CC BY
216
©КОЛЛЕКТИВАВТОРОВ, 2015 УДК 615.033
Влияние изофермента CYP2D6 на метаболизм лекарственных препаратов и методы определения его активности
В.В. Смирнов1,2, Р.Х. Абдрашитов2, Е.А. Егоренков2, Г.Н. Гильдеева2, Г.В. Раменская2, Р.А. Пермяков3
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Научный центр экспертизы средств медицинского применения» Министерства здравоохранения Российской Федерации, 127051, Москва, Россия 2Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова, 117418, Москва, Россия 3Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Научный центр биомедицинских технологий»
Резюме: В статье приведена актуальная информация об особенностях функционирования изофермента цитохрома Р450 СУР2Бб. Метаболизм 20—25% лекарственных препаратов происходит под действием изофермента СУР2Бб. Определение его активности позволяет скорректировать фармакотерапию с увеличением эффективности и безопасности препарата или комбинации препаратов. Методы генотипирования и фенотипирования изоферментов цитохрома Р450 позволяют индивидуально для пациента подбирать дозировку, режим дозирования. В статье описаны генетические особенности, которые оказывают воздействие на изофермент СУР20б. Полиморфизм изофермента СУР2В6 оказывает существенное влияние на метаболизм и фармакокинетику лекарственного препарата, что может привести кпобочным эффектом или снижению фармакологического действия препарата. Рассмотрены случаи изменения клинического ответа на прием в-блокаторов (метопролол), антидепресса-нов (венфлаксин) и опиоидов (кодеин). Данные изменения происходили при наличии определенных аллелей СУР20б, которые ускоряют или замедляют метаболизм. Также представлена информация о межлекарственном взаимодействиях, при которых происходит ингибирование изофермента цитохрома Р450 СУР20б. Для определения потенциальной активности изофермента СУР2В6 используются методы генотипирования. На основании полученных результатов, проводится корректировка дозы. Текущий статус изофермента определяется методами фенотипирования. Определение соотношения субстрата и его метаболита методом высокоэффективной жидкостной хроматографии позволяют произвести оценку активности изофермента. Эндогенным субстратом для определения активности изофермента СУР20б является пинолин, метаболитом которого является б-гидрокси-1,2,3,4-тетрагидро-в-карболин.
Ключевые слова: рациональная фармакотерапия; генотипирование; фенотипирование СУ02Бб; ВЭЖХ; полиморфизм.
Библиографическое описание: Смирнов ВВ, Абдрашитов РХ, Егоренков ЕА, Гильдеева ГН, Раменская ГВ, Пермяков РА. Влияние изофермента СУР20б на метаболизм лекарственных препаратов и методы определения его активности. Ведомости Научного центра экспертизы средств медицинского применения 2015; (3): 32—35.
INFLUENCE OF CYP2D6 ON DRUG METABOLISM AND METHODS FOR DETERMINING ITS ACTIVITY
V.V. Smirnov12, R.H. Abdrashitov2, E.A. Egorenkov2, G.N. Gildeeva2, G.V. Ramenskaya2, R.A. Permyakov3
'Federal State Budgetary Institution «Scientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal Products» of the Ministry of Health of the Russian Federation, 127051, Moscow, Russia
2I.M. Sechenov First Moscow State Medical University, 117418, Moscow, Russia
3Federal State Budgetary Institution «Scientific Center of Biomedical Technologies» of the Federal Medical and Biological Agency of Russia, 105064, Moscow, Russia
Abstract: The article presents relevant information on the features of cytochrome P450 isoenzyme CYP2D6 functioning. 20—25% of drugs are metabolized by the action of CYP2D6. Determination of its activity allows for adjusting pharmacotherapy to increase the efficacy and safety of a drug or a combination of drugs. Cytochrome P450 isoenzymes genotyping and phenotyping methods allow for choosing the dosage and dosing regimen for patients on an individual basis. This article describes the genetic characteristics affecting CYP2D6. CYP2D6 polymorphism has a significant impact on pharmacokinetics and metabolism of a drug. This may lead to side effects, or decrease the pharmacological action of the drug. The article covers the cases of change in clinical response to receiving ^-blockers (metoprolol), antidepressants (venlafaxine) and opioids (codeine). These changes occurred in the presence of certain CYP2D6 alleles which speed up or slow down the metabolism. It also provides information on drug-drug interactions involving inhibition of cytochrome P450 isoenzyme CYP2D6. Genotyping methods are used to determine the potential activity of CYP2D6. Dose adjustment is carried out basing on the results obtained. The current isoenzyme status is defined by phenotyping methods. CYP2D6 activity can be evaluated by determining the ratio of the substrate and its metabolite using HPLC. Pinoline, which is metabolized to 6-hydroxy-1,2,3,4-tetrahydro-|3-carboline, is the endogenous substrate for estimating the activity of CYP2D6.
