА, Булко ТА, Бернхардт Р, Кузиков АВ, Кукес ВГ, Арчаков АИ. Таурин как модулятор каталитической активности цитохрома Р450 3А4. Биохимия 2015; 80(3): 439-48.

16. Шумянцева ВВ, Ших ЕВ, Махова АА, Булко ТА, Супрун ЕВ. Влияние Кудесана на цитохром Р450 3А4: исследование электрохимическими методами. Врач 2013; (4): 40-4.

17. Shumyantseva VV, Makhova AA, Bulko TV, Kuzikov AV, Shich EV, Suprun EV, KukesVG, UsanovSA, ArchakovAI. The dose-dependent influence of antioxidant vitamins on elrctrochemically-driven cytochrome P450 catalysis. Oxid Antioxid Med Sci. 2013; (10): 413-5.

18. Shich EV, Shumyantseva VV, Makhova AA, Bulko TV, Kukes VG, Usanov SA, Archakov AI. Electrocatalytic cycle of P450 cytochromes: the protective and stimulating roles of antioxidants. RSC Advances 2015; 5:71306-13.

19. Fillmore N, Lopaschuk GD. Targeting mitochondrial oxidative metabolism as an approach to treat heart failure. Biochim Biophys Acta 2013;1833:857-65.

20. Zambrano S, Blanca A, Ruiz-Armenta M, Miguel-Carrasco J, Areva-lo M, Vazquez M, Mate A, Vazquez C. L-Carnitine protects against arterial hypertension-related cardiac fibrosis through modulation of PPAR-g expression. Biochem Pharmacol. 2013; 85: 937-44.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ОБ АВТОРАХ

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Научный центр экспертизы средств медицинского применения» Министерства здравоохранения Российской Федерации. Российская Федерация, 127051, Москва, Петровский бульвар, 8, стр. 2. Ших Евгения Валерьевна. Ведущий научный сотрудник Центра клинической фармакологии, д-р мед. наук, проф. Демидова Ольга Александровна. Научный сотрудник Центра клинической фармакологии, канд. фарм. наук.

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Первый Московский государственный медицинский университет им. И. М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации. Российская Федерация, 1 19991, Москва, Трубецкая улица, 8, стр. 2.

Махова Анна Александровна. Ассистент кафедры клинической фармакологии и пропедевтики внутренних болезней, канд. мед. наук.

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт биомедицинской химии им. В. Н. Ореховича». Российская Федерация, 119121, Москва, Погодинская улица, 10, стр. 8. Шумянцева Виктория Васильевна. Заведующий лабораторией биоэлектрохимии, д-р биол. наук.

АДРЕС ДЛЯ ПЕРЕПИСКИ

Демидова Ольга Александровна; olga.demidova25@mail.ru

PHARMACOLOGICAL REGULATION OF THE ACTIVITY OF CYTOCHROME P450 3A4 AND P450 2C9 ISOENZYMES BY VITAMINS AND NATURAL COMPOUNDS

E. V. Shikh1, A. A. Makhova2, V. V. Shumyantseva3, O. A. Demidova1

1 Federal State Budgetary Institution «Scientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal Products» ofthe Ministry ofHealth ofthe Russian Federation, 127051, Moscow, Russia 2 I. M. Sechenov First Moscow State Medical University, 119991, Moscow, Russia

3 Federal State Budgetary Scientific Institution «V. N. Orekhovich Scientific Research Institute ofBiomedical Chemistry», 119121, Moscow, Russia

