Uporaba citokroma P450 (CYP450) in UDP - encime glukuronosiltransferaze (UGT) v študijah interakcije z zdravili v zvezi s presnovnim fenotipom in zaviranjem encimov

Ključne besede: 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.

• Ifazni proizvod

Opomba: Encimi CYP se običajno uporabljajo zSistem regeneracije NADPH/ NadphinPbs
UGT encimi se običajno uporabljajo zUGT inkubacijski sistemin PBS.

Metabolizem ima ključno vlogo pri usodi drog, ki vpliva na njihovo odstranjevanje po telesu in tako vpliva na izpostavljenost in udarci na ciljno mesto. To se v glavnem pojavlja v jetrih, vendar se lahko pojavi tudi v ekstrahepatičnih organih. Nedavne študije so pokazale obstoj in funkcionalni pomen encimov za presnavljanje zdravil (DME) v možganih.Encim citokroma P450 (CYP)inUDP - glukuronosiltransferaza (UGT) so tudi ključni udeleženci biotransformacije zdravil v centralnem živčnem sistemu (CNS).

• Citokrom P450 (CYP)

Citokrom P450 prevladuje v presnovi faze I (oksidacija, redukcija, hidroliza), kar predstavlja več kot 75% presnove zdravil. Ključni podtipi vključujejo CYP3A4 (50% presnove zdravil) in CYP2D6 (20% metabolizem zdravil). CYP pretvori lipofilna zdravila v polarne presnovke, kar spodbuja izločanje.

Primarni hepatociti so hepatociti, izolirani neposredno iz človeških ali živalskih jeter, in postanejo najprimernejši model za raziskave presnove zdravil zaradi ohranjanja nepoškodovane aktivnosti encimov CYP in fiziološke pomembnosti. Primarni model hepatocitov je najbolj sprejeti model ocenjevanja za indukcijo encimov CYP v industriji, akademiji in regulativnih agencijah. Kot celični sistem človeški hepatociti sestavljajo jedrski receptorji, CO aktivatorji in zaviralci, ciljne gene in promotorje, pa tudi encim, ki presnavlja zdravila, ki so sposobni za jetra in lahko učinkovito simulirajo indukcijo kandidatnih zdravil in njihovih presnovkov.

• UDP - glukuronosiltransferaza (UGT)

UDP - glukuronosiltransferaze so primarni fazni ⅱ encim, ki uporablja glukuronsko kislino kot darovalec sladkorja za kataliziranje vezave glukuronske kisline z eksogenimi snovmi in polarnimi skupinami, kar spodbuja njegov očistek. Človeški UGT je široko razširjen in izražen v tkivih, kot so jetra, tanko črevo, ledvice, želodec in pljuča. Jetra so glavni organ v človeškem telesu, ki se podvrže reakcijam vezave glukuronske kisline, večina podtipov UGT pa je izraženih v jetrih. UGT1A7, UGT1A8, UGT1A10 in UGT2A1 se porazdelijo v ekstrahepatičnih tkivih, reakcija vezave glukuronske kisline, ki se pojavlja v ekstrahepatičnih tkivih, pa je povezana predvsem z absorpcijo in izločanjem zdravil.

• Ključne aplikacije pri razvoju zdravil

In vitro presejalni model: CYP ali UGT encimi, kot so jetrni mikrosomi/ primarni hepatociti, se uporabljajo za inkubacijske eksperimente jetrnega mikrosoma/ hepatocitov, da se oceni hitrost presnove in polovico - življenjske dobe kandidatnih zdravil, nato pa ocenijo presnovno stabilnost zdravil kandidatov (na primer cyp3A4 neuspeh). Z uporabo gensko urejenih celic za napovedovanje kliničnih presnovnih razlik.

Zdravilo - Interakcija z drogami (DDI)Študija: Izvedite poskuse inhibicije CYP, da odkrijete, ali kandidatna zdravila zavirajo ključne encime CYP (na primer CYP3A4, CYP2C9) in napovedujejo klinično tveganje DDI. Izvedite eksperimente inhibicije UGT, da ocenite vpliv zdravil na aktivnost UGT. Zaznavanje indukcijskega učinka zdravil na CYP/UGT z analizo primarnih hepatocitov.

Razvoj metod biološke analize: Študija encimov CYP in UGT ima ključno vlogo pri razvoju in validaciji bioanalitičnih metod za presnovo zdravil in farmakokinetičnih (DMPK) študijah. Uporabite biološke matrike, ki vsebujejo presnovke CYP/UGT (na primer žolč in plazma) za oceno matričnega učinka, optimizirate metode LC - MS/MS, in se izogibajte učinkom inhibicije/izboljšanja ionov.

