Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Биофармацевтический анализ процессов метаболизма лекарственных средств. Монография

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
06.09.2026
Размер:
2 Мб
Скачать
31
осуществили с помощью ионообменной ВЭЖХ и моноклональных ан­тител [61].
Более востребованы, точны и удобны косвенные методы опре­деления активности МО. Они основаны на исследовании фармакоки­нетики лекарственных тест-препаратов метаболических систем (табл. 2.2). Необходимо отметить, что механизмы окисления разных ЛП одинаковы, катализ этих реакций осуществляется одними и теми же ферментами, активность которых генетически детерминирована. Эти факты создали предпосылки для использования «метаболического маркера», по скорости окисления которого можно охарактеризовать активность окислительных ферментов данного человека [33].
Таблица 2.2
Лекаственные средства, рекомендуемые в качестве маркерных
субстратов для фенотипирования изофермента
цитохрома Р450 in vivo и in vitro [41]
Изофермент цито-
хрома Р450
Рекомендуемые
«маркерные»
субстраты
Возможные
«маркерные»
субстраты
1 2 3
in vivo
CYP1A2
Кофеин
Теофиллин
CYP2B6
Бупрапион
CYP2C8
Паклитаксел
CYP2C9
Толбутамид
Флубипрофен
Диклофенак
Фенитоин Варфарин
CYP2C19
Мефенитоин
Омперазол
CYP2D6
Дебризохин
Дексраметорфан
Метопролол
CYP2E1
Хлорзоксазон
CYP3A4
Мидазолам
Симвастатин
Атровастатин
Лидокаин
32
Окончание табл. 2.2
1 2 3
in vitro
CYP1A2
Этоксирес­орифирин Фенацетин
Кофеин
Теофиллин
Метоксиресоруфенил
CYP1A6
Кумарин
CYP2B6
S – мефенитоин
Бупропион
CYP2C8
Паклитаксел
CYP2C9
S – варфарин
Диклофенак
Толбутамид
CYP2C19
S – мефенитоин
Омперазол
CYP2D6
Буфуралол
Дексометорфан
Метопролол
Дебризохин
Кодеин
CYP2E1
Хлороксазон
4 – Нитрофенол
CYP3A4
Мидтиназолам
Тестостерон
Нифедипин
Фелодипин
Циклоспорин
Эритромицин
Симвастатин
Фенотипирование ферментов биотрансформации используется для экспертизы новых ЛС и определения возможного фармакокинети­ческого взаимодействия с другими препаратами на уровне биотранс­формации. В настоящее время имеются данные о индуцирующем или ингибирующем действии ЛС на активность ферментов, а также каки­ми изоферментами цитохрома Р450 метаболизируется тот или иной препарат. Все эти исследования проводились in vitro и in vivo [41]. Та­кая информация позволяет избежать опасных межлекарственных вза­имодействий на уровне биотрансформации, прогнозировать влияние наследственных факторов на биотрансформацию, зная, что данный препарат метаболизируется генетически полиморфным изоферментом цитохрома Р450.
Активность ферментов оценивают также по фармакокинетиче­ским параметрам тест-препаратов: периоду элиминации, метаболиче­скому клиренсу и др. Наиболее часто из них применяется такой фар-
33
макокинетический параметр, как период полувыведения [61]. Однако используемые лекарственные препараты должны отвечать ряду требо­ваний и условий, таким как полный метаболизм, независимость от скорости кровотока, минимальное выделение почками в неизменном виде, отсутствие связывания с белками плазмы и др. [76]. Параметры фармакокинетики ЛС часто отличаются на индивидуальном уровне, и сочетающееся определение концентраций ЛС и их метаболитов ука­зывают, что различия параметров фармакокинетики в основном связа­ны с разной скоростью биотрансформации. В табл. 2.3 показаны ЛС, применявшиеся для фенотипирования некоторых изоферментов цито­хрома Р450.
