Научная статья на тему 'РЕГУЛЯЦИЯ АКТИВНОСТИ ФЕРМЕНТОВ МЕТАБОЛИЗМА ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ - ЦИТОХРОМОВ Р450 3А4 И 2С9 - БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫМИ СОЕДИНЕНИЯМИ'

РЕГУЛЯЦИЯ АКТИВНОСТИ ФЕРМЕНТОВ МЕТАБОЛИЗМА ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ - ЦИТОХРОМОВ Р450 3А4 И 2С9 - БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫМИ СОЕДИНЕНИЯМИ Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
155
23
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЦИТОХРОМ Р450 3А4 / CYTOCHROME P450 3A4 / ДИКЛОФЕНАК / DICLOFENAC / АНТИОКСИДАНТЫ / ANTIOXIDANTS / ЭЛЕКТРОХИМИЯ / ELECTROCHEMISTRY / ФЕРМЕНТНЫЕ ЭЛЕКТРОДЫ / ENZYME ELECTRODES / ВИТАМИН А / VITAMIN A / ВИТАМИН С / VITAMIN C / ВИТАМИН Е / VITAMIN E / ВИТАМИНЫ ГРУППЫ В / B GROUP VITAMINS / ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ / INTERACTION

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Махова А.А., Шумянцева В.В., Ших Е.В., Булко Т.В., Супрун Е.В.

Исследовано влияние витаминов, обладающих антиоксидантными свойствами (витамины A, E, C, коэнзим Q 10), лекарств-антиоксидантов (этоксидол, мексидол, цитохром с), витаминов группы B (B 1, B 2, B 6), а также витаминоподобных веществ таурина и L-карнитина на ферменты I фазы метаболизма ксенобиотиков - цитохромы P450 3A4 и 2C9. В экспериментах с участием информированных добровольцев показано, что витамины группы В позволяют сократить длительность терапии нестероидным противовоспалительным препаратом диклофенак (вольтарен) и снизить ежедневную потребность в диклофенаке. 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. При сравнении влияния витаминов группы B (B 1, B 2, B 6) в одинаковой концентрации (300 мкМ), по данным электрохимического анализа, рибофлавин (витамин B.) наиболее эффективно подавляет взаимодействие диклофенака с цитохромом P450 3A4. Витаминоподобное вещество таурин, обладающее антиоксидантными свойствами, витамины-антиоксиданты и лекарства с антиоксидантными свойствами стимулировали электрохимическое восстановление цитохромов P450 3A4 и P450 2C9.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Махова А.А., Шумянцева В.В., Ших Е.В., Булко Т.В., Супрун Е.В.

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

REGULATION OF THE ACTIVITY OF DRUG METABOLISM ENZYMES - CYTOCHROMES P450 3A4 AND 2C9 BY BIOLOGICALLY ACTIVE COMPOUNDS

A study of the influence of vitamins with antioxidant properties (vitamins A, E, C, coenzyme Q 10), drugs, antioxidants (etoksidol, meksidol, cytochrome c), B vitamins (B 1, B 2, B 6), and vitamin-like substances taurine and L-carnitine on the phase I xenobiotic-metabolizing enzymes - cytochrome P450 3A4 and 2C9 was performed. In experiments with participation of informed volunteers it was shown that B vitamins allow to reduce the duration of therapy with non-steroidal anti-inflammatory drug diclofenac (Voltaren), and diminish the daily requirement of diclofenac. There was shown also a positive effect of B vitamins on the release of pain, allowing to shorten the duration of treatment and decline the daily requirement of diclofenac.. Pharmacodynamic and pharmacokinetic data were confirmed in experiments on the study of electrocatalytic activity of cytochrome P450 3A4 (CYP3A4) by electrochemical methods. An electrochemical approach to the study of the catalytic activity of cytochrome P450 and the influence of biologically active compounds on electrocatalysis is sensitive and effective sensor method that allows to use low concentrations of the protein on the electrode (to 10-15 mol/ electrode), to perform an analysis without protein partners (cytochrome B5 NADPH-dependent reductase), and to identify the interaction of drugs in pre-clinical experiments. In the comparison of the influence of B vitamins (B 1, B 2, B 6) in the same concentration (300 mcM) according to an electrochemical analysis, riboflavin (vitamin B) is most effectively inhibits the interaction of diclofenac with cytochrome P450 3A4. Vitamin-like substance taurine, possessing antioxidant properties, antioxidant vitamins and medicines with antioxidant properties stimulated electrochemical reduction of cytochromes P4503A4 andP4502C9. The obtained data support the availability of regulation of the pharmacokinetic parameters and the pronouncement of the pharmacodynamic effect with the help of the impact of vitamins on the activity of cytochrome P450 3A4 (CYP3A4) and P450 2C9 (CYP2C9).