Abstract: The influence of vitamins with antioxidant properties (vitamins A, E, C), B vitamins (B1, B2, B6) and vitamin-like substances (coenzyme Q10, taurine and L-carnitine) on the enzymes ofthe first phase of xenobiotic metabolism — cytochromes P450 3A4 and P450 2C9 has been studied. The experiments with informed volunteers have shown that B vitamins can shorten the duration of nonsteroidal anti-inflammatory drug diclofenac therapy and reduce the daily need for it. The positive effect of B vitamins in reducing the pain syndrome, shortening the duration of therapy and reducing the need for daily intake of diclofenac. Pharmacodynamic and pharmacokinetic data have been confirmed by electrochemical tests of electrocatalytic activity of cytochrome P450 3A4 (CYP3A4). Electrochemical approach to the study of catalytic activity of cytochrome P450 and the impact of vitamins and natural compounds on electrocatalysis is an accurate and effective touch-sensitive method allowing to use low concentrations of protein at an electrode (10—15 mol/electrode), to conduct the analysis without using protein pairs (cytochrome B5, NADPH-dependent reductase) and to identify the interaction of drugs in preclinical studies. When comparing the influence of B vitamins (B1, B2, B6) in the same concentration (300 |M) according to the electrochemical analysis, riboflavin (vitamin B2) is most effectively inhibits the interaction of diclofenac with cytochrome P450 3A4. Vitamin-like substance taurine with antioxidant properties and antioxidant vitamins stimulated electrochemical reduction of cytochromes P450 3A4 and P450 2C9. The obtained data confirm that it is possible that the influence of vitamins on cytochromes P450 3A4 (CYP3A4) h P450 2C9 (CYP2C9) allows to regulate pharmacokinetic parameters and the pharmacodynamic effect intensity.

Keywords: cytochrome P450 2C9; cytochrome P450 3A4; diclofenac; antioxidants; electrochemistry; enzyme electrodes; A, C, E vitamins; B vitamins; interaction.

For citation: Shikh EV, Makhova AA, Shumyantseva VV, Demidova OA. Pharmacological regulation of the activity of cytochrome P450 3A4 and P450 2C9 isoenzymes by vitamins and natural compounds. The Bulletin ofthe Scientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal Products 2016; (4): 42—47.

REFERENCES

1. Dedov II, Tyulpakov AN, Chekhonin VP, Baklaushev VP, ArchakovAI, Moshkovsky SA. Personalized medicine: current situation and prospects. Vestnik RAMN 2012; (12): 4-12 (in Russian).

2. Zanger U, Schwab M. Cytochrome P450 enzymes in drug metabolism: Regulation of gene expression, enzyme activities, and impact of genetic variation. Pharmacol Ther. 2013; 138: 103-41.

3. Baj-Rossi C, De Micheli G, Carrara S. P450-based nano-biosensors for personalized medicine. In: Serra A, ed. Biosensors for Health, Environment and Biosecurity. Vienna: InTech Publisher; 2011. P. 448-82.

4. Makhova AA, Shumyantseva VV, Shich EV, Bulko TV, Kukes VG, Si-zova OS, Ramenskaya GV, UsanovSA, Archakov AI. Electro analysis of cytochrome P450 3A4 catalytic properties with nanostructu-red electrodes: The influence of vitamins B group on diclofenac metabolism. BioNanoScience 2011; (1): 46-52.

5. Shumyantseva VV, Shich EV, Makhova AA, Bulko TV, Kukes VG, Si-zova OS, Ramenskaya GV, Usanov SA, Archakov AI. The influence of B group vitamins on monooxygenase activity of cytochrome P450 3A4: pharmacokinetics and electro analysis of the catalytic properties. Biochemistry Supplement series B: Biomedical Chemistry 2012; (6): 87-93.

6. Guengerich FP. Cytochrome P450 and Chemical Toxicology. Chem Rev Toxicol. 2008; 21: 194-204.

7. Lewis DFV. Guide to Cytochrome P450. Structure and function. London and New York; 2001.

8. Shumyantseva VV, Makhova AA, Bulko TV, Shich EV, Kukes VG, UsanovSA, Archakov AI. Role of antioxidants in electro catalysis of cytochrome P450 3A4. Biochemistry Supplement series B: Biomedical Chemistry 2013; (7): 159-63.

9. Shumyantseva VV, Bulko TV, Rudakov YuO, Kuznetsova GP, Sa-menkova NF, Lisitsa AV, Karuzina II, Archakov AI. Electrochemical properties of cytochroms P450 using nanostructured electrodes: direct electron transfer and electrocatalysis. J Inorg Biochem 2007; 101:859-65.