Таблица 2.3
ЛС и их метаболиты, применявшиеся для фенотипирования
некоторых изоферментов цитохрома Р450 [41]
Изофермент
цитохрома
Р450
Лекарственное
средство
Определяемый
метаболит
CYP2D6
Дебризохин
4-Гидроксидебризохин
Декстрорфан
Декстрометорфан
Спартеин
2-Дегидроспартеин 5-Дегидроспартеин
CYP2C19
S – Мефенитоин
4-Гидроксимефенитоин
Омперазол
5-Гидроксиомперазол
CYP2B6
S – Мефенитоин
N-Деметилмефенитоин
CYP2E1
Хлороксазон
6-Гидроксихлороксазон
CYP1A2
Фенацетин
О-Демитилфенацетин
Феназон
4-Гидроксифеназон
Кофеин
3-Деметилкофеин
CYP2C8 CYP3A4 CYP2A6
Паклитаксел
6-Гидроксипаклитаксел
Кумарин
7-Гидроксикумарин
Дапсон
Дапсон гидроксиламин
Тестостерон
6-Гидрокситестостерон
Лидокаин
Моноэтилглицинксилилидид
Нифедипин
2,6-Димети-4-(2-нитрофенол)-
3,5-пиридинкарбоксилат
Эритромицин
N-Деметилэритромицин
Кортизол
6-Гидроксикортизол
34
В качестве тест-препаратов для оценки активности микросо­мальных оксидаз (МО) было предложено много лекарств, подвергаю­щихся гидроксилированию, окислению по сере и азоту, деалкилирова­нию [33, 92]. Это такие препараты, как антипирин, изониазид, бутади­он, барбамил, диазепам, амидопирин, гексобарбитал, хинин, теофи­лин, варфарин и др. [33, 76]. В табл. 2.4 приведены диапазоны периода полувыведения некоторых ЛП, подвергающихся метаболическому окислению. Некоторые из них, такие как варфарин, хинин, бутадион, не могут точно отображать активность МО вследствие значительного связывания с белками плазмы и образования депо лекарственного ве­щества.
Популяционные исследования, в которых в качестве тест­препаратов использовался дебризохин (метаболическое отношение в моче дебризохина к 4-гидроксидебризохину), а также спартеин (отно­шение спартеина к 2- и 5-дигидроспартеину), выявили бимодальное распределение по метаболическому отношению. Исследования пока­зали, что при использовании обоих маркеров слабые метаболизаторы являлись гомозиготами по рецессивному гену, а быстрые метаболиза­торы либо гетерозиготные, либо гомозиготные по доминантному гену
[32, 93].
Таблица 2.4
Диапазон периода полувыведения t
½
у здоровых людей
препаратов, подвергающихся метаболическому окислению [33]
Лекарственные вещества
Интервал периода
полувыведения t½, ч
Антипирин
522
Бутадион (фенилбутазон)
30175
Варфарин
1570
Диазепам
953
Дикумарин
774
Дифенин (фенитоин)
1042
Индометацин (метиндол)
412
Карбамазепин
1855
Нортриптилин
1590
Пиридинолкарбамат
322
Толбутамид
3–19
35
Дебризохин и спартеин не применяются в фармакотерапевтиче­ской практике в настоящее время, но выявление полиморфизма окис­ления по их метаболизму создало предпосылки для поиска новых мар­керов. Известно около двадцати препаратов, из которых наиболее ши­роко в практике биофармацевтического анализа применяется антипи­рин [32, 41].
При фенотипировании активности процессов окисления анти­пирином было получено тримодальное распределение фенотипов окисления – быстрый, средний и медленный [94].
Антипириновый тест является наиболее удобным, надежным, широко распространенным методом [33, 94–97]. Этот тест-препарат малотоксичен, быстро и полностью всасывается в желудочно­кишечном тракте, незначительно связывается с белками плазмы, пол­ностью превращается в печени и незначительно элиминируется поч­ками в неизменном виде [95, 98]. Антипириновый тест основан на определении концентрации препарата в крови или слюне через равные промежутки времени после его перорального или внутривенного вве­дения. При использовании в качестве биологического материала крови требуется неоднократная пункция вены в течение суток, что является травматичной и болезненной процедурой. В связи с этим были разра­ботаны методы с использованием боисубстратов, полученных неинва­зивным путем, например, слюной и мочой [98].
Спектрофотометрические методики определения антипирина в биологических жидкостях являются простыми и хорошо воспроизво­димыми в клинических условиях. Однако результаты исследований могут искажаться вследствие присутствия неидентифицированных компонентов или влияния других лекарственных препаратов. В связи с этим с целью повышения точности антипиринового теста необходи­мо исключить употребление ряда ЛП, имеющих сходное химическое строение (НПВС), а также веществ, вызывающих индукцию или инги­бирование активности ферментов МОС. Кроме того, необходимо про­ведение контрольного эксперимента при исследовании слюны или мо­чи до приема тест-препарата. Вышеуказанные недостатки антипири­нового теста можно исключить, используя хроматографические мето­ды. Их чувствительность позволяет использовать антипирин в мень­ших дозах, кроме того, эти методы позволяют количественно опреде­лить не только сам тест-препарат, но и его возможные метаболиты. Это является особенно важным вследствие того, что МОС печени со­держит различные по активности и субстратной специфичности изо-
36
формы цитохрома Р450. Однако описанные в литературе методы определения антипирина в биологических жидкостях при использова­нии методов ВЭЖХ и предусматривает длительность пробоподготов­ки с применением экстракции и диализа [99].