Текст научной работы на тему «РЕГУЛЯЦИЯ АКТИВНОСТИ ФЕРМЕНТОВ МЕТАБОЛИЗМА ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ - ЦИТОХРОМОВ Р450 3А4 И 2С9 - БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫМИ СОЕДИНЕНИЯМИ»

© Коллектив авторов, 2013 УДК 615.356.015.2:615.276].036

РЕГУЛЯЦИЯ АКТИВНОСТИ ФЕРМЕНТОВ МЕТАБОЛИЗМА ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ -ЦИТОХРОМОВ Р450 3А4 И 2С9 - БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫМИ СОЕДИНЕНИЯМИ

А.А. Махова1, кандидат медицинских наук, В.В. Шумянцева2 , доктор биологических наук, профессор, Е.В. Ших1, доктор медицинских наук, профессор, Т.В. Булко2, Е.В. Супрун2, кандидат химических наук, А.В. Кузиков2, В.Г. Кукес1, доктор медицинских наук, профессор, академик РАМН, А.И. Арчаков2, доктор биологических наук, профессор, академик РАМН

Первый МГМУ им. И.М. Сеченова,

2Научно-исследовательский институт биомедицинской химии им. В.Н. Ореховича, РАМН

E-mail: v_shumyantseva@mail.ru

Исследовано влияние витаминов, обладающих антиоксидантными свойствами (витамины А, Е, С, коэнзим Qlt), лекарств-антиоксидантов (этоксидол, мексидол, цитохром с), витаминов группы В (В, В, В), а также витаминоподобных веществ тау-рина и L-карнитина на ферменты Iфазы метаболизма ксенобиотиков — цитохромы Р450 3А4 и 2С9. В экспериментах с участием информированных добровольцев показано, что витамины группы В позволяют сократить длительность терапии нестероидным противовоспалительным препаратом диклофенак (вольтарен) и снизить ежедневную потребность в диклофенаке. 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 (CYP3A4) электрохимическими методами. При сравнении влияния витаминов группы В (В, В, В) в одинаковой концентрации (300 мкМ), по данным электрохимического анализа, рибофлавин (витамин В) наиболее эффективно подавляет взаимодействие диклофенака с цитохромом Р450 3А4. Витаминоподобное вещество таурин, обладающее антиоксидантными свойствами, витамины-антиоксиданты и лекарства с антиоксидантными свойствами стимулировали электрохимическое восстановление цитохромов Р450 3А4 и Р450 2С9.

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

REGULATION OF THE ACTIVITY OF DRUG METABOLISM ENZYMES -CYTOCHROMES P450 3A4 AND 2C9 BY BIOLOGICALLY ACTIVE COMPOUNDS A.A. Makhova1, V. V. Shumyantseva2, E.V. Shikh1, T.V. Bulko2, E.V. Suprun2, A.V. Kuzikov2, V.G. Kukes1, A.I. Archakov2

1Sechenov First Moscow State Medical University 2Orekhovich Institute of Biomedical Chemistry, Moscow

