[Saskia N.et all/Cytochrome P450 3A. Ontogeny and Drug Disposition, ClinPharmacokinetlW Dec: 37 (6);] Интересно, что растения имеют большее количество CYP генов, чем животные, из-за большего количества P450-зависимых критических путей метаболизма. Так, рекорд содержания цитохромов принадлежит маленькому растению Arabidopsis thaliana и равен 287, то есть приблизительно 1 % полного генома. [Francois BERTHOU, Cytochrome P450 enzyme regulation by induction and inhibition,]
В структуре всех изоформ цитохрома Р450 имеется консервативный участок вблизи СООН-конца, который содержит 26 аминокислотных остатков. В семейства включают белки, которые имеют около 36% подобия аминокислотного состава, в подсемейства - белки, аминокислотный состав, которых сходен на 65%. Внутриподсемействабелкиимеютсходствоболеечемна 65%). [Akua Agyeman "Effects of administration of cytochrome P450 inhibitors on the P450-mediated metabolism of organophosphorus compounds", , B.S., 1990, Seton Hall university].
И до открытия цитохрома P450, было понятно, что эффективность многих лекарственных препаратов определяется скоростью их биотрансформации организмом. Активность лекарственных средств, метаболизирующихся ферментами печени заметно изменялась, когда животным дополнительно вводились гормоны, инсектициды и канцерогенные вещества – возникающая при этом ферментативная индукция ускоряла биотрансформацию лекарственных препаратов, уменьшая продолжительность и интенсивность их действия [Somogyi A, Kovacs K, Solymoss B, Kuntzman R, Conney AH. 1971. Suppression of 7,12-dimethylbenz(a)anthracene-produced adrenal necrosis by steroids capable of inducing aryl hydrocarbon hydroxylase. Life Sci. 10:1261–71]. Характер индукции ферментативной активности определялся типом индуктора, что свидетельствовало о существовании ряда ферментных систем, т.е. что большой спектр каталитической активности обеспечивается множественными ферментами, а не отдельный изоформой [Lu AYH, Somogyi A, West S, Kuntzman R, Conney AH. 1972. Pregnenolone-16-carbonitrile: a new type of inducer of drug-metabolizing enzymes. Arch. Biochem. Biophys. 152:457–62][Bryan Goodwin, Matthew R. Redinbo, and Steven A. Kliewer, Regulation of CYP3A gene transcription by the PXR Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 2002. 42:1-23].
Всего несколько десятилетий тому в печени крыс, подвергнутых воздействию фенилэтилбарбитуровой кислоты, был идентифицирован первый индуцибельный P450 (теперь классифицируемый как CYP2B) [Gonzalez и другие, 1993] и выдвинут постулат, подтвержденный только недавно, что посредником индукции является рецепторный белок. Позже был идентифицирован второй уникальный P450 (теперь классифицируемый как CYP1A), индуцируемый арилгидрокарбоном и 3-метилхолантреном, и детально описана его регуляция лиганд-активируемым рецептором. В начале 1980-ых, несколько групп исследователей идентифицировали третью форму P450 (теперь классифицируемую как CYP3A), индуцируемую веществами стероидной природы.
Эти исследования обеспечили понимание многих фармакологических, биохимических и биофизических свойств P450 ферментов, включая белковую структуру, специфику субстратов и кинетику фермента. В процессе развития молекулярной биологии стало возможным раскрытие особенностей структуры и функции гена P450, что объяснило феномены наблюдаемые фармакологами в более ранних исследованиях.
Среди цитохромов P450 печени и кишечника человека изоформа CYP3A является наиболее широко представленной составляя примерно 60 % от общего количества цитохромов в данных органах и около 30% - в организме. Она индуцируется многими субстратами, включая естественные и синтетические глюкокортикоиды (дексаметазон, тестостерон, кортизол) 6-beta-гидроксилирование которых она катализирует, прегнан-производные (прегненолон, 16-карбонитрил, прогестерон), антибиотики с макроциклическим лактонным кольцом (рифампицин, эритромицин), цитостатики и многие другие. Ферменты этой группы принимают участие в метаболизме примерно 60% всех лекарственных препаратов и отвечают за возникновение лекарственных взаимодействий практически во всех случаях, когда это касается индукции микросомальных ферментов или их ингибирования [Wrighton и Stevens, 1992; Gonzalez и другие., 1993; Cytochrome P450 enzyme regulation by induction and inhibition, Francois BERTHOU;Ross A McKinnon, Allan M Evans, 2000;].
