Структура и регуляция активности ферментов подсемейства 3А цитохрома Р-450

Значения обмена для CYP3A4*1, F189S, L293P, M445T, и P457S 7.03, 1.9 (P < 0.05), 12.4 (P < 0.05), 5.8 и 5.9 nmol/min/nmol.

Сообщения о последних результатах исследований обеспечили обстоятельное свидетельство в поддержку ассоциации между генетическим полиморфизмом (A->G) в 5 '-фланкированным регионом (-290) CYP3A4 и изменениями ферментной активности. [. P. Rivory (1)(2), H. Qin (3), S. J. Clarke (2), J. Eris (4), G. Duggin (4), E. Ray (4), R. J. Trent (3), J. F. Bishop (2)Frequency of cytochrome P450 3A4 variant genotype in transplant population and lack of association with cyclosporin clearance., L]

Как известно CYP3A активность есть сумма активностей семейства CYP3A генов, включая CYP3A5, для которого характерен полиморфизм экспрессии на высоком уровне. Поскольку CYP3A5 представляет по крайней мере 50 % от общего печеночного содержания CYP3A, полиморфизм его экспрессии у людей имеет огромное значение, поэтому CYP3A5 может быть наиболее значимым генетическим контрибьютером к межиндивидуальным и межрасовым различиям в случаях CYP3A-зависимого лекарственного клиренса и в качестве ответной реакции на введение многих лекарственных препаратов. [Kuehl P, Zhang J, Lin Y, Lamba J, Assem M, Schuetz J, Watkins PB, Daly A, Wrighton SA, Hall SD, Maurel P, Relling M, Brimer C, Yasuda K, Venkataramanan R, Strom S, Thummel K, Boguski MS, Schuetz E, Sequence diversity in CYP3A promoters and characterization of the genetic basis of polymorphic CYP3A5 expression.. Department of Molecular and Cell Biology, University of Maryland at Baltimore, Baltimore, Maryland, USA]

Как стало недавно известно, экспрессия CYP3A5 в альвеолярных макрофагах репрессируется курением табака [Piipari и др. 2000]. Механизм этого явления еще недостаточно изучен.

Люди имеющие, по крайней мере, одну аллель CYP3A5*1 экспрессируют относительно большие количества CYP3A5. Результаты, представленные авторами, указывают на то, что полиморфизм одного нуклеотида (SNPs) в CYP3A5*3 и CYP3A5*6 аллелях, в результате альтернативого сплайсинга и белковой трансации заканчивается отсутствием CYP3A5 в человеческих тканях у некоторых индивидуумов. CYP3A5 чаще экспрессируется в печени афроамериканцев (60 %) чем в у евроамериканцев (33 %). [Kuehl P, Zhang J, Lin Y, Lamba J, Assem M, Schuetz J, Watkins PB, Daly A, Wrighton SA, Hall SD, Maurel P, Relling M, Brimer C, Yasuda K, Venkataramanan R, Strom S, Thummel K, Boguski MS, Schuetz E.,Sequence diversity in CYP3A promoters and characterization of the genetic basis of polymorphic CYP3A5 expression. Department of Molecular and Cell Biology, University of Maryland at Baltimore, Baltimore, Maryland, USA].

Отличия в активности различных ферментов цитохрома P450 (CYP) в популяциях демонстрировались авторами на основе генетических или энвироментальных детерминат. Интересными можно считать изучения, направленные на выяснение различий и особенностей метаболической активности различных изоформ иих аллелей у разных демографических групп. Испанцы - большая демографическая группа, и во всем мире и в пределах Соединенных Штатов; следовательно возможность различий в метаболизме между мексико и евро- производными популяциями было бы интересно определить относительно CYP2E1 и CYP3A. Авторы провели исследование, где все 15 субъектов, принимавших участие в исследовании были мужчины и получали внутривенно в дозе 1 мг и орально в дозе 2 мг [(15) N (3)] -маркированный мидазолам единовременно для того, чтобы характеризовать диспозицию бензодиазепина в этих двух популяциях. Отсутствие любых различий в диспозиции мидазолама указывает но то, что, с фармакокинетической точки зрения, дозировки лекпрепаратов, метаболизируемых CYP3A не должны иметь различия у мексико и евроамериканцами. [Cytochrome P450 2E1 and 3A activities do not differ between Mexicans and European Americans.Poland RA, Lin KM, Nuccio C, WilkinsonGR. Department of Psychiatry, Research Center on the Psychobiology of Ethnicity, Harbor-UCLA Medical Center, Torrance, CA, USA.]