A study of the influence of vitamins with antioxidant properties (vitamins A, E, C, coenzyme Q10), drugs, antioxidants (etoksidol, meksidol, cytochrome c), B vitamins (В, В, В), and vitamin-like substances taurine and L-carnitine on the phase Ixenobiotic-metabolizing enzymes — cytochrome P450 3A4 and 2C9 was performed. In experiments with participation of informed volunteers it was shown that B vitamins allow to reduce the duration of therapy with non-steroidal anti-inflammatory drug diclofenac (Voltaren), and diminish the daily requirement of diclofenac. There was shown also a positive effect of B vitamins on the release of pain, allowing to shorten the duration of treatment and decline the daily requirement of diclofenac.. Pharmacodynamic and pharmacokinetic data were confirmed in experiments on the study of electrocatalytic activity of cytochrome P450 3A4 (CYP3A4) by electrochemical methods. An electrochemical approach to the study of the catalytic activity of cytochrome P450 and the influence of biologically active compounds on electrocatalysis is sensitive and effective sensor method that allows to use low concentrations of the protein on the electrode (to 10—15 mol/ electrode), to perform an analysis without protein partners (cytochrome B5 NADPH-dependent reductase), and to identify the interaction of drugs in pre-clinical experiments. In the comparison of the influence of B vitamins (В,, В, В) in the same concentration (300 mcM) according to an electrochemical analysis, riboflavin (vitamin B) is most effectively inhibits the interaction of diclofenac with cytochrome P450 3A4. Vitamin-like substance taurine, possessing antioxidant properties, antioxidant vitamins and medicines with antioxidant properties stimulated electrochemical reduction of cytochromes P4503A4 andP4502C9. The obtained data support the availability of regulation of the pharmacokinetic parameters and the pronouncement of the pharmacodynamic effect with the help of the impact of vitamins on the activity of cytochrome P450 3A4 (CYP3A4) and P450 2C9 (CYP2C9).

Key words: cytochrome P450 3A4, diclofenac, antioxidants, electrochemistry, enzyme electrodes, vitamins A, C, E, B group vitamins, interaction

Молекулярная медицина

49

ВВЕДЕНИЕ

Одним из важных методов в персонализированной медицине является прослеживание в курсе лечения коррекции дозы лекарства с учетом индивидуальных особенностей пациента. Фармакогенетические тесты позволяют выявлять риск побочных действий ряда лекарственных средств — ЛС (например, антикоагулянта варфарина) персонализировано менять (корректировать) дозы лекарства. Индивидуальная реакция на этот препарат обусловлена полиморфизмом генов, кодирующих цитохром CYP2C9, а также витамин К-эпоксиредуктазу (VKORC1) [1, 13]. Фирма Roche разработала генетические тесты на основе микроэррейной техники (Amplichip CYP450) [3] для геномных предсказаний.

Несмотря на информативность фармакогенети-ческих тестов, их результаты не позволяют влиять на активность ферментов, метаболизирующих ЛС. 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 [7].

Цитохромы Р450 играют огромную роль в метаболизме эндогенных соединений: этот класс ферментов метаболизирует около 75% всех ЛС. Среди 57 цитохромов Р450 человека, 5 основных форм (CYP1A2, CYP2C9, CYP2C19, CYP2D6, CYP3A4/5) осуществляют 95% реакций биотрансформации [3, 5, 6]. Цитох-ромы Р450 3А4 и 2С9 являются наиболее активными участниками метаболизма применяемых ЛС.

Регуляция каталитической активности ферментов может протекать по различным механизмам: встраивание в мембраны, взаимодействие с белками-партнерами, химическая модификация, аллостериче-ские механизмы. В данной работе исследовано влияние биологически активных соединений — витаминов и ЛС, обладающих антиоксидантными свойствами (витамины А, Е, С, коэнзим Q таурин, этоксидол, цитохром с) и витаминов группы В, на электрокаталитические свойства цитохрома Р450 3А4 и 2С9.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Электрохимические измерения проводили с помощью потенциостата PGSTAT12 Autolab («Eco Chemie» Нидерланды), снабженного программным обеспечением GPES. В работе использовали 3-контактные электроды, полученные методом трафаретной печати (ООО НПП «Автоком», Россия, http:// www.elcom-moscow.ru): с графитовыми рабочим и вспомогательным электродами (графитовая паста для печати фирмы Achison) и хлорсеребряным электродом сравнения. Диаметр рабочего электрода 2 мм. Все по-

тенциалы приведены относительно хлорсеребряного Ag/AgCl электрода сравнения. Параметры, используемые при исследовании квадратно-волновой воль-тамперометрии (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 биологически активных соединений на восстановительный ток цитохрома Р450 3А4 проводили методом КВВА по регистрации максимальной высоты катодного пика с коррекцией по базовой линии. Приведены средние результаты измерений для 3 электродов (n=3).