Key words: rational pharmacotherapy; genotyping; phenotyping; CYP2D6; HPLC; polymorphism.
Bibliographic description: Smirnov VV, Abdrashitov RH, Egorenkov EA, Gildeeva GN, Ramenskaya GV, Permyakov RA. Influence of CYP2d6 on drug metabolism and methods for determining its activity. Scientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal Products Bulletin 2015; (3): 32-35.
В настоящее время одним из перспективных направлений является персонализированная медицина. На основании гено- и фенотипических особенностей конкретного пациента, ему индивидуально подбирается лекарственный препарат (ЛП) или комбинация препаратов, а также дозировки, наиболее подходящие по эффективности, переносимости, и безопасности воздействия на организм
Важным является определение отклонений в метаболизме ЛП у пациентов, поскольку именно при изменении метаболизма нарушается фармакокинетика ЛП, что приводит к таким последствиям, как снижение эффективности и безопасности. Известно, что ферменты печени играют ключевую роль в биотрансформации различных ксенобиотиков, поступающих в организм. В частности, основной системой ферментов печени является суперсемейство ферментов цитохрома Р450. Следовательно, важной задачей для рациональной фармакотерапии, особенно при одновременном назначении нескольких препаратов, является определение активности изоферментов цитохрома Р450.
Цитохром Р450 состоит из группы изоферментов, которые участвуют в биотрансформации широкого диапазона структурно разнообразных химических веществ, как экзогенного, так и эндогенного происхождения [1]. Среди изоферментов цитохрома Р450, которые участвуют в биотрансформации ксенобиотиков, большое внимание уделяется изоферменту СУР2Б6 [2]. Его субстратами являются ЛП, обладающие выраженным фармакологическим действием, зачастую небольшим терапевтическим окном и вызывающие серьезные нежелательные реакции (НР). Сюда входят следующие группы ЛП: антиаритмические средства (амиодарон, пропафенон), опиоидные анальгетики (кодеин, трамадол), антигипертензивные средства (метопролол, пропранолол), антидепрессанты (амитриптилин, флуоксетин), антипсихотические средства (хлорпромазин, клозапин) [2]. Изофермент СУР2Б6 принимает участие в метаболизме около 20—25% ЛП [1].
СУР2Б6 в основном экспрессируется в печени, но также он находится и в тканях головного мозга, легких и сердца. Важной отличительной особенностью изофер-мента СУР2Б6 является его высокая межиндивидуальная вариабельность, главным образом обусловленная генетическим полиморфизмом. На сегодняшний день описано более 100 аллелей, которые оказывают различное влияние на активность изофермента СУР2Б6 [1]. В зависимости от проявления фенотипа, генотип можно разделить на 4 группы: медленные, средние, распространенные (активные) и сверхбыстрые метаболизато-ры [2]. Получается, что у медленных метаболизаторов биотрансформация ЛП будет проходить дольше, доза активного вещества в организме будет выше и фармакологическое действие будет сильнее, а частота НР может увеличиться. У сверхбыстрых метаболизаторов будет наблюдаться обратная ситуация — быстрая биотрансформация, меньшее содержание в организме, слабое фармакологическое действие либо его отсутствие. Такая межиндивидуальная вариабельность может приводить к 30-40-кратной разнице в клиренсе у пациентов с разным генотипом.
