цитохром p450 что это
Цитохром p450 что это
Маркер связан с особенностями метаболизма лекарственных препаратов в печени.
Исследуется для выявления физиологической эффективности применения препаратов «Варфарин», «Толбутамид», «Глипизид», «Глибенкламид»,»Фенитоин», «Аценокумарол».
Полимеразная цепная реакция в режиме реального времени.
Какой биоматериал можно использовать для исследования?
Венозную кровь, буккальный (щечный) эпителий.
Как правильно подготовиться к исследованию?
Специальной подготовки не требуется.
Локализация гена на хромосоме – 10q23.33
Ген CYP2C9 кодирует фермент CYP2C9 – изофермент семейства цитохрома P450, участвующий в метаболизме ряда лекарственных препаратов в печени.
Генетический маркер C430Т
Участок ДНК гена CYP2C9, в котором происходит замена цитозина (С) на тимин (Т) в позиции 430, обозначается как генетический маркер С430Т.
Возможные генотипы
Встречаемость в популяции
Аллель CYP2C9*2 встречается у европейцев с частотой 12 %.
Ассоциация маркера с метаболизмом лекарственных препаратов
Исследуется для выявления физиологической эффективности применения препаратов: пероральных антикоагулянтов из класса кумаринов (варфарин), производных сульфонилмочевины, ненаркотических анальгетиков (теноксикам, флурбипрофен, лорноксикам, пироксикам), лозартана и ирбесартана (блокаторы рецепторов ангиотензина II).
Общая информация об исследовании
Для предупреждения и лечения тромбоэмболических осложнений наиболее часто применяется препарат варфарина («Кумадин»). Он назначается для продолжительного приема в серии случаев, связанных с повышенной свертываемостью крови, а также в послеоперационный период в целях предотвращения образования тромбов вследствие хирургического вмешательства. Часто практикуется назначение препарата людям, перенесшим инсульты, инфаркт миокарда.
Для достижения эффекта лекарственных препаратов необходима их биоактивация в организме (трансформация в активную форму) в клетках печени (гепатоцитах) системой ферментов цитохрома Р450 (CYP). Гены, кодирующие эти ферменты, полиморфны, причем часто встречаются аллели, кодирующие образование ферментов со сниженной или отсутствующей функцией.
На активность цитохромов, помимо особенностей строения кодирующих их генов, оказывают влияние такие факторы, как возраст, масса тела, образ жизни, вредные привычки, особенности диеты, сопутствующие заболевания, прием лекарственных препаратов. Эти факторы отвечают за формирование индивидуальных особенностей работы ферментов Р450 и определяют характер метаболизма большинства лекарств. Главным ферментом биотрансформации непрямых антикоагулянтов является изофермент цитохрома Р450 CYP2C9.
Ген CYP2C9 локализован на 10-й хромосоме в участке 10q23.33. Существуют аллели CYP2C9, кодирующие образование фермента со сниженной или отсутствующей функцией. Вариант гена, несущий точечную замену цитозина на тимин в позиции 430 (C430T), ведет к снижению метаболической активности фермента и обозначается как CYP2C9*2. Замена одного нуклеотида влечет за собой замену аминокислоты аргинина на цистеин (Arg144Cys) в ферменте CYP2C9. Таким образом, синтезируется фермент с измененной функцией, активность которого составляет лишь 12 % от активности фермента *1. Основной (неизмененный) вариант гена обозначается как CYP2C9*1.
Наиболее распространен генотип, обуславливающий нормальный метаболизм варфарина и обозначающийся как CYP2C9 *1/*1.
Генетический маркер CYP2C9*2 (генотипы *2/*2 и *2/*1) связан с изменением функциональной активности фермента цитохрома P450, что снижает скорость выведения варфарина из организма. Наличие у пациента аллельного варианта *2 приводит к существенному снижению активности изофермента цитохрома, что увеличивает антикоагуляционный эффект препаратов и может служить причиной развития таких осложнений, как обширные внутренние кровотечения и эпизоды чрезмерной гипокоагуляции.
На основании генотипа CYP2C9 (С430Т) можно выделить три варианта активности CYP2C9:
*1/*1 – нормальная функция фермента
*1/*2 – сниженная функция фермента
*2/*2 – значительно сниженная функция фермента
Основываясь на выявленном генотипе, а также на других генетических, анамнестических, клинических и лабораторных данных, врач может выбрать соответствующую стратегию лечения.
