Anwendung von Cytochrom P450 (CYP450) und UDP - Glucuronosyltransferase (UGT) Enzymen in Arzneimittel -Arzneimittel -Wechselwirkungsstudien zu metabolischen Phänotypen und Enzymhemmung

Schlüsselwörter: drug-drug interaction (DDI), cytochrome p450 (CYP450 enzyme), udp-glucuronosyltransferase (UGT), Enzyme inhibition, CYP450 enzyme metabolic phenotyping study, CYP1A2, CYP2B6, CYP2C8, CYP2C9, CYP2C19, CYP2D6, CYP3A4/5, CYP2A6, CYP2E1, UGT1A1, UGT1A3, UGT1A4, UGT1A6, UGT1A7, UGT1A8, UGT1A9, UGT1A10, UGT2B7, UGT2B15, UGT2B17.

• Iphase produzieren

Hinweis: CYP -Enzyme werden normalerweise mit verwendetNADPH -Regenerationssystem/ NadphUndPBS
UGT -Enzyme werden normalerweise mit verwendetUGT -Inkubationssystemund PBS.

Der Stoffwechsel spielt eine entscheidende Rolle beim Schicksal von Arzneimitteln, die ihre Entsorgung im gesamten Körper beeinflussen und somit die Exposition und Auswirkungen der Zielstelle beeinflussen. Dies tritt hauptsächlich in der Leber auf, kann aber auch in extrahepatischen Organen auftreten. Jüngste Studien haben die Existenz und funktionelle Bedeutung von Arzneimittelmetabolisierungsenzymen (DME) im Gehirn ergeben.Cytochrom -P450 -Enzym (CYP)UndUDP - Glucuronosyltransferase (UGT) sind auch wichtige Teilnehmer an der Arzneimittelbiotransformation innerhalb des Zentralnervensystems (ZNS).

• Cytochrom P450 (CYP)

Der Cytochrom P450 dominiert Phase -I -Metabolismus (Oxidation, Reduktion, Hydrolyse) und verantwortlich über 75% des Arzneimittelstoffwechsels. Zu den wichtigsten Subtypen gehören CYP3A4 (50% Arzneimittelstoffwechsel) und CYP2D6 (20% Arzneimittelstoffwechsel). CYP wandelt lipophile Medikamente in polare Metaboliten um und fördert die Ausscheidung.

Primäre Hepatozyten sind Hepatozyten, die direkt aus menschlicher oder tierischer Leber isoliert sind, und sind aufgrund ihrer Erhaltung der intakten CYP -Enzymaktivität und der physiologischen Relevanz zum bevorzugten Modell für die Arzneimittelstoffwechselforschung geworden. Das primäre Hepatozytenmodell ist das am häufigsten anerkannte Bewertungsmodell für die CYP -Enzym -Induktion in Industrie, Wissenschaft und Regulierungsbehörden. Als zelluläres System bestehen humanes Hepatozyten aus Kernrezeptoren, CO -Aktivatoren und Inhibitoren, Zielgenen und Promotoren sowie aus dem von denen der Leber fähigen Arzneimittel metabolisierenden Enzym und können die Induktion von Kandidatenmedikamenten und deren Metaboliten wirksam simulieren.

• UDP - Glucuronosyltransferase (UGT)

UDP - Glucuronosyltransferasen ist ein Primärphase ⅱ -Ezym, das Glucuronsäure als Zuckerspender verwendet, um die Bindung von Glucuronsäure mit exogenen Substanzen und polaren Gruppen zu katalysieren, was deren Clearance fördert. Das menschliche UGT ist weit verbreitet und in Geweben wie Leber, Dünndarm, Niere, Magen und Lunge exprimiert. Die Leber ist das Hauptorgan im menschlichen Körper, das Glucuronsäure -Bindungsreaktionen unterzogen wird, und die meisten UGT -Subtypen werden in der Leber exprimiert. UGT1A7, UGT1A8, UGT1A10 und UGT2A1 sind in extrahepatischen Geweben verteilt, und die in extrahepatische Gewebe auftretende Glucuronsäure -Bindungsreaktion hängt hauptsächlich mit der Absorption und Ausscheidung von Arzneimitteln zusammen.

• Schlüsselanwendungen in der Arzneimittelentwicklung

In -vitro -Screening -Modell: CYP- oder UGT -Enzyme wie Lebermikrosomen/ primäre Hepatozyten werden für Inkubationsexperimente für Lebermikrosom/ Hepatozyten verwendet, um die Stoffwechselrate und die Hälfte der Lebensdauer von Kandidaten von Kandidaten zu bewerten, und dann die Stoffwechselstabilität der Kandidatendrogen (z. B. CYP3A4 -Experiments). Mit Gene bearbeiteten Zellen zur Vorhersage klinischer Stoffwechselunterschiede.

Drogenwechselwirkung (DDI)Studie: Führen Sie CYP -Hemmungsexperimente durch, um festzustellen, ob Kandidatenmedikamente wichtige CYP -Enzyme (wie CYP3A4, CYP2C9) hemmen und das klinische DDI -Risiko vorhersagen. Führen Sie UGT -Hemmungsexperimente durch, um die Wirkung von Arzneimitteln auf die UGT -Aktivität zu bewerten. Nachweis des Induktionseffekts von Arzneimitteln auf CYP/UGT durch primäre Hepatozytenanalyse.