Рекомбинантные цитохромы Р450 3А4 (165 мкМ) Р450 2C9 (175 мкМ) были любезно предоставлены проф. С.А. Усановым (Институт биоорганической химии, Минск, Республика Беларусь).

Реагенты. В работе использовали следующие реактивы: дидодецилдиметиламмония бромид (DDAB), HAuCl4 x3H2O, боргидрид натрия, цитохром с — фирмы «Sigma—Aldrich», (США), ди-клофенак натрия (субстанция) («Вертекс», Россия) 50 мг/мл в ампулах, витамин А (ретинол-ацетат, 0,1 М) и витамин Е (токоферол-ацетат, 0,1 М), фирма «DSM» (США), таурин (Новартис АГ). Тиамин, рибофлавин, пиридоксин (ОАО «Мосхимпрепара-ты» им. Н.А. Семашко, Москва). 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 был использован Кудесан (коэнзим Q 30 мг/мл и витамин E 4,5 мг/мл) фирмы Аквион (Россия), www.akvion.ru. в водорастворимой форме. Этоксидол (50 мг/мл, ОАО «Синтез»), мексидол (50 мг/мл, ООО НПК «ФАРМАСОФТ», элькар (300 мг/мл L-карнитина, ООО «ПИК-ФАРМА». Витаминный комплекс «Ги-тагамп» (тиамина хлорида 0,025 г; рибофлавина 0,025 г, пиридоксина 0,025 г) (НПК ЭХО).

В исследовании участвовали 30 добровольцев (14 мужчин и 16 женщин) в возрасте при включении в исследование от 18 до 45 лет (средний возраст 38,5±4,5 года). В течение месяца, предшествующего исследованию, добровольцы не принимали витаминные и нестероидные противовоспалительные препараты (НПВП). На этапе скрининга волонтерам были проведены общеклинические анализы и исследования (общий и биохимический анализы крови, общий анализ мочи, ЭКГ, ЭхоКГ, УЗИ органов брюшной полости), которые не выявили значимых отклонений исследуемых показателей от принятых норм. В группе добровольцев были изучены фармакокинетические параметры диклофенака при приеме его в дозе 100 мг однократно. Далее волонтеры были разделены в ходе исследования на 2 группы по 15 человек: 1-я группа — прием 2 таблеток витаминного комплекса «Гитагамп» ежедневно перорально на протяжении 7 дней, 2-я —

50

№5, 2°13 Молекулярная медицина

прием 4 таблеток «Гитагампа» ежедневно на протяжении 7 дней. На 8-й день в обеих группах проводили повторное фармакокинетическое исследование при приеме 100 мг диклофенака однократно. Образцы крови (5 мл) брали непосредственно перед приемом препарата (около 8 ч утра) и через 0,5; 1; 1,5; 2; 3; 4; 6; 8 и 12 ч после приема диклофенака. Пробы отбирали из кубитальной вены по катетеру, установленному перед 1-м взятием крови. Диклофенак в плазме крови определялся методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). В качестве внутреннего стандарта была использована флуфенамовая кислота; детекция проводилась при длине волны 275 нм[7].

Приготовление 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 [10].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Ранее нами было показано влияние нагрузочных доз витаминов группы В на фармакокинетические параметры НПВП диклофенак [7]. Прием витаминов группы В позволил сократить длительность терапии диклофенаком (вольтарен) 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 дикло-фенаке. Во всех 3 схемах приема диклофенака (прием только диклофенака, прием препарата на фоне 2 таблеток «Гитагампа» и прием препарата на фоне 4 таблеток «Гитагампа») максимальная концентрация диклофенака при однократном разовом приеме статистически достоверно ниже, чем при курсовом применении как 2, так и 4 таблеток «Гитагампа» (соответственно 1=4,07 и 1=14,4; р<0,001; рис. 1). Таким образом, нагрузочные дозы витаминов группы В оказывают статистически значимое влияние на величину максимальной концентрации диклофенака.