Помимо генетических факторов, которые могут повлиять на активность изофермента СУР2Б6, существуют внешние факторы, такие как индукция и ингибиро-вание [1].
Под индукцией фермента метаболизма понимают абсолютное увеличение его количества и активности вследствие воздействия определенного химического агента, и, в частности, других ЛП. Индукция ведет к ускорению метаболизма и, как правило, к снижению фармакологической активности, и, следовательно, эффективности совместно применяемых с индуктором ЛП. Известно, что СУР2Б6 индуцируется кодеином и рифампицином [3].
Некоторые соединения могут ингибировать активность ферментов метаболизма ЛП. Причем при снижении активности ферментов, метаболизирующих ЛП, возможно развитие НР, связанных с длительной циркуляцией этих соединений в организме. К ингибиторам СУР2Б6 относят: пароксетин, дифенгидрамин, гидрок-сихлорохин [3]. Сила ингибирования зависит от дозы ингибитора. Например, сертралин — умеренный ингибитор СУР2Б6 при дозе 50 мг, но если увеличить дозу до 200 мг, то он становится сильным ингибитором. Обычно ингибирование происходит немедленно.
Таким образом, что пациент с генотипом распространенного метаболизатора под действием внешних факторов может вести себя как медленный или как сверхбыстрый метаболизатор.
Клинические проявления полиморфизма CYP2D6 при назначении ЛП разных групп. Большинство ЛП, относящихся к в-блокаторам, метаболизируется главным образом при помощи изофермента СУР2Б6. В исследованиях было подтверждено, что полиморфизм изо-фермента СУР2Б6 приводит к изменению фармакоки-нетики в-блокаторов у различных групп пациентов [4, 5]. У пациентов с фенотипом медленных метаболизато-ров, которые принимали метопролол, был выше риск развития брадикардии, наблюдалось низкое артериальное давление, а также чаще отмечались НЛР. В группе сверхбыстрых метаболизаторов при назначении стандартной дозы метопролола терапевтического эффекта не наблюдалось [4].
При исследовании ЛП венфлаксина на 100 пациентах был проведен тест по определению генотипа. У испытуемой группы с генотипом медленных метаболиза-торов чаще отмечали такие НЛР, как тошнота, рвота, диарея, но в сравнении с группами распространенных и сверхбыстрых метаболизаторов изменения терапевтического эффекта замечено не было [6].
Если ЛП приобретает активность после метаболизма, то НЛР будут наблюдаться у пациентов с быстрым метаболизмом. Кодеин метаболизируется в активную форму (морфин) путем О-деметилирования, которое катализируется изоферментом СУР2Б6. У сверхбыстрых метаболизаторов происходит интоксикация морфином, которая может привести к серьезным нарушениям в работе ЦНС [7].
Межлекарственные взаимодействия. Сегодня часто встречается такое явление, как назначение большого количества ЛП (полипрагмазия) пациенту при лечении одного или нескольких заболеваний. В таком случае возникают межлекарственные взаимодействия, которые происходят из-за изменения фармакокинетики или фармакодинамики одного или нескольких ЛП.
Факторы, по причине которых возникают межлекарственные взаимодействия, можно разделить на зависящие от пациента и терапии. К факторам, зависящим от пациента, относятся: возраст, пол, стадия заболева-
Ведомости НЦЭСМП
ния, диета, генетика и окружающая среда [8]. Факторы, относящиеся к терапии, включают: дозу, частоту приема ЛП, фармакокинетические характеристики ЛП, путь введения и выведения.