Entwicklung biologischer Analysemethoden: Die Untersuchung von CYP- und UGT -Enzymen spielt eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung und Validierung des Arzneimittelstoffwechsels und der pharmakokinetischen (DMPK) -Studien. Verwenden Sie biologische Matrizen, die CYP/UGT -Metaboliten (wie Galle und Plasma) zur Bewertung der Matrixeffekte enthalten, LC - MS/MS -Methoden optimieren und Ioneninhibitions-/-verstärkungs -Effekte vermeiden.

Genetische Polymorphismusforschung: UGT1A1 und andere Gene, die die UGT -Enzymxpression kontrollieren, sind wichtige Gene, die an menschlichen Stoffwechselzyklen beteiligt sind. Mit der Entwicklung der Pharmakogenomik wurde festgestellt, dass ihr genetischer Polymorphismus mit bestimmten Arzneimittelstoffwechselspiegeln zusammenhängt, was wiederum das Auftreten, die Entwicklung und die Behandlung von Krankheiten und vielen anderen Aspekten beeinflusst.

Studie zu Artenunterschieden: Vergleichen Sie die Unterschiede in der CYP -Enzymaktivität von primären Hepatozyten wie Menschen, Ratten und Hunden und optimieren die Übergangsstrategie von präklinisch zum klinischen Gebrauch.

• Enzymhemmung

CYP -Enzym vermitteltEnzymhemmungBezieht sich auf das Phänomen, bei dem bestimmte Verbindungen die Aktivität bestimmter CYP450 -metabolischer Enzyme hemmen können, was zu einem verlangsamten Stoffwechsel, verringerter Clearance -Raten und einer erhöhten Exposition bestimmter Arzneimittel in Kombination führt, wodurch ein Sicherheitsrisiko dargestellt wird. Nach den verschiedenen Hemmmechanismen kann die hemmende Wirkung von Arzneimitteln auf CYP450 -Enzyme in reversible Hemmung und Zeit - abhängige Hemmung (TDI) unterteilt werden. Die zeitabhängige Hemmung, auch als irreversible Hemmung bekannt, bezieht sich im Allgemeinen auf die Bildung eines Komplexes zwischen einem Kandidatenmedikament und einem CYP -Enzym durch kovalente Bindungen, was zu einer irreversiblen Enzyminaktivierung führt. Die inhibitorische Wirkung des Inhibitors auf das Enzym verschwindet nicht sofort, nachdem der Inhibitor entfernt wurde, zeigt jedoch Zeit - abhängige Eigenschaften.

• CYP450 -Enzym -Stoffwechsel -Phänotypisierungsstudie

Gegenwärtig gibt es drei Hauptmethoden zur Identifizierung des Enzym -metabolischen Phänotyps von CYP450: selektiver Hemmmethode, rekombinantes menschliches CYP450 -Isoenzym -Methode und Korrelationsanalysemethode. Die selektive Inhibitionsmethode kann in die chemische Hemmmethode und die Antikörper -Inhibitionsmethode unterteilt werden. It involves measuring the metabolic activity of human liver microsomes on drugs with and without the addition of a series of CYP450 enzyme subtype selective chemical inhibitors or antibodies, in order to investigate whether the metabolism of drugs is affected by the selective inhibition of CYP450 enzyme subtypes in human liver microsomes, calculate the relative inhibition percentage, and infer the CYP450 -Enzym -Stoffwechselphänotyp. Unter ihnen wurde aufgrund seines einfachen Betriebs und der geringen Kosten häufig die chemische Hemmmethode angewendet.

• Abschluss

CYP -Enzyme und UGT -Enzyme als Kernenzymsysteme des Arzneimittelstoffwechsels dominieren die Reaktionen der Phase I (Oxidation, Reduktion) und Phase -II (Glucuronidation), die die Wirksamkeit, Toxizität und die personalisierte Verwendung von Arzneimitteln zutiefst beeinflussen. Subtypen wie CYP3A4 und CYP2D6 sowie Enzyme wie UGT1A1 und UGT2B7 bilden ein komplexes Stoffwechselnetz. Ihre Aktivitätsunterschiede (wie das Genpolymorphismus und die Speziesspezifität) können durch primäre Hepatozytenmodelle und LC - MS/MS -Technologie genau analysiert werden, wodurch wichtige Datenunterstützung für die Entwicklung von Arzneimitteln geliefert werden.

Referenz

M. Zhang, V. Rottschäfer & E. CM de Lange (2024). Der potenzielle Einfluss von CYP- und UGT -Arzneimittel - metabolisierende Enzyme auf die Arzneimittelexposition der Gehirnziele. Überprüfungen des Arzneimittelstoffwechsels, 56(1), 1 - 30.

A. Ghosal, R. Ramanathan, N. S. Kishnani, S.K. Chowdhury & K. B. Alton (2005). Cytochrom P450 (CYP) und UDP - Glucuronosyltransferase (UGT) Enzyme: Rolle im Arzneimittelstoffwechsel, Polymorphismus und Identifizierung ihrer Beteiligung am Arzneimittelstoffwechsel. In Fortschritte in der pharmazeutischen und biomedizinischen Analyse (Bd. 6, S. 295 - 336). Elsevier.