Aplicação do citocromo P450 (CYP450) e UDP - Enzimas de glucuronosiltransferase (UGT) em estudos de interação com drogas sobre fenótipo metabólico e inibição da enzima

Palavras -chave: 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, UGT2B1B1B1B1B117, UGT1B7.

• Produção ifase

Nota: as enzimas do CYP geralmente são usadas comSistema de Regeneração NADPH/ NadphePBS
As enzimas ugt são geralmente usadas comSistema de incubação de UGTe PBS.

O metabolismo desempenha um papel crucial no destino dos medicamentos, afetando sua disposição em todo o corpo e afetando, assim, a exposição e o impacto do local do alvo. Isso ocorre principalmente no fígado, mas também pode ocorrer em órgãos extra -hepáticos. Estudos recentes revelaram a existência e o significado funcional das enzimas metabolizadoras de medicamentos (DME) no cérebro.Enzima citocromo P450 (CYP)eUdp - glucuronosiltransferase (UGT) também são os principais participantes da biotransformação de drogas no sistema nervoso central (SNC).

• Citocromo P450 (CYP)

O citocromo P450 domina o metabolismo da Fase I (oxidação, redução, hidrólise), representando mais de 75% do metabolismo do medicamento. Os principais subtipos incluem CYP3A4 (metabolismo de medicamentos de 50%) e CYP2D6 (metabolismo de medicamentos de 20%). O CYP converte medicamentos lipofílicos em metabólitos polares, promovendo a excreção.

Os hepatócitos primários são os hepatócitos isolados diretamente do fígado humano ou animal e se tornaram o modelo preferido para a pesquisa do metabolismo de drogas devido à preservação da atividade da enzima CYP intacta e relevância fisiológica. O modelo primário de hepatócitos é o modelo de avaliação mais aceito para a indução de enzimas CYP na indústria, academia e agências reguladoras. Como sistema celular, os hepatócitos humanos são compostos por receptores nucleares, ativadores e inibidores de CO, genes -alvo e promotores, bem como enzimas metabolizadoras de medicamentos capazes dos do fígado e podem efetivamente simular a indução de medicamentos candidatos e seus metabolitos.

• Udp - glucuronosiltransferase (UGT)

O UDP - glucuronosiltransferases é uma enzima primária de fase ⅱ que usa ácido glucurônico como doador de açúcar para catalisar a ligação do ácido glucurônico com substâncias exógenas e grupos polares, promovendo sua depuração. A UGT humana é amplamente distribuída e expressa em tecidos como fígado, intestino delgado, rim, estômago e pulmões. O fígado é o órgão principal do corpo humano que sofre reações de ligação ao ácido glucurônico, e a maioria dos subtipos de UGT é expressa no fígado. UGT1A7, UGT1A8, UGT1A10 e UGT2A1 são distribuídos em tecidos extra -hepáticos, e a reação de ligação ao ácido glucurônico que ocorre em tecidos extra -hepáticos está principalmente relacionada à absorção e excreção de medicamentos.

• Principais aplicações no desenvolvimento de medicamentos

Modelo de triagem in vitro: enzimas CYP ou UGT, como microssomas hepáticos/ hepatócitos primários, são usados ​​para experimentos de incubação do microssomo/ hepatócitos hepáticos para avaliar a taxa metabólica e a metade dos medicamentos candidatos e, em seguida, avaliar a estabilidade metabólica dos medicamentos candidatos (como cyp3a44. Usando células editadas em genes para prever diferenças metabólicas clínicas.

Drogas - Interação medicamentosa (DDI)Estudo: Realize experimentos de inibição do CYP para detectar se os medicamentos candidatos inibem as principais enzimas do CYP (como CYP3A4, CYP2C9) e prevêem o risco de DDI clínico. Realize experimentos de inibição de UGT para avaliar o efeito dos medicamentos na atividade da UGT. Detectando o efeito de indução dos medicamentos no CYP/UGT através da análise primária de hepatócitos.

Desenvolvimento de métodos de análise biológica: O estudo das enzimas CYP e UGT desempenha um papel crítico no desenvolvimento e validação do método bioanalítico para o metabolismo de medicamentos e estudos farmacocinéticos (DMPK). Use matrizes biológicas contendo metabólitos CYP/UGT (como bile e plasma) para avaliação do efeito matricial, otimizar os métodos LC - MS/MS e evitar efeitos de inibição/aprimoramento de íons.

Pesquisa genética do polimorfismo: UGT1A1 e outros genes que controlam a expressão da enzima UGT são genes importantes envolvidos nos ciclos metabólicos humanos. Com o desenvolvimento da farmacogenômica, verificou -se que seu polimorfismo genético está relacionado a certos níveis de metabolismo dos medicamentos, o que, por sua vez, afeta a ocorrência, desenvolvimento e tratamento de doenças e muitos outros aspectos.

Estudo sobre diferenças de espécies: Compare as diferenças na atividade enzimática do CYP de hepatócitos primários, como humanos, ratos e cães, e otimize a estratégia de transição do uso pré -clínico para o clínico.

• Inibição enzimática

Enzima CYP mediadaInibição enzimáticarefere -se ao fenômeno em que certos compostos podem inibir a atividade de certas enzimas metabólicas do CYP450, resultando em metabolismo lento, redução das taxas de depuração e aumento da exposição de certos medicamentos quando usados ​​em combinação, apresentando um risco à segurança. De acordo com os diferentes mecanismos de inibição, o efeito inibitório dos medicamentos nas enzimas CYP450 pode ser dividido em inibição reversível e inibição dependente do tempo - A inibição dependente do tempo, também conhecida como inibição irreversível, geralmente se refere à formação de um complexo entre um medicamento candidato e uma enzima CYP através de ligações covalentes, resultando em inativação irreversível da enzima. O efeito inibitório do inibidor na enzima não desaparece imediatamente após a remoção do inibidor, mas exibe o tempo - Características dependentes.

• Estudo de fenotipagem metabólica da enzima CYP450

Atualmente, existem três métodos principais para identificar o fenótipo metabólico enzimático do CYP450: método de inibição seletiva, o método de isoenzima CYP450 recombinante do CYP450 e o método de análise de correlação. O método de inibição seletiva pode ser dividido no método de inibição química e no método de inibição de anticorpos. 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 Fenótipo metabólico enzimático. Entre eles, o método de inibição química tem sido amplamente utilizado devido à sua operação simples e baixo custo.

• Conclusão

As enzimas CYP e as enzimas UGT, como os sistemas enzimas principais do metabolismo das drogas, respectivamente dominam as reações de fase I (oxidação, redução) e fase II (glucuronidação), afetando profundamente a eficácia, a toxicidade e o uso personalizado dos medicamentos. Subtipos como CYP3A4 e CYP2D6, juntamente com enzimas como UGT1A1 e UGT2B7, formam uma rede metabólica complexa. Suas diferenças de atividade (como polimorfismo genético e especificidade de espécies) podem ser analisadas com precisão através de modelos primários de hepatócitos e tecnologia LC - MS/MS, fornecendo suporte de dados importantes para o desenvolvimento de medicamentos.

Referência

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Ghosal, A., Ramanathan, R., Kishnani, N. S., Chowdhury, S. K., & Alton, K. B. (2005). Enzimas do citocromo p450 (CYP) e UDP - glucuronosiltransferase (UGT): papel no metabolismo do medicamento, polimorfismo e identificação de seu envolvimento no metabolismo de drogas. Em Progresso na análise farmacêutica e biomédica (Vol. 6, pp. 295 - 336). Elsevier.