Genetický polymorfismus metabolismu léčiv

Jednou z hlavních úloh klinické farmakologie je zajistit účinnou a přitom bezpečnou farmakoterapii u pacientů. Nezbytným předpokladem tohoto ideálního stavu je přítomnost léčiva v cílových tkáních v takových koncentracích, jež vedou k žádanému tera peu tickému efektu po navázání léčiva na receptor a zároveň nepřekročí hranici, za níž se projeví jeho toxické účinky…

MUDr. Ondřej Slanař

Univerzita Karlova v Praze, 1. LF a VFN, Oddělení klinické farmakologie, IPVZ, Subkatedra klinické farmakologie

Klíčová slova

farmakogenetika • polymorfismus • cytochrom P-450 • metabolismus léčiv

Úvod

Jednou z hlavních úloh klinické farmakologie je zajistit účinnou a přitom bezpečnou farmakoterapii u pacientů. Nezbytným předpokladem tohoto ideálního stavu je přítomnost léčiva v cílových tkáních v takových koncentracích, jež vedou k žádanému tera peu tickému efektu po navázání léčiva na receptor a zároveň nepřekročí hranici, za níž se projeví jeho toxické účinky. Nejběžnějším úskalím v navození tohoto stavu u pacientů je individuálně odlišná vnímavost a odpověď na léčbu, která je způsobena genetickými faktory predisponujícími jedince k odlišnostem v metabolismu léčiva, jeho kinetiky, receptorové nebo postreceptorové odpovědi. Variabilita lékové odpovědi způsobená genetickými faktory se v populaci projevuje přítomností jedinců, u nichž je navozena žádoucí terapeutická odpověď bez nežádoucích účinků, ale také skupin jedinců, u kterých je léčba neefektivní nebo mají značně vyjádřené nežádoucí účinky léčby. Farmakogenetika je obor klinické farmakologie, který se snaží tyto genetické determinanty farmakoterapie nejen popsat, ale na základě jejich znalosti individualizovat terapii podle predikované odpovědi pacienta na konkrétní léčivo. Cílem tohoto článku je poskytnout základní přehled nejvýznamnějších příčin geneticky podmíněné variability farmakokinetiky léčiv a na některých příkladech demonstrovat jejich vliv na současnou farmakoterapii.

Farmakogenetika

Rozdíly v chování a jednání lidí vedly k předpokladu, že podobnou variabilitu mezi jednotlivci je možné očekávat také v případě odpovědi na léčbu. Zdokumentováním prvních případů významně odlišné lékové odpovědi, která byla postupně popsána pro celou řadu léčiv s ohledem na různé skupiny pacientů, jiné populace, rasy a pohlaví, byly tyto předpoklady potvrzeny bez znalosti jejich genetické podstaty. Pacienti byli rozděleni na ty, kteří dobře odpovídali na léčbu („responders“), a ty, u kterých terapie nebyla úspěšná („non-responders“) bez bližšího porozumění podkladů této variability. Ve druhé polovině 20. století byly dány do souvislosti první příklady odlišné lékové odpovědi u pacientů s vrozenými defekty metabolizujících enzymů a do tohoto období jsou datovány počátky rozvoje farmakogenetiky. Farmakogenetika je farmakologický obor, který se prostřednictvím studia geneticky podmíněných změn lékové odpovědi v populaci podílí na vývoji nových léčiv a optimalizaci terapie konkrétních pacientů. Do tohoto oboru bývají též někdy řazeny farmakogenomické postupy, jež se zabývají expresí a sekvencí nukleových kyselin s cílem přispět k vývoji nových léčiv a identifikaci jejich mechanismů účinku. V současné době je popsáno mnohem širší spektrum příčin variability lékové odpovědi než jen variabilita metabolizujících enzymů, ale také např. variabilita transportních mechanismů, receptorů i postreceptorových mechanismů pro léčiva, které se všechny podílí na farmakokinetických i farmakodynamických parametrech léčiva. Farmakogenetické postupy postihují stále komplexnější studium těchto jevů(1).