В монооксигеназной системе происходит I фаза метаболизма: антипирин гидроксилируется с образованием следующих метаболи­тов: 3-гидроксиметилантипирина, норантипирина, 4-гидроксиан­типирина, 4´-гидроксиантипирина, карбоксиатипирина, 4,4´-дигид­роксиантипирина. Их разнообразие обусловлено участием в окисле­нии антипирина различных изоформ цитохрома Р450 (рис. 2.3) [95]. Затем, во II фазе метаболизма, образовавшиеся продукты по действи­ем УДФ-глюкуронил- и сульфотрансфераз превращаются в соответ­ствующие коньюгаты и легко экскретируются с мочой.
N
N
O
H3C
N
N
O
H3C
H3C
N
N
O
H3C
H3C
N
N
O
H
H3C
N
N
O
H3C
H3C
N
N
O
H3C
H3C
N
N
O
H3C
HOH2C
HOOC
OH
OH
I
II
III
IV
V
VI
VII
OH
OH
Рис. 2.3. Продукты гидроксилирования антипирина [42]: I – антипи­рин; II – 3-гидроксиметилантипирин; III – норантипирин; IV – гидрок­сиантипирин; V – 4-гидроксиантипирин; VI – карбоксиантипирин;
VII – дигидроксиантипирин [95]
37
В литературе описаны методики определения метаболитов ан­типирина методами тонкослойной хроматографии [100], колоночного разделения [61], радиоиммунологическим методом [61]. Однако эти методы находят ограниченное применение в клинической практике вследствие трудоемкости, громоздкости и неоснащенности клиниче­ских лабораторий [95].
В последнее время для фенотипирования активности ферментов системы цитохромов Р450 используются методы высокоэффективной жикостной хроматографии с использованием в качестве тест­препаратов лекарственных веществ – верапамила, ловастатина, мето­пролола и др. [101–103]. Тем не менее использование антипирина до сих пор наиболее актуально и удобно вследствие того, что он относит­ся к числу лекарств, концентрации которых в слюне и плазме близки, а также коррелируют между собой [66, 98–100].
Однако даже универсальные хроматографические методы име­ют свои недостатки и ограничения, а именно доза антипирина должна быть в пределах 250–1000 мг, метаболиты, экскретируемые с мочой, должны быть «конечными» и не вступать в дальнейшие превращения, причем мочу или слюну нужно собирать в течение большого количе­ства времени (24–48 ч). Еще менее точные результаты дают методы с использованием в качестве биожидкости крови и других биологиче­ских жидкостей [98].
Было установлено, что больные сахарным диабетом 2 типа по активности цитохромов P450 распределяются на две фенотипические группы: средний (22 %) и медленный фенотип окисления (78 %). В сравнении со здоровыми, которые распределяются тримодально: быстрый (21 %), средний (43 %) и медленный фенотипы (36 %). У больных сахарным диабетом 2 типа с увеличением длительности за­болевания, наличием декомпенсации и стадий микро- и макроальбу­минурии замедляется элиминация тест-препарата окисления антипи­рина [100–103].
38
CH
3
C
O
S CoA +
H2N
R
NAT
N
R
CH3C
O
H
+ CoASH
Глава 3. РЕАКЦИИ II ФАЗЫ БИОТРАНСФОРМАЦИИ
ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ.
АЦЕТИЛИРОВАНИЕ
Процесс химической модификации (метаболизма) ксенобиотков проходит, как правило, в две фазы. В первой фазе экзогенные соеди­нения претерпевают значительные структурные изменения, в резуль­тате которых у метаболитов появляются полярные группы, что спо­собствует лучшему их растворению в водной среде и ускоряет выве­дение ксенобиотика из организма. Во второй фазе (фаза конъюгации) происходит присоединение к этим группам эндогенных веществ. В ре­зультате этих реакций синтеза (соединения с группировками эндоген­ных молекул) образуются метаболиты более сложной структуры, вы­сокополярные, хорошо растворимые в воде и способные выводится биологическими жидкостями [104, 105].
Pеакции II фазы (синтетические реакции) заключаются в соеди­нении (конъюгации) ЛС и/или его метаболитов с эндогенными веще­ствами организма человека. Для вступления в реакцию II фазы моле­кула должна обладать химически активным радикалом, к которому может присоединится конъюгирующая молекула. Тип реакции ко­нюгации зависит прежде всего от химической структуры субстрата. Среди них гликозилирование, сульфирование, метилирование, ацети­лирование и конъюгация с аминокислотами или глутатионом. Общая характеристика реакций конъюгации ксенобиотиков представлена в табл. 3.1 [104].