С целью валидации влияния исследованных ЛС на активность цитохромов Р450 3А4 и 2С9 проведены эксперименты в системах электрод/цитохром Р450 3А4 и электрод/цитохром Р450 2С9. Электрохимические подходы перспективны для исследования фермент-субстратных взаимодействий вследствие высокой чувствительности [8, 9, 11]. При проведении электрохимических экспериментов были использованы 3-контактные 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

2400 п

2200 -

2000 -

§ 1800 -

(■н я 1600 -

гЗ 1400 -

я й 1200 -

ь Я 1000 -

о Я 800 -

Я с 600 -

^

400 -

200 -

0

А

Б

В

Рис. 1. Максимальная концентрация диклофенака в крови (нг/мл) при однократном разовом приеме (А), на фоне приема 2 (Б) и 4 таблеток «Гитагампа» (В)

модификации электродов для наноструктурирования и иммобилизации биологических объектов.

Особенностью электрохимических сенсоров на основе цитохромов Р450 является использование наноструктурированных электродов с помощью на-ночастиц золота и мембраноподобного вещества ди-додецилдиметиламмония бромида (ВБАБ) для повышения чувствительности анализа. При модификации поверхности печатных графитовых электродов 0,1 М ВБАБ/Аи в хлороформе с последующим включением в мембраноподобную матрицу цитохрома Р450 3А4 или 2С9 наблюдается прямой безмедиаторный перенос электронов между электродом и гемом. ББАВ/ 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: Fe+3 +1е ^ Fe+2.

Для исследования электроаналитических характеристик были использованы вольтамперные отклики электродов, регистрируемые с помощью цикло-вольтампероме-

Рис. 2. Схема электрода, полученного методом трафаретной печати: 1 — хлорсеребряный электрод сравнения; 2 — графитовый рабочий электрод; 3 — вспомогательный электрод

трии и вольтамперометрического анализа (квадратно-волновой или 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 [10].

Было проведено сравнительное исследование влияния витаминов группы В (В1, В2 и В6) в концентрации

120 -|

100 -

80 -

%

M 60 -

Fiï 40 -

20 -

0

100% Р4503А4

105% +TM+DF

89% +ТМ

-I-

83% +Rf

87% +Rf+DF -î--

119% +PR 102% Œ +PR+DF -ï-

4 5

Эксперименты

6

7

Рис. 3. Интенсивность пиков квадратно-волновых вольтамперограмм в аэробных условиях электродов: 1 — ББАВ/Аи/Р450 3А4; 2 — ББАВ/Аи/ Р450 3А4+тиамин — ТМ (0,3 мМ); 3 — ББАВ/Аи/Р450 3А4+ТМ (0,3 мМ), затем диклофенак БF; 4 — ББАВ/Аи/Р450 3А4+рибофлавин — В/(0,3 мМ); 5 — ББАВ/Аи/Р450 3А4+В/(0,3 мМ), затем БF; 6 — ББАВ/Аи/Р450 3А4+ пиридоксин — РВ (0,3 мМ); 7 — ББАВ/Аи/Р450 3А4+РВ (0,3 мМ), затем БF. Значения амплитуд токов КВВА скорректированы по базовой линии

Рис. 4. Интенсивность пиков квадратно-волновых вольтамперограмм в аэробных условиях электродов: 1 - DDAB/Au/P450 3А4; 2 - DDAB/Au/P450 3А4+диклофенак - DF; 3 - DDAB/Au/P450 3А4+витамин С - vit C (0,3 мМ); 4- DDAB/Au/P4503А4+таурин - Tayr (0,05мМ); 5- DDAB/Au/ P450 3А4+витамин А - vit A (0,1 мМ); 6 - DDAB/Au/P450 3А4+витамин Е - vit E (0,1 мМ); 7 - DDAB/Au/P450 3А4+этоксидол - Эт (0,2 мМ); 8 - DDAB/Au/P450 3А4+мексидол - Мек (0,2 мМ); 9 - DDAB/Au/P450 3А4+цитохром с - Cyt С (0,05мМ); значения амплитуд токов КВВА скорректированы по базовой линии