Genetický polymorfismus

Geneticky podmíněné změny aktivity enzymů metabolizujících léčiva představují významný zdroj odlišnosti farmakokinetických parametrů léčiv mezi jedinci, které mohou způsobovat odlišné terapeutické odpovědi pacientů. Individuální rozdíly mezi jednotlivci mohou být značné od selhání terapie až po projevy toxicity a výrazný výskyt lékových interakcí. Variabilita metabolické aktivity je způsobena přítomností několika typů alel pro daný enzym, které předurčují různou aktivitu kódovaného enzymu. V populaci se tak vyskytují alely, u jejichž nositelů můžeme předpokládat rychlý metabolismus substrátů daného enzymu (rychlí metabolizátoři, RM), a alely, které způsobují značné snížení metabolické kapacity enzymu u jejich nositele (pomalí metabolizátoři, PM). Alely pro fenotyp RM jsou dominantní, tzn. že fenotyp PM je vyjádřen jen u homozygotů pro defektní alely, ale u heterozygotů je enzymová aktivita buď normální, nebo jen lehce snížená (intermediární metabolizátoři, IM). Enzym je označován jako polymorfní, pokud se v populaci vyskytuje více než 1 % PM. Pokud je výskyt variantních alel v odlišných populacích různý, může být také enzym v jedné populaci polymorfní a v jiné nikoli.

Frekvence výskytu jednotlivých alel v populacích je dána přirozenou selekcí. Podle darwinovského modelu je totiž z hlediska přežití a reprodukce výhodnější heterozygotní genotyp než homozygotní. Tak jsou alely udržovány v populaci na základě rovnováhy mezi výskytem výhodného a nevýhodného genotypu. Dobře známým příkladem je polymorfismus glukóza-6-fosfát dehydrogenázy, pro jehož variantní alely jsou hemizygotní muži a homozygotní ženy vystaveny značnému riziku těžkého poškození (nebo smrti) neonatální žloutenkou a hemolýzou, ale heterozygoté jsou více odolní vůči malárii.

Hlavním faktorem vedoucím k variabilitě biotransformačních enzymů, jakou známe dnes, bylo pravděpodobně vzájemné soužití zástupců živočišné a rostlinné říše, při kterém postupně vznikaly rostlinné metabolity, vedoucí na jedné straně ke zvýšení atraktivity pro opylovače a predátory parazitů, a zároveň posilující obranné systémy rostlin vůči ostatním živočišným druhům(2). Například velmi rychlý rozvoj rodiny 2 cytochromu P-450 začal probíhat před přibližně 400 milióny let, tedy v období, kdy první živočišné druhy přejímaly suchozemský způsob života a začaly se živit rostlinnými druhy, jež tak byly donuceny syntetizovat méně chutné a více toxické metabolity. Odpovědí živočišné strany bylo následné posílení detoxikačních systémů. Podobně jako v případě ostatních protektivních mechanismů organismu, které jsou rovněž variabilní mezi příslušníky populací (např. HLA systém, genetická obrana proti malárii atd.), umožňuje i alelická variabilita biotransformačních enzymů přežití alespoň některých příslušníků populace i v případech infekčních epidemií a chemických katastrof.

Polymorfismus enzymů

1. fáze biotransformace

Cytochrom P-450

Cytochromy P-450 patří v poslední době mezi enzymy, kterým je věnovaná značná pozornost. Patří mezi proteiny se zásadní úlohou v katabolismu většiny xenobiotik, metabolismu některých endogeních substrátů (tromboxanů, prostaglandinů) a také při biosyntéze steroidů.

Z vývojového hlediska jsou cytochromy P-450 velmi staré hemopoteiny, které se ubikviterně vyskytují v mikroi makroorganismech a dnes jich známe několik set. Pro snadnější orientaci se používá klasifikace řadící jednotlivé proteiny do rodin a podrodin. Označení každého enzymu se podle ní skládá ze zkratky CYP (CYtochrome P-450), za kterou následuje arabská číslice značící rodinu, písmeno identifikující podrodinu a arabská číslice charakterizující konkrétní izoenzym (např. CYP2D6). Enzymy patřící do jedné rodiny mají podle arbitrárně stanovených kritérií více než v 40 % shodné aminokyselinové sekvence, v podrodině je podobnost alespoň 55 %. Existující triviální názvy se používají častěji u bakteriálních cytochromů než u lidských.