В большинстве случаев межлекарственные взаимодействия происходят именно вследствие изменения метаболизма. При этом изменению подвергаются изофер-менты цитохрома Р450 первой фазы метаболизма. ЛП может быть метаболизирован как при участии одного изофермента (например, метопролол — СУР2Б6), так и при участии нескольких (например, варфарин — СУ-Р1А2, СУР2Б6 и СУР3А4) [1].
По причине межлекарственных взаимодействий стандартные дозы ЛП могут вызывать НЛР. Представим, что пациенту с паническим расстройством назначили пароксетин, также у него повышенное давление, и он принимает метопролол. Через несколько дней у пациента будет наблюдаться выраженное снижение артериального давления, поскольку содержание метопро-лола в крови будет выше верхней границы терапевтического окна [9]. Также в качестве примера можно привести взаимодействие флуоксетина с рисперидоном, при котором повышается риск возникновения экстрапирамидных побочных эффектов. При приеме тербинафина с амитриптилином увеличивается концентрация в крови последнего и возникает сухость во рту, головокружение, повышается кардиотоксичность [9].
Методы определения генотипа. Генотипирование -«косвенный» метод определения активности того или иного фермента метаболизма ЛП на основании изучения его гена методом полимеразной цепной реакции (ПЦР). Также активно производится разработка и внедрение генетических микрочипов, способных выявлять одновременно несколько аллелей [1].
Методы г енотипирования позволяют определить аллели изофермента СУР2Б6 и предсказать его дальнейшую активность. Практическое применение определение генотипа изофермента СУР2Б6 находит в терапии антидепрессантами и антипсихотиками [10]. Оперируя данными генетического теста врач может корректировать дозу ЛП, тем самым повышая эффективность и безопасность терапии [11]. Однако методы генотипирова-ния не показывают текущую активность изофермента, т.е. его фенотип.
Методы определения фенотипа. «Прямым» методом определения активности того или иного фермента метаболизма ЛП по фармакокинетике его специфического субстрата («маркерного» субстрата) и его метаболита является фенотипирование [1]. Субстратная специфичность определенных изоферментов цитохрома Р450 позволяет разрабатывать методы фенотипирования.
На основе фенотипирования возможно оптимизировать и индивидуализировать режим назначения лекарственных средств для достижения их максимального терапевтического эффекта при наибольшей безопасности [9].
Определение активности изоферментов цитохро-ма Р450 осуществляется с помощью жидко-жидкостной экстракции и жидкостной хроматографии. Принцип установления активности в организме человека заключается в определении концентрации в крови или других биологических жидкостях метаболита, который образуется из какого-либо вещества исключительно под действием определенного изофермента [1]. Такие вещества называют маркерными субстратами. В зависимости от субстрата методы определения активности изофермен-тов можно разделить на две группы: инвазивные и не-инвазивные.
Инвазивные методы определения активности изо-фермента имеют ряд неизбежных недостатков: необходимость внутривенного введения препаратов, применение которых сопряжено с риском развития НР, прежде всего — аллергических реакций и аритмоген-ных эффектов; необходимость как минимум двукратного забора крови из вены; тестирование может проводиться только в условиях лечебно-профилактического учреждения [1]. В связи с этим более перспективны не-инвазивные методы оценки активности. В таких случаях активность определяют по концентрации в биологических жидкостях эндогенных метаболитов, что исключает необходимость введения какого-либо другого вещества, а значит делает метод максимально безопасным для пациента.