10. Shumyantseva VV, Bulko TV, Suprun EV, Chalenko YaM, Vagin MYu, Rudakov YuO, Shatskaya MA, Archakov AI. Electrochemical investigations of cytochromes P450. Biochem Biophys Acta, Proteins and Proteomics 2011; 1814: 94-101.

11. Shumyantseva VV, Suprun EV, Bulko TV, Dobrinina OV, Archakov AI. Sensor systems for medical application based on hemoproteins and nanocomposite materials. Biochemistry Supplement Series B: Biomedical Chemistry 2010; 41: 25-36.

12. Shumyantseva VV, Bulko TV, KuzikovAV, Shich EV, Makhova AA, Archakov AI. Cytochrome P450 enzymes and electrochemistry: crosstalk with electrodes as redox partners and electron sources. Advances in Experimental Medicine and Biology 2015; 851: 229-46.

13. Shumyantseva VV, Makhova AA, Shikh EV, Bulko TA, KuzikovAV, Kukes VG, Usanov SA, Archakov AI. Effect of antioxidants on the electrocatalytic activity of cytochrome P450 3A4. Biomeditsinskaya hi-miya 2014; 60(2): 224-34 (in Russian).

14. Archakov AI, Bachmanova GI. Cytochrome P450 and Active Oxygen. London: Taylor and Francis; 1990.

15. Shumyantseva VV, Shikh EV, Makhova AA, Bulko TA, Bernhardt P, KuzikovAV, Kukes VG, Archakov AI. Taurine as a modulator ofthe catalytic activity of cytochrome P450 3A4. Biohimiya 2015; 80(3): 439-48 (in Russian).

16. Shumyantseva VV, Shikh EV, Makhova AA, Bulko TA, Suprun EV. Influence of Kudesan on cytochrome P450 3A4: a study of electrochemical methods. Vrach 2013; (4): 40-4 (in Russian).

17. Shumyantseva VV, Makhova AA, Bulko TV, Kuzikov AV, Shich EV, Suprun EV, Kukes VG, UsanovSA, Archakov AI. The dose-dependent influence of antioxidant vitamins on elrctrochemically-driven cytochrome P450 catalysis. OxidAntioxid Med Sci. 2013; (10): 413-5.

18. Shich EV, Shumyantseva VV, Makhova AA, Bulko TV, Kukes VG, Usanov SA, Archakov AI. Electrocatalytic cycle of P450 cytochromes: the protective and stimulating roles of antioxidants. RSC Advances 2015; 5:71306-13.

19. Fillmore N, Lopaschuk GD. Targeting mitochondrial oxidative metabolism as an approach to treat heart failure. Biochim Biophys Acta 2013; 1833:857-65.

20. Zambrano S, Blanca A, Ruiz-Armenta M, Miguel-Carrasco J, Areva-lo M, Vazquez M, Mate A, Vazquez C. L-Carnitine protects against arterial hypertension-related cardiac fibrosis through modulation of PPAR-g expression. Biochem Pharmacol. 2013; 85: 937-44.

AUTHORS

Federal State Budgetary Institution «Scientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal Products» of the Ministry of Health of the Russian

Federation, Petrovsky boulevard 8, bld. 2, Moscow 127051, Russian Federation.

Shikh EV. Leading researcher of Clinical Pharmacology Centre. Doctor of Medical Sciences, professor.

Demidova OA. Researcher of the Clinical Pharmacology Centre. Candidate of Pharmaceutical Sciences.

I. M. Sechenov First Moscow State Medical University, Trubetskaya street 8, bld. 2, Moscow 1 19991, Russian Federation.

Makhova AA. Assistant of the Department of Clinical Pharmacology and Internal Medicine Propaedeutics. Candidate of Medical Sciences.

Federal State Budgetary Scientific Institution «V. N. Orekhovich Scientific Research Institute of Biomedical Chemistry», Pogodinskaya street 10, bld. 8, Moscow 119121, Russian Federation.

Shumyantseva VV. Head of the Laboratory of bioelectrochemistry. Doctor of Biological Sciences.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.