Funkce cytochromu P450, farmakogenetika

1
Funkce cytochromu P450, farmakogenetika

• Pavla Umhöhová

2
Cytochromy P450

• hemové enzymy
• název podle absorpcního spektra v redukované
  forme v komplexu s CO absorbuje pri 450nm
• bežné hemoproteiny absorbují pri 420nm
  (denaturovaná forma cytochromu P450)
• cytochrom v biochemii spíše hemoprotein
  transportující elektrony

3
Cytochromy P450

• celkove známo pres 2000 cytochromu
• clovek více než 60 genu
• nekteré formy specifické
• vetšina enzymu se širokou substrátovou specifitou
• INDUCIBILNÍ

4
Cytochromy P450

• mikrosomální enzymy jater, GIT, plic, mozku,
  srdce, placenty, kuže, erytrocytu
• zprostredkovávají 1.fázi zpracování xenobiotik
  (zvýšení polarity)
• ve 2.fázi vytvorené funkcní skupiny reagují s
  endogenní mlk (napr. 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 redukcních ekvivalentu NADPHH
• 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 cytochromu CYP
• rodina (40 shody primární sekvence) oznacení
  císlem 1 118
• podrodina (55 shody) písmena A Q
• vlastní protein císlo napr. CYP 1A1

8
Struktura CYP 2A1
9
Ovlivnení metabolismu hemu

• 15 hemu se syntetizuje v játrech
• regulace syntézy
• regulace ALA syntetázy
• hem feed-back inhibice, ovlivnení ALA -
  syntetázy
• interakce pri akutní intermitentní porfyrii
• aktivita PBG deaminázy pod 50 (v 10 prípadu
  klinicky manifestní)
• manifestace odpoved na ? hemu v hepatocytech
  zvýšená potreba pro CYP (barbituráty, steroidy,
  )
• ataky neurologické dysfunkce (postižení
  periferního, autonomního i centrálního nerv.
  systému)

10
Cytochromy P450

• dve funkce
• ? detoxikace cizorodých látek
• ? aktivace netoxických látek na látky
  vysoce jedovaté
• napr. premena benzpyrenu na 7,8-
  dihydrodiol-9,10-epoxid (silný kancerogen)

11
Multi-drug resistence

• vypuzení škodlivých látek z bunky
• podílí se transmembránové proteiny pumpy
  vypuzující léky (drug eflux pumps) enzymy
  detoxikace a biotransformace xenobiotik
• fyziologicky v játrech, ledvinách
• v nádorových bunkách rezistence!

12
Farmakogenetika

• variabilita odpovedi na léky zpusobená genetickou
  variabilitou
• mení schopnost organismu absorbovat,
  transportovat, metabolizovat nebo vylucovat léky
  a jejich metabolity
• polymorfismy lékové odpovedi ? specifická
  biochemická reakce na látky bežné v potrave
  (dietetické selekcní tlaky v ruzných populacích)
  ? geografická distribuce alel

13
Farmakogenetika

• vzhledem k ruzným reakcím na xenobiotika na
  základe ruzných genotypu ? úcinná dávka zpusobí
  daný efekt u 50 populace
• využití informací projektu HUGO ?
• vyvarování nežádoucí reakce na léky
• predpoved úcinnosti medikace ješte pred podáním
• vytvorení husté mapy polymorfismu ? není nutná
  znalost specifických biochemických deju

14
Cytochromy P450

• jednotlivé cytochromy se podílejí na metabolismu
  xenobiotik ruznou merou
• asi 50 látek, jejichž metabolismus je znám,
  premenuje CYP 3A4

15
CYP 3A4

• nejduležitejší jaterní cytochrom
• ? nejvetší zastoupení
• ? metabolizuje nejvíce léciv cyklosporin A,
  erythromycin, ethinylestradiol, testosteron
• indukce ? až selhání orálních kontraceptiv