V lidském těle byly nalezeny cytochromy patřící do 14 rodin a 20 pod rodin. Z hlediska metabolismu léčiv mají největší význam zástupci 4 rodin. Cytochromy jsou vázány v membránách hladkého endoplazmatického retikula a mitochondrií, zejména v játrech, ale i v ledvinách, plicích, sliznici tenkého střeva, mozku nadledvinách, pohlavních žlázách a dalších orgánech(3).

Reakce, které cytochromy u člověka katalyzují, vedou ke snazšímu vyloučení xenobiotik z organismu, aby nedocházelo k jejich akumulaci. Kromě detoxikace organismu mají také význam v procesu karcinogeneze a případné aktivaci prokarcinogenů. Izoenzymy metabolizující léčiva a xenobiotika nejsou přísně substrátově specifické. U řady látek je popsáno několik metabolických cest katalyzovaných více cytochromy.

Aktivitu cytochromů P-450 lze u lidí in vivo stanovovat genotypováním nebo fenotypováním. Genotypování je používáno pro predikci fenotypu na základě znalosti polymorfních alel a jejich vlivu na aktivitu exprimovaného proteinu. Většina technik používá izolaci DNA z periferních leukocytů s následnou kombinací PCR a RFLP. Výhodou genotypování je, že není nutné podávat žádnou modelovou látku, výsledek není závislý na konkomitantní medikaci ani vlivech jiných exogenních nebo endogenních faktorů. Nevýhodou genotypování je relativní finanční nákladnost, možnost misklasifikace PM za EM, pokud není známa alela modifikující aktivitu enzymu nebo pokud se z důvodu časové a finanční náročnosti pátrá pouze po nejčastěji se vyskytujících variantních alelách. Další nevýhodou je pouhá predikce enzymové aktivity bez znalosti její skutečné aktuální hodnoty. Fenotypizace umožňuje naopak určit aktuální aktivitu enzymu, i pokud je případně ovlivněna fyziologickými a patologickými stavy organismu, podávanými léky a dalšími vlivy prostředí (strava, toxiny apod.). Metody fenotypizace spočívají v jednorázovém podání modelové látky (léčivo, které je dominantně metabolizováno příslušným enzymem) a následném stanovení koncentrace této látky a jejího metabolitu nebo metabolitů v biologickém vzorku (krev, sliny, moč)(4). Přehled používaných modelových látek s jejich stručnou charakteristikou je uveden v Tab. 1(5).

CYP2D6

Tento izoenzym cytochromu P-450 patří mezi enzymy, u nichž je možný klinický dopad polymorfismu na farmakoterapii léčiv vše obecně uznáván, protože je katalyzujícím enzymem řady často používaných léčiv ze skupin včetně antidepresív, antipsychotik, analgetik, b-blokátorů a antiarytmik. Přehled substrátů CYP2D6 podává Tab. 2. Polymorfismus enzymu je extenzívně vyjádřený – jsou známy desítky polymorfních alel. V evropských populacích (včetně naší) je přibližně 5–10 % PM a méně než 5 % příslušníků evropských populací může být klasifikováno jako velmi rychlí metabolizátoři (URM), kteří mají výrazně vyšší aktivitu CYP2D6 než RM. Příslušníci asijských populací mají v průměru aktivitu CYP2D6 nižší, ale frekvence PM je v nich pouze okolo 1 %. V asijských populacích je vyšší frekvence alel, které predikují lehce sníženou aktivitu CYP2D6 (fenotyp IM) při nižším výskytu alel predisponujících k fenotypu PM. Tento jev je příčinou sníženého doporučeného dávkování některých léčiv u příslušníků asijských populací.