На работу фермента также влияет замена нуклеотида аденина на цитозин в позиции 1075, поэтому рекомендуется проводить исследование:
Генетический маркер входит в исследование:
Для данного маркера не существует понятия «норма» и «патология», т. к. исследуется полиморфизм гена.
Цитохром p450 что это
Подавляющее большинство реакций первой фазы метаболизации катализируется ферментами, называемыми оксидазной системой цитохрома Р450 со смешанной функцией, цитохромами Р450 или просто Р450. Эти ферменты, как считали сначала, сходны с митохондриальными цитохромами; они красные (пигменты) и в определенных условиях максимально поглощают лучи с длиной волны 450 нм. У человека описано более 20 различных Р450-ферментов.
Большинство тех из них, что участвует в метаболизаиии лекарств, по-видимому, кодируется генными семействами CYP1, CYP2 и CYP3. Субстраты для CYP2D6 перечислены в таблице ниже. Следует отметить, что ацетаминофен метаболизируется цитохромами P450IA2 и Р450IIЕ1. Каждое семейство Р450 делят на подсемейства, обозначаемые заглавными буквами, а отдельные Р450-ферменты — арабскими цифрами.
Так, P450IA1 и P450IA2 — индивидуальные ферменты внутри одного семейства и подсемейства Р450, т. е. очень близкие между собой.
Р450 в печени. Многие лекарства, по-видимому, метабол изируются в печени единственной формой Р450, поскольку каждая из них обладает уникальным активным связывающим участком, способным метаболизировать лекарство. Похоже, что в семейство CYP1 у человека входит всего два гена — CYPIA1 и CYP11A2. Постоянно экспрессируется в человеческой печени только один из них — CYP1A2.
Каталитическая активность печеночного Р4501А1 усиливается у пациентов, курящих сигареты или регулярно потребляющих приготовленную на углях пищу. P450IA2 представляет собой гидроксилазу арильных углеводородов, причем именно этот печеночный Р450 лучше всего соответствует ферменту, называвшемуся раньше Р448. P450II — самое крупное известное к настоящему времени семейство человеческих цитохромов Р450.
Человеческий P450IIE индуцируется этанолом и соответствует микросомной этанолокислящей системе (МЭОС). Р450IIЕ1 индуцируется также изониазидом, но не фенобарбиталом. P450IIC и P450IID экспрессируются в печени, но индуцирующие их агенты не выявлены. Гены P450III индуцируются глюкокортикоидами, антиэпилептическими средствами и антибиотиками-макролидами. Р450IIIА4 — основной фермент этой группы, присутствующий в печени взрослых людей. В печени плода основная доля Р450-ферментов соответствует Р450IIIА7. У мужчин печеночная активность семейства P450III выше, чем у мужчин.
Лекарства, служащие субстратами для Р450IIIА, должны метаболизироваться медленнее, если пациент одновременно принимает ингибиторы Р450IIIА, и быстрее при приеме индукторов Р450IIIА.
CYPIID6. Значительное количество лекарств с потенциально сильным ингибирующим действием метаболизируется изоферментом P450IID6. Флуоксетин и его главный метаболит норфлуоксетин являются сильными ингибиторами цитохрома P450IID6 (CYPIID6) и препятствуют печеночной метаболизации им лекарств, что приводит к заметному повышению их уровня в плазме и ассоциированной интоксикации.
Р450 в кишечнике. Р450 присутствуют в клетках кишечных крипт, а их максимальная концентрация наблюдается в энтероцитах вершины ворсинки. Они сосредоточены главным образом в апикальной части зрелого энтероцита, залегая полосой сразу под щеточной каемкой. Основной энтероцитарный Р450 у человека относится к семейству Р45IIIА, а точнее это P450IIIA4.
Энтероцитарный P450IIIA эффективно катализирует первую стадию метаболизма некоторых перорально принимаемых лекарств. Таким образом, большинство липофильных агентов прежде, чем попасть во внутреннюю среду тела, должно пересечь зону с высокой плотностью Р450.