16
CYP 3A4

• existují 3 formy CYP 3A (3A4, 3A5, 3A7) játra,
  ledvina, tlusté strevo, dvanáctník
• formy se v prubehu vývoje mení, ale celkový obsah
  CYP 3A4 je stále stejný
• ve streve ve styku s požitými látkami ? dva
  substráty mohou kompetovat ? koncentrace jednoho
  z nich muže silne vzrust

17
CYP 1A2

• hlavne v játrech napr. kofein, theofylin
• aktivuje prokarcinogenní látky
• indukovatelný polycyklickými aromatickými
  uhlovodíky a heterocyklickými aminy (napr. v
  grilovaném mase) ? zvyšují riziko rakoviny
• parametr znecištení vody (indukce u pstruhu)

18
CYP 1A1

• gen CYP 1A1 kóduje arylhydrokarbonhydroxylázu
  (AHH) metabolizuje polycyklické uhlovodíky
  cigaretového koure
• vznikají karcinogenní epoxidové formy
• vysoce indukovatelná alela - ? riziko ca plic
  (cigaretový kour zároven obsahuje induktory)
• homozygoti slabe indukovatelné alely ? riziko
  karcinomu plic

19
Bronchogenní karcinom
20
CYP 2C

• jaterní indukovatelné cytochromy
• v kavkazské a asijské populaci poruchy genu ?
  pomalí metabolizátori nutné vyšší dávky léku
  (napr. diazepamu)
• zatím není známa toxická látka, kterou by
  aktivovali

21
CYP 2D6

• není indukovatelný
• metabolizuje antidepresiva, léky
  kardiovaskulárního systému
• v kavkazské populaci pomalí metabolizátori
  debrisoquinu (b- blokátor) homozygoti pro
  recesivní alelu (aa) rezistentnejší ke
  karcinogennímu efektu cigaretového koure 4krát
  nižší riziko než silní metabolizátori (AA)

22
CYP 2E1

• indukovatelný ethanolem, acetonem, hladovením
• aktivuje nitrosaminy na reaktivní karcinogeny
• metabolizuje paracetamol alternativní cestou ?
  toxický meziprodukt

23
Vliv složek potravy na aktivitu cytochromu

• vetšina karcinogenu vyžaduje bioaktivaci ?
  nebezpecnost karcinogenu 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
• ovlivnuje interakce více než 25 známých látek
  (imunosupresiva, léky na CNS, antihistaminika)
• dlouhodobe inhibuje aktivitu cytochromu
  kompetitivní inhibice, irreverzibilní inaktivace
• muže zvýšit koncetraci p.o. podávaných léciv až
  300krát, kofeinu o 31

26
Cesnek
27
Cesnek

• antiseptické, mocopudné úcinky, snižuje krevní
  tlak, prevence aterosklerózy
• množství biologicky aktivních látek
  (hl.slouceniny se sírou pocházející z Cys)
• inhibice CYP 2E1 ? snížená aktivace nitrosaminu
• indukce CYP 1A, 3A
• testy s mnohem vyššími dávkami, než clovek bežne
  v potrave prijme

28
Trezalka teckovaná
29
Trezalka teckovaná

• podle evropského úradu pro kontrolu léciv musí
  být produkt obsahující extrakt trezalky rádne
  oznacen
• výrazne snižuje koncentraci cyklosporinu indukce
  CYP 3A4 (až odmítnutí transplantovaného orgánu)
• ? clearance orálních kontraceptiv

30
Použitá literatura

• http//www.biochemie.upol.cz/stranky/studenti/prac
  e/2004/luzna.pdf
• J. Wiley and sons Biochemistry
• J. Masopust Patobiochemie bunky, Praha 2003
• Thompson and Thompson Klinická genetika, Triton
  2004
• E. Necas aspol. Patologická fyziologie
  orgánových systému II., Karolinum 2004
• B. Oesch-Bartlomowicz Phosphorylation of
  cytochromes P450

31
Dekuji za pozornost