300 мкМ на электрохимическую реакцию лекарственного противовоспалительного препарата диклофенак с цитохромом Р450 3А4 (рис. 3). Рибофлавин (витамин В2) наиболее эффективно подавляет взаимодействие диклофенака с цитохромом Р450 3А4.

Направленная регуляция каталитического цикла цитохрома Р450 может приводить как к снижению скорости метаболизма ЛС, так и к активации ферментативного гидроксилирования субстратов. Это особенно важно в случае выявления пониженной экспрессии определенной формы цитохрома Р450.

Нами было исследовано влияние витаминов-антиоксидантов (витамины С, А и Е) на каталитическую активность цитохрома Р450 3А4 [10]. Поскольку восстановление гема цитохрома Р450 является основной стадией в катализе и сопровождается генерированием активных форм кислорода (АФК) [2], вещества, проявляющие анти-оксидантные 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 взаимодействуют с кислородными радикалами. Было изучено также влияние на электрохимическое восстановление цитохрома Р450 3А4 витаминоподобного вещества таурина, витаминного комплекса Кудесан, содержащего коэнзим Q10 и витамин Е, а также ЛС эток-сидола, мексидола, цитохрома с.

В присутствии витаминов А, С, Е, таурина, Кудесана и эток-сидола восстановление цитохрома Р450 3А4 и 2С9 протекает более эффективно. Аскорбиновая кислота в диапазоне концентраций 0,03—1 мМ стимулирует катодный восстановительный пик (электрохимический сигнал) цитохрома Р450 3А4. В присутствии дикло-фенака — типичного субстрата цитохрома Р450 3А4 — также наблюдается рост каталитического тока, свидетельствующий об электрокатализе по отношению к диклофенаку и стимулирую-

1

2

3

52

№5, 2013 Молекулярная медицина

щем действии аскорбиновой кислоты: 135±10% (0,3 мМ витамин С) и 155±7% (1 мМ витамин С) соответственно. В системе только цитохром Р450 3А4, диклофенак дает увеличение катодного каталитического тока на 128±10%. Необходимо отметить концентрационно-зависимое влияние витаминов С, А и Е на восстановление цитохромов Р450.

ЛС, обладающие антиоксидантными свойствами, — этоксидол и мексидол также стимулировали восстановление цитохрома Р450 3А4 и Р450 2С9, регистрируемое электрохимическими методами, в среднем на 148+10% (n=3) в диапазоне концентраций 50—400 мкМ. Эффект этоксидола был выше, чем эффект мексидола в среднем на 20% по отношению к этим формам цитохромов Р450 (рис. 4). Этоксидол и мексидол не только не снижали эффективность электрокатализа по отношению к диклофенаку, но стимулирующе влияли на каталитический ток в присутствии диклофенака и эритромицина для цитохрома Р450 3А4. Каталитический ток, соответствующий ди-клофенаку — 128+10%, а эритромицину — 133+10% (n=3). Этоксидол стимулировал электрокатализ по отношению к диклофенаку и эритромицину: каталитический ток соответствовал — 160+15% и 173+15% (n=3).

Цитохром с относится к группе метаболических средств и обладает цитопротекторными, антигипок-сическими и антиоксидантными свойствами. Влияние цитохрома с на Р450 3А4 исследовалось в диапазоне концентраций 10—100 мкМ. Максимальный эффект, соответствующий 130+10% (n=3), наблюдался при 50 мкМ концентрации цитохрома с (см. рис. 4).

Влияние веществ с антиоксидантыми свойствами на электровосстановление цитохрома Р450 3А4 представлено на рис. 4.