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
Роль семейства цитохромов P450 в патогенезе и лечении НАЖБП
Оксана Михайловна Драпкина, профессор, доктор медицинских наук:
– Мы продолжаем нашу программу. У нас лекции и дискуссии по гинекологии заканчиваются, мы полностью вошли в регламент, поэтому постараемся из него не выходить. Профессор Полунина Татьяна Евгеньевна открывает секцию гастроэнтерологии. Лекции «Роль семейства цитохромов P450 в патогенезе и лечении неалкогольной жировой болезни печени».
Татьяна Евгеньевна Полунина, профессор, доктор медицинских наук:
– Цитохромы P450 (CYP 450) – так называется большое семейство универсальных ферментов организма человека. Цитохромы P450 играют важную роль в окислении многочисленных соединений, таких как эндогенные соединения (стероиды, желчные кислоты, жирные кислоты, простагландины, лейкотриены, биогенные амины), а также экзогенные соединения (лекарственные препараты, продукты промышленного загрязнения, пестициды, канцерогены и мутагены), последние называются ксенобиотиками.
В данном слайде вы видите, где располагаются цитохромы P450. Они располагаются в гепатоците, в цитозоле. Эндоплазматический ретикулум является основой для расположения. И, в частности, липидная мембрана, которая содержит двухслойный слой фосфолипидов, имеет на себе несколько соединенных структур. Это цитохром, который включает в себя железопротеин, никотинамидадениндинуклеотид и оксидоредуктаза, которая включатся в комплекс метаболизма лекарственных препаратов и выше представленных ксенобиотиков.
Наиболее распространенными представителями этой группы, к которым обращаются клиницисты, являются цитохромы P452 АС, P450 2D, P450 2E1, P450 3A4. Эти ферменты катализируют широкий спектр метаболических реакций и один цитохром, может метаболизировать несколько лекарственных препаратов, которые имеют различную химическую структуру. Один и тот же лекарственный препарат подвергается различному воздействию в цитохроме P450 и в различных органах. И вот, в частности, важнейший цитохром, на который мы обращаем внимание, это цитохром P450 2E – важнейший изофермент цитохрома P450, он расщепляет липопротеины низкой плотности.
В настоящее время разработаны методы не только фенотипирования, которые основаны на субстратной специфичности определенных изоферментов цитохрома P450, но и активность того или иного фермента и метаболизма определяется по фармакокинетике маркерного субстрата и изменением концентраций неизмененного вещества и его метаболита. А вот определение изоферментов цитохрома P450 путем идентификации генов соответствующих изоферментов осуществляется с помощью полимеразной цепной реакции. Это называется генотипированием изофермента цитохрома P450.
На данном слайде мы видим, что в гепатоците то место, где расположены эндоплазматический ретикулум, цитохромы P450, которых насчитывается более 50, и лекарства, которые расщепляются в определенном цитохроме, оно в ряде случаев соединяется с цитохромом и образует везикулу, которая повреждает гепатоцит, вызывая при этом стресс и цитокины; приводит к активизации туморнекротического фактора и, в частности, является триггерным фактором для запуска каспаз, что проявляется с каталитическими процессами.
Неалкогольная жировая болезнь печени, которую впоследствии выделили в нозологическую единицу, стали называть как неалкогольная жировая болезнь печени (НАЖБП) с 1980 года, обнаружив в печени не злоупотребляющих алкоголем пациентов изменения, которые сходны с такими же, как при алкогольном поражении.
Естественное течение неалкогольной жировой болезни печени включает в себя стеатоз как начальную стадию, которая, не прогрессируя, может протекать бессимптомно, и стеатогепатит, который сопровождается ужасными вегетативными проявлениями, синдромом цитолиза и диспепсическими проявлениями. При развитии фиброза возникает достаточно серьезная проблема – цирроз печени, и развивается в дальнейшем портальная гипертензия и карцинома.
Хотелось бы обратить ваше внимание, что еще в 1894 году Кирнан предложил определенную архитектонику печени, которая состоит из балочного строения. На периферии балок, которые состоят из гепатоцитов полигональной формы, расположена триада: желчный ход, портальная вена и артерия. Данный слайд представляет нормальную здоровую печень и жировую инфильтрацию гепатоцитов. Стеатоз печени, который является одной из первых фаз развития неалкогольной жировой болезни печени, представлен в морфологическом виде на данной схеме.