Для фенотипирования изофермента СУР2Б6 предлагаются различные методики, но наиболее перспективными считаются методики с применение эндогенных веществ. Эндогенный пинолин подвергается О-деметилированию с образованием метаболита 6-гидрокси-1,2,3,4-тетрагидро-в-карболина. В настоящее время методика определения активности изофер-мента СУР2Б6 по соотношению пинолина к его метаболиту 6-гидрокси-1,2,3,4-тетрагидро-в-карболину опробована на мышах [12]. По итогам исследования был сделан вывод, что О-деметилирование пинолина проходит в основном под действием изофермента СУР2Б6 и методика может использоваться в доклинических исследованиях ЛП.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Появляется все больше достоверных доказательств того, что изменение активности изофермента СУР2Б6 может приводить к появлению НР и снижению эффективности лекарственной терапии. В исследованиях рассматривается влияние на активность ЛП как генетических, так и негенетических факторов. В настоящее время активно развиваются и внедряются методы геноти-пирования, но для определения активности цитохрома нужно также определять текущий статус метаболизма. В отличие от генотипирования методы фенотипирова-ния позволяют оценить функциональные возможности в любой момент времени.
ЛИТЕРАТУРА
REFERENCES
1. Кукес ВГ. Метаболизм лекарственных средств: клинико-фармакологические аспекты. М.: Реафарм; 2004.
2. Caldwell J. Drug metabolism and pharmacogenetics: the British contribution to fields of international significance. Br J Pharmacol. 2006; 147: 89-99.
3. Verschuren JJ, Trompet S, Wessels JA, Guchelaar HJ, de Maat MP, Simoons ML, Jukema JW. A systematic review on pharmacogenetics in cardiovascular disease: is it ready for clinical application? Eur Heart J. 2012; 33(2): 165-75.
1. Kukes VG. Metabolism of drugs: clinical and pharmacological aspects. Moscow: Reafarm; 2004 (in Russian).
2. Caldwell J. Drug metabolism and pharmacogenetics: the British contribution to fields of international significance. Br J Pharmacol. 2006; 147: 89-99.
3. Verschuren JJ, Trompet S, Wessels JA, Guchelaar HJ, de Maat MP, Simoons ML, Jukema JW. A systematic review on pharmacogenetics in cardiovascular disease: is it ready for clinical application? Eur Heart J. 2012; 33(2): 165-75.
о сц
о ^
<
CL <
в
ее <
о
4. Fux R, Morike K, Prohmer AM, Delabar U, Schwab M, Schaeffeler E, et al. Impact of CYP2D6 genotype on adverse effects during treatment with metoprolol: a prospective clinical study. Clin Pharmacol Ther 2005; 78: 378-87.
5. Nagele P, Liggett SB. Genetic variation, в-blockers, and perioperativemyocardial infarction. Anesthesiology 2011; 115: 1316-27.
6. Shams ME, Arneth B, Hiemke C. CYP2D6 polymorphism and clinical effect of the antidepressant venlafaxine. J Clin Pharm Ther. 2006; 31: 493-502.
7. Gasche Y, Daali Y, Fathi M, Chiappe A, Cottini S, Dayer P, Desmeules J. Codeine intoxication associated with ultrarapid CYP2D6 metabolism. N Engl J Med. 2004; 351: 2827-31.
8. Schwartz JB. The current state of knowledge on age, sex, and their interactions on clinical pharmacology. Clin Pharmacol Ther. 2007; 82: 87-96.
9. Lynch T, Price A. The effect of cytochrome P 450 metabolism on drug response, interactions, and adverse effects. Am Fam Physician 2007; 76(3): 391-6.
10. de Leon J, Armstrong SC, Cozza KL. Clinical guidelines for psychiatrists for the use of pharmacogenetic testing for CYP450 2D6 and CYP450 2C19. Psychosomatics 2006; 47: 75-85.
11. Eichelbaum M, Ingelman-Sundberg M, Evans WE. Pharmacogenomics and individualized drug therapy. Annu Rev Med. 2006; 57: 119-37.
12. Jiang XL, Shen HW, Yu AM. Pinoline may be used as a probe for CYP2D6 activity. Drug Metab Dispos. 2009; 37(3): 443-6.
ОБ АВТОРАХ:_
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Научный центр экспертизы средств медицинского применения» Министерства здравоохранения Российской Федерации. Российская Федерация, 127051, Москва, Петровский бульвар, 8.