Raziskave genetskega polimorfizma: UGT1A1 in drugi geni, ki nadzorujejo ekspresijo encimov UGT, so pomembni geni, ki sodelujejo v človeških presnovnih ciklih. Z razvojem farmakogenomike je bilo ugotovljeno, da je njihov genetski polimorfizem povezan z določenimi stopnjami presnove zdravil, kar posledično vpliva na pojav, razvoj in zdravljenje bolezni ter številne druge vidike.

Študija o razlikah med vrstami: primerjajte razlike v aktivnosti encimov CYP primarnih hepatocitov, kot so ljudje, podgane in psi, in optimizirati strategijo prehoda iz predklinične do klinične uporabe.

• Inhibicija encima

Cyp encim posredovanInhibicija encimase nanaša na pojav, kjer lahko nekatere spojine zavirajo aktivnost nekaterih presnovnih encimov CYP450, kar ima za posledico upočasnjeno presnovo, zmanjšano stopnjo očistka in povečano izpostavljenost nekaterih zdravil, kadar se uporablja v kombinaciji, s čimer predstavljajo varnost. Glede na različne mehanizme inhibicije lahko zaviralni učinek zdravil na encime CYP450 razdelimo na reverzibilno inhibicijo in časovno odvisno inhibicijo (TDI). Časovno odvisna inhibicija, znana tudi kot nepovratna inhibicija, se na splošno nanaša na tvorbo kompleksa med kandidatnim zdravilom in encimom CYP skozi kovalentne vezi, kar ima za posledico nepopravljivo inaktivacijo encima. Inhibicijski učinek zaviralca na encim ne izgine takoj po odstranitvi zaviralca, ampak ima časovne značilnosti, odvisne od časa.

• Študija encimskega metaboličnega fenotipizacije CYP450

Trenutno obstajajo tri glavne metode za prepoznavanje encimskega presnovnega fenotipa CYP450: selektivna metoda inhibicije, rekombinantna človeška metoda izoencim CYP450 in metoda korelacijske analize. Selektivno inhibicijsko metodo lahko razdelimo na metodo kemične inhibicije in metodo inhibicije protiteles. Vključuje merjenje presnovne aktivnosti človeških jetrnih mikrosomov na zdravilih z in brez dodajanja niza selektivnih kemičnih zaviralcev ali protiteles encimov CYP450, da bi preučili, ali na presnovo zdravil vpliva selektivna inhibicija CYP450, ki inhibirajo CIP450 v človeških mikrosomih v človeških mikrosomih, ki jih je treba inhibicija v človeških mikrosomih, ki jih je treba inhibicija v človeških mikrosomih, podvrženi v človeškem mikrosomusu, v človeškem mikrosomu, ki jih je treba inhibicija v človeških mikrosomih v človeškem mikrosomu, ki jih je treba inhibicija v človeškem mikrosomusu, ki v človeškem mikrosomih podvržejo CYP4 Metabolični fenotip. Med njimi se je zaradi preprostega delovanja in nizkih stroškov pogosto uporabljala metoda kemične inhibicije.

• Zaključek

CYP encimi in UGT encimi kot jedrna encimski sistemi presnove zdravil, oziroma prevladujejo reakcije faze I (oksidacija, zmanjšanje) in faze II (glukuronidacija), kar močno vpliva na učinkovitost, toksičnost in personalizirano uporabo zdravil. Podtipi, kot sta CYP3A4 in CYP2D6, skupaj z encimi, kot sta UGT1A1 in UGT2B7, tvorijo zapleteno presnovno omrežje. Njihove razlike med aktivnostjo (kot sta genski polimorfizem in specifičnost vrst) je mogoče natančno analizirati s primarnimi modeli hepatocitov in tehnologijo LC - MS/MS, kar zagotavlja ključno podporo podatkov za razvoj zdravil.

Sklic

Zhang, M., Rottschäfer, V., & Cm de Lange, E. (2024). Potencialni vpliv zdravil CYP in UGT - presnova encimov na izpostavljenost drogam na možgansko tarčo. Pregledi presnove drog, 56(1), 1 - 30.

Ghosal, A., Ramanathan, R., Kishnani, N. S., Chowdhury, S. K., & Alton, K. B. (2005). Citokrom P450 (CYP) in UDP - glukuronosiltransferaze (UGT) encimi: vloga pri presnovi zdravil, polimorfizmu in identifikaciji njihove vpletenosti v presnovo zdravil. V Napredek v farmacevtski in biomedicinski analizi (Vol. 6, str. 295 - 336). Elsevier.