Следующим вариантом развития воспалительного процесса, который приводит к фиброзной ткани, распространению ее по печени, мы видим стеатогепатит и в дальнейшем цирроз печени с развитием портальной гипертензии. Чаще всего это микронодулярный цирроз печени, который уже совершенно четко утвержден в стадиях развития неалкогольной жировой болезни печени, он сопровождается портальной гипертензией, варикозным расширением вен пищевода, желудка, осложнениями, которые типичны для цирроза печени, и летальным исходом.
При неалкогольном стеатогепатите наиболее часто развиваются моменты, которые связаны чаще всего как сопутствующие заболевания: сахарный диабет, ожирение. У пациентов неалкогольный стеатогепатит развивается до 75%, а если сочетается сахарный диабет и ожирение, то это уже 90% пациентов имеет неалкогольную жировую болезнь печени.
Печень, несомненно, главный орган-мишень, поражаемый при метаболическом синдроме. Инсулинорезистентность – ключевой признак, который является основой для накопления липидов внутри гепатоцитов, жировой дистрофии печени, неалкогольного стеатогепатита и цирроза печени.
Хотелось бы обратить внимание, что метаболический синдром включает в себя не только нарушения толерантности к глюкозе, но и дислипидемию, абдоминально-висцеральное ожирение, инсулинорезистентность и гиперинсулинемию, артериальную гипертензию, ранний атеросклероз, нарушение гемостаза, гиперурикемию, гиперандрогению. Хотелось бы сказать, что неалкогольная жировая болезнь печени, стеатоз, входит в состав метаболического синдрома и является в настоящее время квинтетом, который раньше назывался «смертельным квартетом».
Факторы риска, представленные на данном слайде, иногда меняются в разных странах, в частности американские позиции и европейские позиции незначительно разнятся. Но, тем не менее, окружность талии, уровень триглицеридов, липопротеидов, артериальное давление, в частности 130/85, уровень глюкозы – это те показатели, которые необходимо обязательно отслеживать у пациента с метаболическим синдромом.
Заболевания, ассоциированные с липидным обменом, это: неалкогольная жировая болезнь печени, сахарный диабет второго типа, ишемическая болезнь печени, гипертоническая болезнь.
В схеме патогенеза особое значение имеет инсулинорезистентность жировой ткани. Повышение липогенеза, то есть увеличения уровня жирных кислот, увеличение синтеза триглицеридов и липотоксичность приводят к тому, что развивается инсулинорезистентность, а это приводит к метаболическим дисфункциям, стрессу эндоплазматического ретикулума, в котором также происходит метаболизм жирных кислот и в частности липопротеидов, и к активации воспаления. Это клетки Купфера и звездчатые клетки, которые в дальнейшем приводят не только к тому, что повышается уровень липидов очень низкой плотности, несомненно, это приводит к тому, что развивается стеатогепатит с фиброзом, и мы получаем активность процесса, который движется в сторону цирроза печени.
На уровне гепатоцита жирные кислоты, которые подвергаются эстерификации в триглицериды и экспортируются в виде липопротеидов низкой плотности, это в нормальном гепатоците ситуация, которая связана с окислением в митохондриях, пероксисомах и микросомах.
Несомненно, в механизме инсулинорезистентности, который здесь представлен, ключевая роль принадлежит туморнекротическому фактору, свободным радикалам, лептину, жирным кислотам и увеличению липолиза, который приводит к поглощению жирных кислот, к нарушению β-окисления жирных кислот в митохондриях и также к накоплению жирных кислот в гепатоците.
Индукция цитохромов P450 4A11 и P450 2E1 приводит к перекисному окислению липидов, которое приводит, несомненно, к активизации моментов, связанных с накопление триглицеридов. Гиперинсулинемия – ключевой момент, который ведет к инсулинорезистентности. Он приводит также к увеличению гликолиза, синтезу жирных кислот и накоплению триглицеридов в гепатоцитах.
В следующем слайде виден механизм взаимодействия между микросомальным окислением и митохондриальным β-окислением. Обратите внимание, что митохондриальная Ω-оксидация и митохондриальная β-оксидация приводят к запуску так называемых рецепторов пероксисомального β-окисления и в частности рецепторов, активируемых в пролиферации пероксисом. Это приводит к экспрессии накопления определенного белка и, соответственно, ацетил-коэнзим А, который накапливается и запускает механизм, приводит к перегрузке дикарбоновыми жирными кислотами.