Смирнов Валерий Валерьевич. Ведущий научный сотрудник отдела клинической фармакокинетики Центра клинической фармакологии, канд. фарм. наук.
Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова. Российская Федерация, 119991, Москва, Трубецкая улица, 8, стр. 2. Абдрашитов Рустем Хамзиевич. Аспирант кафедры фармацевтической и токсикологической химии.
Гильдеева Гэлия Нязыфовна. Доцент, канд. фарм. наук.
Раменская Галина Владиславовна. Заведующая кафедрой фармацевтической и токсикологической химии, д-р фарм. наук.
Егоренков Евгений Андреевич. Аспирант кафедры фармацевтической и токсикологической химии.
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Научный центр биомедицинских технологий» Федерального медико-биологического агентства России. Российская Федерация, 105064, Москва, Казенный пер., 5, стр. 1.
Пермяков Роман Александрович. Врач.
АДРЕС ДЛЯ ПЕРЕПИСКИ:_
4. Fux R, Morike K, Prohmer AM, Delabar U, Schwab M, Schaeffeler E, et al. Impact of CYP2D6 genotype on adverse effects during treatment with metoprolol: a prospective clinical study. Clin Pharmacol Ther 2005; 78: 378-87.
5. Nagele P, Liggett SB. Genetic variation, ß-blockers, and perioperativemyocardial infarction. Anesthesiology 2011; 115: 1316-27.
6. Shams ME, Arneth B, Hiemke C. CYP2D6 polymorphism and clinical effect of the antidepressant venlafaxine. J Clin Pharm Ther. 2006; 31: 493-502.
7. Gasche Y, Daali Y, Fathi M, Chiappe A, Cottini S, Dayer P, Desmeules J. Codeine intoxication associated with ultrarapid CYP2D6 metabolism. N Engl J Med. 2004; 351: 2827-31.
8. Schwartz JB. The current state of knowledge on age, sex, and their interactions on clinical pharmacology. Clin Pharmacol Ther. 2007; 82: 87-96.
9. Lynch T, Price A. The effect of cytochrome P 450 metabolism on drug response, interactions, and adverse effects. Am Fam Physician 2007; 76(3): 391-6.
10. de Leon J, Armstrong SC, Cozza KL. Clinical guidelines for psychiatrists for the use of pharmacogenetic testing for CYP450 2D6 and CYP450 2C19. Psycho-somatics 2006; 47: 75-85.
11. Eichelbaum M, Ingelman-Sundberg M, Evans WE. Pharmacogenomics and individualized drug therapy. Annu Rev Med. 2006; 57: 119-37.
12. Jiang XL, Shen HW, Yu AM. Pinoline may be used as a probe for CYP2D6 activity. Drug Metab Dispos. 2009; 37(3): 443-6.
AUTHORS:_
Federal State Budgetary Institution «Scientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal Products» of the Ministry of Health of the Russian Federation, 8 Petrovsky Boulevard, Moscow, 127051, Russian Federation.
Smirnov VV. Leading researcher of Clinical Pharmacokinetics Department of Clinical Pharmacology Center. Candidate of Pharmaceutical Sciences.
I.M. Sechenov First Moscow State Medical University, 8/2 Trubetskaya Street, Moscow, 119991, Russian Federation.
Abdrashitov RH. Graduate student of the Department of Pharmaceutical and Toxi-cological Chemistry.
Gildeeva GN. Docent. Candidate of Pharmaceutical Sciences.
Ramenskaya GV. Head of the Department of Pharmaceutical and Toxicological
Chemistry. Doctor of Pharmaceutical Sciences.
Egorenkov EA. Graduate student of the Department of Pharmaceutical and Toxicological Chemistry.
Federal State Budgetary Institution «Scientific Center of Biomedical Technologies» of Federal Medical and Biological Agency of Russia, 5/1 Kazenny Lane, Moscow, 105064, Russian Federation. Permyakov RA. Doctor.
Статья поступила 29.06.2015 г.
Принята к печати 17.08.2015г.