Pomalí metabolizátoři jsou vystaveni vyšším než terapeutickým koncentracím řady léčiv, ale důsledky jsou závislé na konkrétním léčivu, šíři jeho terapeutického okna a také na eventuální přítomnosti alternativních metabolických cest, které mohou za jistit biodegradaci v případě deficitu CYP2D6. Příklady značně vyjádřených toxických projevů jsou nežádoucí účinky perhexilinu a fenforminu u PM, které vedly ke stažení těchto léčiv z trhu. Při léčbě b-blokátory je možným důsledkem jejich zpomaleného metabolismu u PM excesívní b-blokáda s bradykardií, a naopak URM mohou mít ke konci dávkovacího intervalu nedostatečnou terapeutickou odpověď s dekompenzací krevního tlaku(6).

Snížená až chybějící analgezie u PM je dobře popsána po podání kodeinu, jehož účinnost je závislá na tvorbě vlastního aktivního metabolitu morfinu cestou CYP2D6. Kromě neefektivní léčby jsou navíc PM vystaveni typickým nežádoucím účinkům kodeinu, které jsou způsobeny vlastním proléčivem.

Snaha o individualizaci terapie v závislosti na genotypu vedla nedávno k publikaci korekcí doporučených dávkování při terapii deprese v jednotlivých fenotypových skupinách pacientů (Tab. 3)(7). Jedná se ovšem o první předběžné odhady, které jsou založeny mnohdy na pouze velmi malých souborech pacientů. Validitu těchto dat bude nutné ještě ověřit, nicméně ilustrují současné znalosti závislosti farmakokinetiky antidepresív na CYP2D6, které v budoucnu mohou vést ke změně doporučeného dávkování až o 80 % pro PM a o 30 % ve skupině RM. Pro pacienty s fenotypem URM jsou zatím známá ojedinělá data, která naznačují nutnost zvýšit dávkování některými antidepresívy 2–3krát.

CYP2C9

U genu kódujícího tento izoenzym cytochromu je popsáno 11 alelických variant, z nichž dvě vedou k syntéze proteinů se sníženou katalytickou aktivitou, a to v prvním případě na přibližně 12 %, ve druhém na 5 % ve srovnání s normální aktivitou enzymu. Vliv posledních dvou nedávno popsaných alel na enzymovou aktivitu není zatím známý. Léčiva metabolizovaná tímto izoenzymem jsou uvedena v  Tab. 4. Polymorfismus CYP2C9 je významný zejména pro metabolismus hypoglykemizujících antidiabetik, která při zpomaleném metabolismu u PM mohou vyvolávat závažné hypoglykémie. Dalším významným léčivem je S-warfarin. Při udržovací terapii 128 pacientů warfarinem bylo k udržení INR v rozmezí 2,0–3,0 přibližně 7 % pacientů, kterým byla podávána dávka menší než 15 mg týdně, ale přibližně 4 % pacientů potřebovala více než 60 mg warfarinu týdně(8). Podle jiných studií je rozdíl mezi potřebnou dávkou warfarinu k udržení terapeutické antikoagulace až 120násobný(9, 10). Podle Furuya a spol.(11) je mezi pacienty, kteří potřebují nejnižší dávku (5–15 mg/týden) 90 % nositelů jedné z variantních alel, a naopak u lidí s nejvyšší potřebnou dávkou je více než 80 % homozygotních nosičů nemutované alely (EM). Aithal a spol.(12) v jiné studii ukázali, že u pacientů stabilizovaných na nízké dávce warfarinu je mezi nositeli jedné nebo více variantních alel pětiaž šesti násobně větší pravděpodobnost překročení terapeutického intervalu během iniciálního peaku INR po zahájení terapie než u běžné populace pacientů. Navíc měli tito pacienti čtyřikrát větší riziko vzniku krvácivých komplikací. Výsledky jiné studie, provedené Taubem a spol.(13), potvrzují nižší potřebné dávky u pacientů s variantními alelami, ale nejsou v souladu se zvýšeným rizikem nežádoucích účinků ve srovnání s kontrolní skupinou. Dosud provedené studie tak sice dávají určitou racionální podporu pro zdůvodnění alespoň části z poměrně značné variability dávkování k účinné udržovací antikoagulační terapii a možná i významu polymorfismu CYP2C9 na hypersenzitivitu pacientů, ale zatím je tato data nutno považovat pouze za počátek poznání úlohy CYP2C9 pro antikoagulační terapii warfarinem(14). Existuje totiž řada dalších otázek, jež je třeba vyjasnit, např. konkretizace vlivu jednotlivých variantních alel na metabolismus warfarinu in vivo na dostatečné skupině pacientů, vztah genotypu CYP2C9 k poměru S-/R-warfarinu v plazmě, vyjasnění jeho úlohy pro vznik krvácivých komplikací atd.