В следующем слайде вы видите, что стеатогепатит и фиброз формируются на фоне митохондриальных активных форм кислорода. Ключевым моментом для запуска фиброза является, несомненно, накопление малондиальдегида, который приводит к формированию воспалительных инфильтратов, фиброзу и активации звездчатых клеток. Звездчатые клетки запускают индукцию цитокинов, таких как туморнекротический фактор, трансформирующие факторы роста. Истощение антиоксидантной системы приводит к запуску Fas-леганд, митохондриальной активной формы кислорода, возникает некроз гепатоцита, и в дальнейшем развивается фиброзная ткань, которая является основой для развития цирроза.
На данном слайде представлена схема, вы видите избыток липидов, которые накапливаются в гепатоците. Митохондриальная дисфункция и дисфункция цитохрома P450 приводит к активизации перекисного окисления липида, запуску клетки Купфера, воспалительных цитокинов, активации звездчатых клеток и апоптозу, который в дальнейшем приводит к развитию некроза гепатоцита.
Несомненно, повышение уровня свободных жирных кислот связано с адипоцитами. И снижение в частности эстерифицированного холестерина также приводит к различным стрессам ядерного рецептора. А особенно важен в настоящее время так называемый активированный рецептор пролиферации пероксисом, именно к нему направлены все взоры ученых, которые работают с ожирением, с диабетом, с неалкогольной жировой болезнью печени.
Моноцит (макрофаг) в ряде случаев повышением уровня воспалительных ответчиков (туморнекротического фактора, интерлейкинов-6, мембранные толл-подобные рецепторы, свободные жирные кислоты) также запускает моменты, которые связаны именно с патологическими эффектами жирных кислот.
Критерии оценки инсулинорезистентности всем известны еще с 1985 года. Ее определяют индекс HOMA – Homeostasis Model Assessment, и уже более современный индекс QUICKI – Quantitave Insulin Sensitivity. Здесь представлены концентрация инсулина, глюкоза сыворотки крови, а также нормы.
Хотелось бы обратить внимание, что не всем пациентам с неалкогольной жировой болезнью печени необходимо проводить биопсию печени. У нас в настоящее время есть моменты, которые дают возможность нам определить уровень жировой инфильтрации печени. И в частности это фибротест.
В алгоритме диагностики неалкогольной жировой болезни печени мы уделяем внимание не только специфическим признакам, но также активности ферментов аланиновой и аспарагиновой трансаминазы, гамма-глутамилтранспептидазы, щелочной фосфатазы, обращаем внимание на прием алкоголя, который обсуждался у предыдущих коллег. И я хотела бы обратить внимание, конечно, на факторы риска: метаболический синдром, инсулинорезистентность, сахарный диабет. Назначается терапия по коррекции данной ситуации, при необходимости биопсия печени. Несомненно, требуются абсолютные показания для проведения биопсии. И если индекс массы тела превышает 35 и 40, тогда уже проводятся мероприятия, которые связаны с хирургическим лечением.
Хотела бы обратить ваше внимание на ряд лекарственных препаратов (нестероидные – противовоспалительный глюкокортикоз, и стероидные препараты, антибиотики тетрациклинового ряда), ряд нутрициологических факторов (голодание, быстрое снижение веса, хирургические вмешательства, метаболические генетические факторы, в частности, наследственный гемохроматоз, различные яды) и другие сопутствующие заболевания. Это очень важно для дифференциальной диагностики.
В стадии стеатоза важно лечение ожирения, инсулинорезистентности, дислипидемии. В стадии стеатогепатита важнейшим моментом является устранение окислительного стресса, воспаления и фиброза.
Избыточная индукция цитохрома P450 2E оказывает вредное воздействие на гепатоциты вследствие высвобождения свободных радикалов. Эссенциальные фосфолипиды действуют не только как антиоксиданты, но также служат очень важным моментом для снижения активности цитохрома 2E1, что показано в работах М.Алейник. Результаты некоторых исследований свидетельствуют о том, что введение эссенциальных фосфолипидов может уменьшить индукцию цитохрома P450 2E (работы Владимира Трофимовича Ивашкина, которые были представлены с Мариной Викторовной Маевской в российских источниках в 2004 году).