Одним из ферментов II фазы биотрансформации является N-ацетилтрансфераза (NAT). N-ацетилирование – основной путь био­трансформации для ароматических аминов, ксенобиотиков, в том чис­ле и лекарств, содержащих аминогруппы:
39
Таблица 3.1
Лекарственные средства – субстраты для реакций II фазы метаболизма
Тип коньюгации
Коньюгируемая эндогенная суб-
станция
Фермент
(трансфераза)
Типы субстратов
Лекарственные средства
Глюкуронирование
УДФ-
глюкуроновая
кислота
УДФ-Гликуронил-
трансфераза
(микросомы)
Фенолы, спирты, гид-
роксиламины, кар-
боксилкислоты, суль-
фонамиды
Морфин, диазепам, дигок­син, ацетаминофен, налор-
фин, сульфаниламиды
Ацетилирование
Ацетил-КоА
N-ацетилтрансферазы
NAT1, NAT2 (цитозоль)
Амины
Сульфаниламиды, изони-
азид, клоназепам, дапсон, прокаинамид, гидралазин
Конъюгация с глу-
татионом
Глутатион
Глутатион-SH-S-
трансфераза
(цитозоль, микросомы)
Эпоксиды, аренокси-
ды, гидроксиламины
Этакриновая кислота, аце-
таминофен
Метилирование
S-аденозил-
метионин
Метилтрансферазы
TPMT, TMT
Катехоламины, фено-
лы, амины, гистамин
Допамин, адреналин, ги­стамин, тиоурацил, норад­реналин, никотиновая кис-
лота
Сулфатирование
Серная кислота
Cульфотрансфераза
(цитозоль)
Ариламины, фенолы
катехоламины
Ацетаминофен, морфин,
изадрин, салициламид
Водная коньюгация
Вода
Эпоксид-гидролазал
(микросомы, цитозоль)
Ареноксиды, алкенок-
сиды, эпоксиды жир-
ных кислот
Карбамазепин
40
Выделено 2 изофермента N-ацетилтрансферазы: N-ацетил­трансфераза 1 (NAT1) и N-ацетилтрансфераза 2 (NAT2). NAT1 ацети­лирует небольшое количество ариламинов и не обладает генетическим полиморфизмом. Таким образом, основным ферментом ацетилирова­ния служит NAT2. N-ацетилтрансфераза 2 (NAT2) имеет важное био­логическое значение и занимает ведущее место в биотрансформации ксенобиотиков - чужеродных веществ и эндогенных субстратов в структуре которых имеется аминогруппа. Среди них ЛП (изониазид, фениализин, гидралазин, дапсон, кофеин, сульфаниламиды и др.), ароматические амины, содержащиеся в азокрасителях, средствах для окраски волос, табаке, табачном дыме, грибах и эндогенные субстраты, содержащие аминогруппы, в том числе и биогенные амины: серотонин, гистамин, аминосахара, ядерные белки, аминокислоты [105]. Поэтому медленный фенотип NАТ2 может ассоциироваться как с развитием ряда заболеваний, так и с токсическими реакциями в результате накопления ЛС в организме из­за их медленного метаболизма. Следовательно, изучение фоновой активности NАТ2 или ее модификации в процессе фармакотерапии имеет важное значение для прогнозирования безопасности и эффективности ЛС.
Оценка активности NAT2 и определение фенотипа ацетилиро­вания имеет огромное значение для прогнозирования побочных эф­фектов ЛС и выбора индивидуальных оптимальных доз ЛП. Для лю­дей с быстрым фенотипом ацетилирования предпочтительнее большая доза ЛВ, тогда как для медленных ацетиляторов должна назначаться значительно меньшая доза [104].
Все изученные популяции показывают бимодальное распреде­ление ацетилирующей способности и индивиды могут быть класси­фицированы как медленные или быстрые ацетиляторы. Различные пропорции быстрого и медленного ацетиляторного фенотипа основа­ны на этническом или географическом происхождении населения. В то же время было обраружено, что соотношение фенотипа NAT2 в эт­нических популяциях мира неодинаково. Большинство населения в Европе и Северной Америке составляет 40–70 % медленных ацетиля­торов, более чем на 80 % египтян, тогда как население стран, распо­ложенных вдоль тихоокеанского азиатского побережья (например, Япония, Китай, Корея и Тайланд), имеют только 10–30 % медленных ацетиляторов. Очень низкое число медленных ацетиляторов (<10 %) наблюдается у эскимосов (Канада) и у жителей Папуа в Новой Гвинее.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]