CYP2C19

V evropských populacích se vyskytují přibližně 3 % PM pro izoenzym CYP2C19, mezi jehož substráty patří i velmi často používaná léčiva jako omeprazol nebo některá antidepresíva. Přehled léčiv metabolizovaných CYP2C19 je uveden v Tab. 5. U omeprazolu byly pozorovány dvanáctkrát větší hodnoty AUC u PM než u EM. Protože je omeprazol induktorem jiného izoenzymu cytochromu P-4501A2, mohou být u PM při podávání omeprazolu značně zvýšené aktivity CYP1A2, a tak i zrychlený metabolismus léčiv a ostatních látek, které jsou pro tento enzym substrátem.

Pro antidepresíva metabolizovaná CYP2C19 byla nedávno publikována první předběžné doporučení úpravy dávkování s ohledem na fenotyp nebo genotyp CYP2C19. Autoři metaanalýzy(7) odhadli doporučené dávky podle farmakokinetických dat v jednotlivých fenotypových skupinách z dříve publikovaných prací. Při terapii deprese je zde doporučena redukce dávkování u PM na 60 % obvyklých dávek pro amitriptylin, citalopram, klomipramin, imipramin a na 40 % obvykle podávaných dávek u trimipraminu. Dávkování ve skupině EM bylo odhadnuto na 100–110% podle konkrétního léčiva, ale rozdíl 10 % je zřejmě příliš malý, aby se jím bylo nutné v běžné praxi u EM zabývat. Ve skupině IM je doporučena redukce dávkování na 80 % s výjimkou trimipraminu, u kterého je opět redukce větší (70 % obvykle podávaných dávek).

CYP2C19 je enzymem, který katalyzuje přeměnu antimalarika proquanilu na vlastní aktivní metabolit, což může vést k nedostatečně efektivní terapii malárie, zejména v některých asijských populacích s až 20% zastoupením PM.

CYP2E1

CYP2E1 je znám především pro svoji účast na metabolismu etanolu (jenž je zároveň jeho induktorem), ale podílí se také na metabolismu řady dalších xenobiotik. Z léčiv jsou pro tento izoenzym substrátem např. anestetika halotan, enfluran, izofluran a také je spolu s CYP3A4 jednou z cest vzniku reaktivních hepatotoxických metabolitů paracetamolu. Přestože je znám genetický polymorfismus genu kódujícího tento protein a jeho aktivita se mezi jedinci liší 2–3krát, dosud nebyl rozlišen fenotyp odpovídající PM a EM.

Ostatní enzymy cytochromu P-450

Aktivita dalších dvou enzymů, které se významnou měrou podílejí na metabolismu léčiv (CYP3A4 a CYP1A2), je mezi jedinci výrazně variabilní. Spíše než genetický polymorfismus způsobuje pravděpodobně tuto variabilitu mnoho negeneticky podmíněných vlivů, ke kterým jsou oba proteiny poměrně senzitivní (indukce a inhibice léčivy, fyziologickými a patologickými pochody v organismu, stravou atd.).

Cholinesteráza

Cholinesteráza vykazuje polymorfismus významný u hydrolýzy sukcinylcholinu. Gen pro tento enzym má řadu poměrně vzácných alel (jejich množství a řídký výskyt velmi stěžuje genotypizaci a volbou stanovení aktivity je tak fenotypizace), jejichž výskyt vede u asi 2 % lidí k expresi enzymu se sníženou aktivitou a u přibližně 1 % lidí není aktivita vůbec detekovatelná. Důsledkem této metabolické vady může být až na několik hodin prolongovaná apnoe.