Экспрессия CYP3A4 изменяется по 40 уровням в зависимости от индивидуальных собенностей человеческой печени, и метаболизм CYP3A4 субстратов изменяется по крайней мере по 10 уровням in vivo. Полиморфизмы одного нуклеотида (SNPs) в CYP3A4 были идентифицированы прямым секвенированием геномного DNA в 72 индивидуальных формах от трех различных этнических групп, включая европейцев, негроидов (афроамериканцы и африканские пигмеи), и представителей азии. Общее количество из 28 SNPs было идентифицировано, авторами, включая пять отвечающих за кодировку изменений M445T (CYP3A4*3), R162Q (CYP3A4*15), F189S (CYP3A4*17), L293P (CYP3A4*18), и P467S (CYP3A4*19). Последние четыре представляют новые варианты аллелей. Расовая вариабильность наблюдалась для частоты индивидуального SNPs. CYP3A R162Q был идентифицирован только в негритянских популяцияхях с аллельной частотой 4 %. CYP3A4 F189S и CYP3A4 M445T были идентифицированы у европейцев с аллельными частотами 2 % и 4 %, соответственно. L293P и P467S наблюдались только у азиатов с аллельной частотой 2 %. сDNAs для F189S, L293P, M445T, и P467S мутантных аллелей были получены сайт-направленным мутагенезом и экспрессированы на системах экспрессии Escherichia coli. Тестостерон и инсектицид хлорпирифос использовались авторами для оценки каталитической активности наиболее общей CYP3A4 аллели (CYP3A4*1) и ее аллельных вариантов. CYP3A4 F189S демонстрирует более низкие показатели обмена для тестостерона и хлорпирифоса, в то время как CYP3A4 L293P имел более высокие значения обмена для обоих субстратов. Показатели обмена CYP3A4 M445T и P467S аллелей, метаболизирующих вышеуказанные соединения не имели достоверных различий от таковых неизмененного типа CYP3A4. [Anzenbacher P, Soucek P, Anzenbacherovб E, Gut I, Hrubэ K, Svoboda Z, Kvetina J: Presence and activity of cytochrome P450 isoforms in minipig liver microsomes. Comparison with human liver samples.Drug Metab. Dispos 1998, 26:90-93].