В формировании конечной стадии неалкогольной жировой болезни печени принимают участие стеллатные клетки. И в лабораторных экспериментах было продемонстрировано, что полное предотвращение активации стеллатных клеток с применением ингибиторов CYP2E1 предотвращают развитие цирроза.
Хотела бы обратить ваше внимание, что не только российский автор М.Алейник, а также японский автор Акияма в журнале «Гепатология» в 2009 году на основании модели алкогольного поражения печени также уделяет внимание цитохрому P450 2E, ацетил-КоА оксидазе и никотинамидадениндинуклеотид-оксидаз, что эссенциальные фосфолипиды проявляют противовоспалительную антиапоптотическую и противофиброзную активность при данной патологии.
Это теоретический вариант предположения применения ингибиторов цитохромов P450, а в частности препарата «Эссенциале», который является эталонным, и является важнейшим моментом для ингибирования цитохромов P450 2E и, соответственно, P450 4A11. Это предотвращает окисление липидов, гликолиз и снижает синтез жирных кислот.
В лечении неалкогольной жировой болезни печени представлены препараты: инсулиновые сенситайзеры, антиоксиданты, гепатопротекторы, антимикробные препараты.
Но я хотела бы обратить внимание на фосфолипиды мембран. Они являются главными липидными компонентами клеточных мембран. Повреждение фосфолипидных мембран ведет к синдрому цитолиза, а избыток реактивных составляющих кислорода приводит к повреждению фосфолипидных мембран на основании микросомального γ-окисления и пероксимального β-окисления. Соответственно, повреждения фосфолипидных мембран – это гибель клетки, что приводит к запуску фиброза и активации звездчатых клеток.
Повреждения структуры печени – это повреждение мембран. В варианте эссенциальных фосфолипидов представляет собой материал, который восстанавливает клеточные мембраны взамен липидов. Восстановление структуры печени дает возможность восстановлению функции печени.
Наши пациенты страдают не только алкогольной жировой болезнью печени, алкогольными гепатитами, а имеются и другие заболевания печени, это факт неоспоримый. Хотела бы обратить ваше внимание, что по данным Е. Кунца (монография 2008 года) эссенциальные фосфолипиды обладают антифибротическим эффектом, действием, стабилизирующим желчь и мембрану гепатоцита.
Это издание, которое было выпущено в 2008 году на основании фармакологических и клинических данных. Терапия эссенциальными фосфолипидами представляется предпочтительным выбором для значимого уменьшения проявления и устранений жировой болезни печени различной этиологии, развившейся вследствие употребления алкоголя, ожирения и если даже причину не удается усмотреть.
Я хотела бы обратить внимание, что существует несколько исследований по «Эссенциале». Эти исследования достаточно всем известны. Но хотела бы сказать, что и с сахарным диабетом «Эссенциале» дает возможность у пациентов с неалкогольной болезнью печени нормализовать уровень глюкозы, гликированного гемоглобина, сывороточного холестерина.
И в заключение я хотела бы сказать, что поражение печени, характеризующееся накоплением жира при отсутствии злоупотребления алкоголем известно как неалкогольная жировая болезнь печени. Факторами риска является ожирение, сахарный диабет второго типа. В патогенезе неалкогольной жировой болезни печени особое значение отводится избыточной активности цитохромов P450 2E1. Клинические варианты течения болезни: боль в правом подреберье, астеновегетативные и диспепсические расстройства, гепатомегалия. И наш алгоритм диагностики основан на последовательном исключении алкогольных и ятрогенных, а также вирусных поражений печени.
При анализе лабораторно-инструментальных исследований синдромы цитолиза и холестаза очень важны. Жировая дистрофия печени по результатам морфологического исследования является экспертной оценкой. В лечении необходимо снижать вес, длительно использовать инсулиновые сенситайзеры, антиоксиданты и гепатопротекторы «Эссенциале Н» в дозе 5-10 мл внутривенно капельно, с переходом на таблетированную форму по две капсулы три раза в день. Несомненно, вес снижать сложно, но необходимо корректировать функцию печени и других органов.