Ostatní enzymy 1. fáze biotransformace mají pro metabolismus léčiv minoritní úlohu a jejich polymorfismus je významnější pro metabolismus endogenních a karcinogenních látek (s výjimkou vzniku toxických intermediátů paracetamolu a fenytoinu).

Enzymy 2. fáze biotransformace

Glukuronyltransferázy

Glukuronidace je nejčastější konjugační reakcí při metabolismu léčiv. Studium geneticky podmíněných variabilit těchto konjugací je obtížné, ale byl popsán rozdíl v exkreci konjugované frakce acetaminofenu s přibližně 5% výskytem lidí, kteří mají velmi nízké množství vyloučených konjugátů. Tato sugestivní bimodalita ale nebyla některými dalšími studiemi potvrzena. Zvláštním typem vrozené vady glukuronidace je Gilbertův syndrom, při němž je postižen nejen metabolismus bilirubinu, ale je rovněž snížena clearance řady léčiv včetně tolbutamidu, acetaminofenu, rifampicinu a irinotekanu. Genetickým podkladem syndromu je u pacientů s mírnějšími projevy mutace nekódující oblasti genu vedoucí ke snížení exprese genu. Druhá forma se závažnějšími příznaky je pravděpodobně způsobena mutací kódující sekvence genu pro glukuronidázu.

Sulfonyltransferázy

Sulfonyltransferázy jsou enzymy konjugující endogenní i exogenní látky se sulfáty. Populační studie svědčí pro polymorfní aktivitu alespoň u dvou ze známých pěti forem enzymů. Variace jsou tvořeny polymorfními úseky jak v kódujících, tak v nekódujících oblastech genů. Doposud ale není dostatečně popsána substrátová specifita jednotlivých izoforem a význam alelických variant pro zhodnocení jejich významu pro farmakoterapii.

N-acetyltransferázy

Polymorfismus N-acetyltransferázy 2 (NAT2) byl popsán před mnoha lety, zatímco průkaz polymorfismu N-acetyltransferázy 1 (NAT1) je podstatně mladší.

Polymorfismus NAT2 je výrazně vyjádřen se zastoupením přibližně 50 % lidí bílých populací s absencí aktivity enzymu. V jiných populacích je relativní zastoupení pomalých acetylátorů odlišné od cca 10 % v populacích asijských až po 90% zastoupení v oblastech severní Afriky. Molekulární podstatou polymorfismu je přítomnost více než 15 alelických forem, z nichž většina enzymovou aktivitu snižuje. Neschopnost acetylovat léčiva vede k nežádoucím účinkům, mezi něž patří např. periferní neuropatie u pacientů užívajících izoniazid nebo reakce přecitlivělosti po podání sulfonamidů. Naopak rychlí acetylátoři jsou ohroženi leukopenií po podání amonafidu, proléčiva užívaného při chemoterapii.

Zvýšená aktivita polymorfního enzymu NAT1 vede ke zvýšení rizika karcinomu tlustého střeva, ale význam z hlediska metabolismu léčiv není zatím jasný.

Glutathion S transferázy

Polymorfismus glutathion S transferáz (GST) je velmi výrazně vyjádřený. Podle populace a konkrétního izoenzymu lze nalézt 10 až 50 % lidí s kompletní deficiencí katalytické aktivity GST, která je způsobena delecí částí genu. Jsou rovněž popsány alelické varianty, které pouze snižují aktivitu enzymu. GST představují důležité detoxikační cesty, jejichž polymorfismus je studován nejvíce ve vztahu k nádorové chemoterapii(15). Například nositelé jedné variantní alely (GSTP3) jsou méně náchylní k ototoxickým projevům léčby cisplatinou než ostatní pacienti.