Огромное клиническое значение имеют возможности выявления предикторов вторичных новообразований. Поскольку только у меньшинства пациентов с лейкемией возникшей после химиотерапии, различия во взаимодействиях лекарственных средств могут иметь множество предрасполагающих факторов. Мутации в тумор-супрессорных генах или генетических вариациях в метаболизме лекарственного средства - примеры основных факторов риска. Мутации в NF1 (162200) и p53 (191170) тумор-супрессорных генах наблюдались в случаях лекемии связанной с приемом алкилирующих цитостатиков и моносомиями хромосом 5 и 7. Избыток GSTT1 (600436) свободного генотипа наблюдался во взрослой белой популяции с миелодиспластическим синдромом, который снижал детоксикацию канцерогенных веществ, и соответственно, расширял восприимчивость к миелодиспластическому синдрому [Chen и другие., 1996]. Эпиподофилотоксины, которые используются как ингибиторы DNA топоизомеразы 2 в лечении лейкемии связаны с продукцией транслокаций, включая MLL ген, за счет субстратов метаболизма CYP3A. Paolini в 1999 году сообщил о существенных увеличениях канцероген- метаболизирующих ферментов CYP1A1 (108330), CYP1A2, CYP3A, CYP2B (123930), и CYP2A в легких крыс, дополненных высокими дозами бета-каротина. Авторы утверждают, что соответственно высокие уровни CYPS у людей предраспологают индивидуума к риску развития рака при биоактивации табачным дымом широкого спектра проканцерогенов, таким образом объясняя коканцерогеный эффект бета-каротина у курильщиков. Имеются несколько проводящих путей, вовлеченные в метаболизм тестостерона, и генов, которые регулируют эти проводящие пути, включая 5-альфа-редуктазу-2 (SRD5A2; 607306) и CYP3A4, которые были вовлечены в пороцессы восприимчивости при раке простаты (176807). CYP3A4*1B аллель (124010.0001) может уменьшать окислительную деактивацию тестостерона [Rebbeck и другие., 1998]. Известно, что афрамериканцы имеют самый высокий зарегистрированный уровень рака простаты в мире. Zeigler-Johnson в 2002 году изучали различия в генотипах SRD5A2 и CYP3A4 согласно этнической принадлежности. Они нашли, что CYP3A4*1B аллель чаще встречалась у жителей Ганы и афроамериканцев, (частота гена больше чем 50 %) чем у европейцев (меньше чем 10 %), и очевидно отсутствовала у азиатов. Rebbeck в 1998 году наблюдал полиморфизм в нифидипин-специфичном элементе ответа CYP3A4 промотора, которым он определил как CYP3A4-V. Уокер в 1998 году обнаружил, что последовательность agggcaagag была наиболее часто встречаемой у европейцев и тайванцев; agggcaggag (CYP3A4-V) присутствовал у 9 % европейцев, 53 % афроамериканцев, и 0 % тайванцев. Существенный дефицит изоформы CYP3A4-V был найден Феликсом в 1998 году у субъектов, которые страдали связанной с предыдущим химиотерапевтическим лечением лейкемией, при условии, что лечение проводилось препаратами, которые метаболизируются посредством CYP3A.

Человеческие раковые образования ободочной кишки, груди, легкого, печени, почек и простаты, как известно, также экспрессируют изоформы цитохрома P450 (CYP) , включая изоформы CYP 3A и CYP 1A .

Изучение гепатоцелюлярных опухолей методом иммуногистохимического окрашивания демострирует наличие CYP1 в большинстве (65 %) а также CYP 3A в почти половине 42 % исследований. Другие исследования показали, что первичные и вторичные опухоли печени могут экспрессировать CYP 450 изоформы 1A1, 2A6. 2B6, 2C8/9. 3A4, 4A. [Philip ft al., 1994]. Более детальное изучение показало, что и CYP IA и CYP3A белок присутствовал во всех аденомах и > 60 % раков. [McKay et til.. 1993]Рак желудка также экспрессирует CYP1A (51%i) и CYP3A (28%i). [Murray i't cil.. 1998]. Клетки рака почки, основной злокачественной опухоли почки, последовательно экспрессирует CYP3A. RT-PCR показал, что CYP3A5 и CYP3A7 mRNA представлены во всех образцах опухоли, тогда как CYP3A4 mRNA был обнаружен в большинстве (65 %,)[Murray ft ill.. 1999]. Аденокарциномы легких и клетки карциномы, все экспрессировали CYP3A, тогда как CYP2E1 был представлен только в (46 %.).

Суммируя все вышеизложенное, необходимо отметить, что в практическом аспекте важно учитывать то, что пути метаболических превращений лекарственных средств и пути метаболических превращений токсичных соединений носят однонаправленный характер, поэтому на путях метаболизма лекарственных средств и ксенобиотиков возможно развитие реакций взаимодействия. Имеется достаточное количество экологических факторов, угнетающих активность Р ₄₅₀ - это ацетат ртути, свинец, никель, кадмий, мышьяк, фенолы, четыреххлористый углерод, анилин. Напротив, к стимуляторам цитохрома Р ₄₅₀ относятся бензопирен, ацетон, бензол, изопропанол, хлорированные инсектициды (ДДТ, гексахлоран). Способностью повышать активность пероксидазы, НАДФ - цитохром Р₄₅₀ - редуктазы обладают соединения марганца. На активность флавопротеинов избирательно оказывают стимулирующее действие марганец, железо, медь, молибден.

Поэтому явления профессиональных вредностей, а так же состояние экологической ситуации, ее влияние на генетический механизм, так же необходимо учитывать.