Таблица 1 - Каталитическая активность к CYP3A субстратам в микросомах печени человека
Субстраты | CYP изоформы экспрессирующиеся в клетках | Каталитическая активность к CYP3A субстратам в микросомах печени человека | |||||||||
| 3А4 | 3А5 | 3А7 | взрослые (%) | дети (%) | новорожденные(%) | зародыши (%) | ссылки | комменатрии | |||
| Лекарственные препараты | |||||||||||
| Карбамазепин | +++ | ++ | + | Представлен | CBZ-E формирование (?) | 34, 93 | Зависимые от времени изменения метаболитов формирование CBZ-E у мертворожденных | ||||
Циклоспорин (M1 формирование) | +++ | +++ | 28 | ||||||||
| Циклоспорин (M1 7 формирование) | +++ | ND | 28 | 3A5 сформировано меньшее количество метаболитов | |||||||
Декстрометорфан | 100 | 30 | 94, 95 | 3ММ формирование (CYP3A) | |||||||
| Диазепам(малый) | 100 | 140(3-12 мес.) | 15 (<24ч после рождения); 40-50 (1-7 день после рождения) | <5 | 96 | Скорость формирования темазепама (CYP3A зависимое) | |||||
| Эритромицин | +++ | ND/++++ | 32, 23 | ||||||||
| Этилморфин | + | ++ | 100 | 100 | 33, 68 | ||||||
| Индинавир | 100 | 67(6-11 лет) | 32 | 32, 91 | |||||||
| Лидокаин | ++ | +++ | ? | 97 | |||||||
| Мидазолам (формирование 1-гидрокси) | + | +++ | +/- | 5, 31 | |||||||
| Мидазолам (формирование 4-гидрокси) | ++ | +++ | 31,98 | ||||||||
| Нефидипин | +++ | +++ | 100 | 44 | 18 | 28, 32,90 | |||||
Парацетамол (ацетаминофен) | 100 | 10 | 99 | CYP2E1, сульфатация и глюкуронидация | |||||||
| Квинидин | +++ | ND | 32 | ||||||||
| Зонисамид | +++ | + | ++ | 34 | |||||||
| Эндогенные субстраты | |||||||||||
| Андростанедион (6β-гидроксиляция) | +++ | ++ | ++ | 28,100 | |||||||
| Кортизол | +++ | ++ | - | 32,101 | |||||||
| DHEA (16a-гидроксиляция) | + | +++ | + | +++ | 5,32,37, 87 | ||||||
| DHEA (16β-гидроксиляция) | +++ | + | 87 | ||||||||
DHEA-S | ++ | ++ | +++ | 32,34 | |||||||
Прогестерон (6β -гидроксиляция) | +++ | ++ | 28,39 | ||||||||
| Тестостерон (2 β -гидроксиляция) | +++ | ++ | ++/++++ | <1 или 100 | 12-38 | 12 | 5,27,34, 90 | ||||
| Тестостерон (6 β -гидроксиляция) | +++ | ++ | + | 100 | 30-40 | 30-40 | 2-10 | 89,100, 102 | |||
Тестостерон (15 β гидроксиляция) | +++ | +/- | 28 | ||||||||
| Ксенобиотики | |||||||||||
Афлатоксин B1 | +++ | ND | 100 | 200 | 23,38,89, 103 | Активация афлатоксина B1 in vitro | |||||
| Бензпирена активация | Активность ? | +++ | 100 | 600 | 89 | ||||||
Бензфетамин | +++ | +++ | 33,36 | ||||||||
| Гетероциклические амины | + | ++ | +++ | 104 | Активация IQ и MelQ от приготовленной мякоти, рыбы и табака | ||||||
Стеригматоциклин | +++ | +++ | 100 | 50 | 38,89 | ||||||
Относительно взрослых = 100 %.
CBZ-E = карбамазепин-10,11-эпоксид;
DHEA = дегидроэпиандростерон;
DHEA-S= дегидроэпиандростерон 3-сульфат;
IQ = гетероциклический амин: 2-амино-3-диметил-имидазо[4.5-/]квинидин;
MelQ= гетероциклический амин :2-амино-3.4-диметил-имидазо[4,5-]квинидин;
3MM = 3-метокси-меторфан;
ND= не определяется; + к указаны увиличение уровней экспрессии; - нет указаных уровни экспресии; ? указанная экспрессия не известна.