Metyltransferázy

Jsou skupinou enzymů katalyzujících řadu reakcí a je u nich přítomna variabilita nebo polymorfismus. Význam polymorfismu je u této skupiny léčiv stanoven jen pro thiopurin-S-metyltransferázu (TSMT), u které jsou popsány 4 typy alel. 0,3 % Evropanů má nedetekovatelné hladiny enzymové aktivity a 11 % má její aktivitu signifikantně sníženou. TSMT představuje důležitou katalytickou cestu cytotoxických látek 6-merkaptopurinu, 6-thiopurinu a azathioprinu. U pacientů s deficiencí TSMT byly opakovaně popisovány fatální myelosuprese způsobené vysokými koncentracemi léčiv(16). Také riziko sekundárních malignit (tumorů mozku a akutních leukémií) je zvýšeno u pacientů s některými variantami alel. Dostupnost genotypizace tohoto enzymu by alespoň v některých případech přispěla k lepším terapeutickým výsledkům, o čemž svědčí případy úspěšné léčby TSMT deficitních pacientů s redukcí obvyklé terapeutické dávky cytostatik o 90–94 %.

Transportní proteiny

P-glykoprotein

P-glykoprotein (P-gp) je prvním popsaným a také nejznámějším proteinem velké skupiny membránových transportérů, jejichž aktivita je závislá na hydrolýze ATP a které jsou nazývány ABC proteiny. Jejich činností jsou přenášené substráty vylučovány z intracelulárního prostoru. Lokalizace P-gp v membránách buněk jater, ledvin a střeva vede k eliminaci substrátů do žluče, moči i ke snížené biologické dostupnosti léčiv z GIT. Dále je P-gp výrazně exprimován v endoteliálních buňkách v CNS, což brání penetraci substrátů přes hematoencefalickou bariéru. Zvýšená exprese P-gp v nádorových buňkách vede ke známému jevu mnohočetné lékové rezistence. Přehled substrátů P-gp a některých antagonistů je uveden v Tab. 6.

Složitost interakcí léčiv s P-gp je značná(17). P-gp si můžeme velmi zjednodušeně představit jako dvě jednotky, z nichž jedna má ATPázovou aktivitu a druhá je zodpovědná za vlastní transportní funkci. Jednu skupinu léčiv pak tvoří látky, které aktivují obě složky (např. antracykliny). Ve druhé jsou látky stimulující ATPázovou aktivitu, ale nejsou transportovatelné nebo rychlost jejich přenosu je podstatně menší než rychlost protisměrné zpětné difúze (progesteron, verapamil). Třetí skupinou léčiv jsou antagonisté inhibující buď pouze ATPázovou aktivitu, nebo obě složky P-gp (cyklosporin). Do poslední skupiny léčiv patří látky, které neinteragují s žádnou složkou P-gp (metotrexát).

Gen kódující P-gp je vysoce polymorfní(18). Řada alel sice nevede ke změně aktivity P-gp, ale pravděpodobně nejsou všechny varianty dosud známé. Navíc je také inducibilita P-gp variabilní a její míra je závislá na přítomnosti alelických variant.

Efluxní systém P-gp pracuje v interakci s jinými cestami, které vedou k eliminaci xenobiotik z organismu. Příkladem může být CYP3A4, který má s P-gp řadu společných substrátů a má také vysokou aktivitu v některých podobných lokalizacích jako P-gp (játra, střevo).

Všechny tyto faktory jsou příčinou toho, že klinický význam P-gp je stále velmi špatně popsán a poznání této oblasti je výhledem do budoucnosti, jež jistě přinese změnu některých terapeutických postupů. Přesto je už dnes známo, že indukce P-gp rifampicinem vede k signifikantnímu snížení biologické dostupnosti digoxinu. Rovněž biologická dostupnost cyklosporinu je závislá na aktivitě P-gp.

Závěr

V posledních letech byla popsána řada nových poznatků o geneticky determinovaném polymorfismu metabolismu léčiv a jiných xenobiotik. Některé z nich mají spíše toxikologický význam, jiné jsou rizikovým faktorem vzniku nádorových onemocnění nebo mohou mít význam pro terapeutické rozhodování při volbě správného léčiva nebo jeho dávkování a u dalších jejich význam není znám. Farmakogenetika je dnes velmi dynamicky se rozvíjející se obor klinické farmakologie se slibnými možnostmi pro budoucnost nejen při optimalizaci a individualizaci léčby.