L-карнитин, витаминоподобное вещество, активно используется в качестве биологически активной добавки для коррекции различных состояний. Исследованиями доказана эффективность L-карнитина в увеличении толерантности к стрессам и повыше-

ЛИТЕРАТУРА

нии адаптационных возможностей организма человека [4, 12]. Влияние L-карнитина на цитохром Р450 3А4 исследовали также по регистрации электровосстановления цитохрома Р450 3А4. В диапазоне концентраций 186—372 мкМ L-карнитин не оказывал влияния на катодный ток, соответствующий процессу Fe+3+te ^ Fe+2. Необходимо отметить, что в присутствии L-карнитина (186 мкМ) диклофенак также проявляет субстратные свойства: регистрируется каталитический ток, сравнимый с экпериментами без L-карнитина: 125+10%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, в ряде экспериментальных и клинических исследований продемонстрирована возможность витаминов и витаминоподобных веществ выступать в качестве средств регуляции скорости биотрансформации и выраженности фармакологического эффекта ЛС путем изменения активности ферментов метаболизма ксенобиотиков, в том числе системы цитохромов Р450. Природные антиоксиданты, представленные как витаминами, так и такими веществами, как таурин, Коэнзим Q вследствие своей доступности, распространенности в природе, безопасности, достаточной изученности и сродству к организму человека наиболее часто включаются в состав комплексной терапии ряда заболеваний. Представленные в статье экспериментальные данные позволяют объяснить повышение эффективности комплексной терапии при включении в нее антиоксидантов за счет изменения метаболизма применяемых патогенетических ЛС 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 ЛС.

Исследования поддержаны ГК№8806 Минобрнауки

1. Дедов И.И., Тюльпаков А.Н., Чехонин В.П., Баклаушев В.П., Арчаков А.И., Мошков-ский С.А. Персонализированная медицина: современное состояние и перспективы. - Вестник РАМН, 2012; 12: 4-12.

2. Archakov A., Bachmanova G. Cytochrome P450 and Active Oxygen, Taylor and Francis, London 1990.

3. Baj-Rossi C., De Micheli G., Carrara S. «P-450-Based nano-biosensors for personalized medicine». Invited book' chapter in A. Serra (Ed) «Biosensors for Health, Environment and Biosecurity», ISBN: 978-953-307-155-8, In Tech Publisher, Vienna. - 2011; 448-482.

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

5. Guengerich F. Cytochrome P450 and Chemical. Toxicology // Chem. Rev. Toxi-col. - 2008; 21: 194-204.

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

7.

8.

Lewis D. Guide to Cytochrome P450. Structure and function. - London and New York, 2001; 51-75.

Makhova A., Shumyantseva V., Shich E. et al. Electro analysis of cytochrome P450 3A4 catalytic properties with nanostructured electrodes: The influence of vitamins B group on diclofenac metabolism // BioNa-noScience. - 2011; 1: 46-52. Shumyantseva V, Bulko T., Rudakov Yu. et al. Electrochemical properties of cytochroms P450 using nanostructured electrodes: direct electron transfer and electrocatalysis // J. Inorg. Biochem. - 2007; 101: 859-65.

9. Shumyantseva V., Bulko T., Suprun E. et al. Electrochemical investigations of cyto-chromes P450 // Biochem. Biophys. Acta, Proteins and Proteomics. - 2011; 1814: 94-101.

10. Shumyantseva V., Makhova A., Bulko T. et al. Role of antioxidants in electro catalysis

of cytochrome P450 3A4 // Biochemistry (Moscow) Supplement Series B: Biomedical Chemistry. - 2013; 7: 159-63.

11. Shumyantseva V., Suprun E., Bulko T. et al. Sensor systems for medical application based on hemoproteins and nanocom-posite materials // Biochemistry (Moscow) Supplement Series B: Biomedical Chemistry. - 2010; 41: 25-36.

12. Zambrano S., Blanca A., Ruiz-Armenta M. et al. L-Carnitine protects against arterial hypertension-related cardiac fibrosis through modulation of PPAR-g expression // Biochem. Pharmacol. - 2013; 85: 937-44.

13. 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: 103-141.

14. http://cpd.ibmh.msk.su (База данных по цитохрому Р450).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.