Таблица 2 - Сравнительная характеристика основных CYP3A изоформ
| Изоформа Р-450 | Локализация | Ген | Процент от общего содержания | каталитическая активность, комментарии | Ссылки |
| CYP3A4 | мидзональные и центролобулярные регионы печени и энтероциты тонкой кишки (40 % от общего содержания), а так же CYP3A4 экспрессируется в пищеводе, двенадцатиперстной кишке, и ободочной кишке | 7 q22.1. Ген разделен на 13 экзонов и 12 интронов с длиной приблизительно 27КБ. | 30-40 | активность тестостерон p-гидроксилазы в микросомах печени человека, представляет главным образом активность CYP3A4, CYP3A4 также метаболизирует прокарциногены, например стеригматоцистин и афлатоксин В1. CYP3A активность немного выше у особей женского пола. Хотя менструальная фаза цикла не влияет на CYP3A4 активность. | 23,151, 48, 26, 32. |
| CYP3A5 | В печени- см. выше +CYP3A5, кажется, основная изоформа CYP3A экспрессирующаяся в желудке и пищеводе, а так же нисходящих отделах кишечника, почке, легких, крови (нейтрофилах и B лимфоцитах) и гипофизе (CYP3A5 mRNA и белок были обнаружены в человеческом гипофизе и расположены в клетках, продуцирующих гормон роста), а также незначительные количества в экстрагепатической эмбриональной и плодной ткани | На 83 %, гомологичен к CYP3A4 | 10-30 (до 74 %) в печени взрослых организмов | скорость образования 1-гирокси-мидазолама значительно выше с CYP3A5, формирование 4-гидрокси-мидазолама с CYP3A4 и CYP3A5 подобна, к эритромицину и этилморфину в 6 раз выше, чем у 3A4. Формирование карбамазепин-10,11 -эпоксида и 2-сулфамойлацетилфенола (SMAP) из зонисамида, катализируемого CYP3A5 составляет приблизительно 33 % и 10 %, по сравнению с CYP3A4. активно метаболизирует эстрадиол, дегидроэпиандростерон 3-сульфат и кортизол. | 56,62,63,64,6,15 34,68 311 13, 23 34 32, 33. |
| CYP3A7 | CYP3A7 является основной изоформой в печени эмбрионов, детей и новорожденных, хотя он присутствует и в печени взрослых но в меньшем колличестве, чем CYP3A4, CYP3A7 составляет приблизительно 32 % общего количества CYP содержание в плодной печени, незначительные количества в экстрагепатической эмбриональной и плодной ткани, Плацентарное и внутриматочное содержание CYP3A7, кажется, увеличивается знчительно от первого ко второму триместру беременности | Ген на 90% гомологичен 3А4 | 32 | Формирование 1-гидрокси-мидазолама и карбомазепина-10,11-эпоксида незначительно по сравнению с CYP3A4, Метаболизм зонисамида CYP3A7 составлял 70 % от уровня CYP3A4. биотрансформация цизаприда до норцизаприда или его метаболитов с 2 первичными гидроксилированными кольцамим CYP3A7гораздо (в 10 раз) выше, чем наблюдаемое у CYP3A4, CYP3A7 катализирует 16o-гидроксилирование дегидроэпиандростерон 3-сульфат, что является физиологически важной реакцией для формирования эстриола в период беременности, с более высокой афинитивностью и максимальной скоростью чем CYP3A4. CYP3A7 очень мало вовлечен в 6p-гидроксилирование тестостерона, CYP3A7 способен метаболизировать такие токсические вещества, как например вфлатоксин Bl | 18,19,36, 4,37 |
Множественные формы CYP3A присутствуют в печени крыс и мышей, одна изоформа обнаружена у кроликов, у человека были идентифицированы четыре CYP3A гена [Gonzalez и другие, 1993; Domanski и другие, 2001].CYP3A гены кодируют наиболее распространенные CYP ферменты у людей, включая CYP3A4, CYP3A5, CYP3A7, и CYP3A43 [Wildt и другие, 1999; Gellner и другие, 2001]. Считается, что CYP3A4 является преобладающей формой в печени взрослого человека. CYP3A5 является полиморфной формой, чье присутствие в печени взрослого человека выражено переменной степенью. CYP3A5, как полагают, присутствует в печени, приблизительно у 20 % европейцев, однако последние исследования свидетельствуют о том, что, CYP3A5 экспрессируется и в печени более чем у 50 % негров [Lown и другие, 1994; Wildt и другие., 1999; Wandel и другие., 2000; Kuehl и другие., 2001] CYP3A4 и CYP3A5 распределены в множественных тканях, включая не только печень, но также кишечник и почки [Thummel и Wilkinson, 1998; Guengerich, 1999]. CYP3A7 - изоформа, найденная в тканях кишечника, репродуктивных органах, и печени младенцев, представлена также и в печени некоторых взрослых людей [Kitada и другие, 1985; Schuetz и другие., 1994]. Недавно был идентифицирован новый член семейства CYP3A (CYP3A43) - CYP3A43 mRNA найдена в основном в простате взрослого человека, хотя также представлены и в других тканях, включая печень, где индуцируется рифампицином [Gellner и другие, 2001] Westlind и другие. (2001) утверждают, что уровни CYP3A колеблются в печени на протяжении жизни индивидуума [Shimada и другие., 1994; Oesterheld, 1998]