1. Wieczorek, SJ., Tsongalis, GJ. Pharmacogenomics: will it change the field of medicine? Clin Chim Acta, 2001, 308, p. 1–8.

2. Nebert, DW. Polymorphisms in drug-metabolizing enzymes: what is their clinical relevance and why do they exist? Am J Hum Genet, 1997, 60, p. 265–271.

3. Anzenbacher, P., Anzenbacherova, E. Cytochromes P-450 and metabolism of xenobiotics. Cell Mol Life Sci, 2001, 58, p. 737–747.

4. Kivisto, KT., Kroemer, HK. Use of probe drugs as predictors of drug metabolism in humans. J Clin Pharmacol, 1997, 37, p. 40S–48S.

5. Streetman, DS., Bertino, JS., Nafziger, AN. Phenotyping of drug-metabolizing enzymes in adults: a review of in-vivo cytochrome P-450 phenotyping probes. Pharmacogenetics, 2000,10, p. 187–216.

6. Turner, ST., Schwartz, GL., Chapman, AB., et al. Antihypertensive pharmacogenetics: getting the right drug into the right patient. J Hypertens, 2001,19, p. 1–11.

7. Kirchheiner, J., Brosen, K., Dahl, ML., et al. CYP2D6 and CYP2C19 genotype-based dose recommendations for antidepressants: a first step towards subpopulation-specific dosages. Acta Psychiatr Scand, 2001,104, p. 173–192.

8. Linder, MW. Genetic mechanisms for hypersensitivity and resistance to the anticoagulant Warfarin. Clin Chim Acta, 2001, 308, p. 9–15.

9. James, AH., Britt, RP., Raskino, CL., et al. Factors affecting the maintenance dose of warfarin. J Clin Pathol, 1992, 45, p. 704–706.

10. Hallak, HO., Wedlund, PJ., Modi, MW., et al. High clearance of (S)-warfarin in a warfarin-resistant subject. Br J Clin Pharmacol, 1993, 35, p. 327–330.

11. Furuya, H., Fernandez-Salguero, P., Gregory, W., et al. Genetic polymorphism of CYP2C9 and its effect on warfarin maintenance dose requirement in patients undergoing anticoagulation therapy. Pharmacogenetics, 1995, 5, p. 389–392.

12. Aithal, GP., Day, CP., Kesteven, PJ., et al. Association of polymorphisms in the cytochrome P450 CYP2C9 with warfarin dose requirement and risk of bleeding complications. Lancet, 1999, 353, p. 717–719.

13. Taube, J., Halsall, D., Baglin, T. Influence of cytochrome P450 CYP2C9 polymorphisms on warfarin sensitivity and risk of over-anticoagulation in patients on long-term treatment. Blood, 2000, 96, p. 1816–1819.

14. Takahashi, H., Echizen, H. Pharmacogenetics of warfarin elimination and its clinical implications. Clin Pharmacokinet, 2001, 40, p. 587–603.

15. Danesi, R., De Braud, F., Fogli, S., et al. Pharmacogenetic determinants of anti-cancer drug activity and toxicity. Trends Pharmacol Sci, 2001, 22, p. 420–426.

16. Pirmohamed, M., Park, BK. Genetic susceptibility to adverse drug reactions. Trends Pharmacol Sci, 2001, 22, p. 298–305.

17. Litman, T., Druley, TE., Stein, WD., et al. From MDR to MXR: new understanding of multidrug resistance systems, their properties and clinical significance. Cell Mol Life Sci, 2001, 58, p. 931–959.

18. Cascorbi, I., Gerloff, T., Johne, A., et al. Frequency of single nucleotide polymorphisms in the P-glycoprotein drug transporter MDR1 gene in white subjects. Clin Pharmacol Ther, 2001, 69, p. 169–174.

e-mail:oslan@lf1.cuni.cz

Literatura

Ohodnoťte tento článek!