Кіріспе

Заттарды тотығу арқылы метаболизмге айналдыратын фермент. Цитохром P450 3A4 (қысқартылған атауы CYP3A4) – организмдегі маңызды фермент, негізінен бауырда және ішекте кездеседі, адамдарда CYP3A4 генімен кодталады. Ол токсиндер немесе дәрі-дәрмектер сияқты шағын шетелдік органикалық молекулаларды (ксенобиотиктерді) тотықтырады, осылайша оларды организмнен шығаруға мүмкіндік береді. CYP3A4, басқа бір маңызды CYP3A ферменті – CYP3A5-ке жоғары гомологты. Көптеген дәрі-дәрмектер CYP3A4 арқылы деактивацияланса, кейбір дәрі-дәрмектер ферменттің әсерінен белсендіріледі. Грейпфрут шырынында кездесетін кейбір дәрілер мен фуранокумариндер сияқты кейбір заттар CYP3A4 әрекетіне кедергі келтіреді. Сондықтан бұл заттар CYP3A4 арқылы өзгертілген дәрілердің әсерін күшейтеді немесе әлсіретеді. CYP3A4 цитохром P450 тотықтырушы ферменттер отбасының мүшесі. Бұл отбасының басқа да мүшелері дәрілік заттардың метаболизміне қатысады, бірақ CYP3A4 ең көп таралған және әмбебап фермент. Бұл отбасының барлық мүшелері сияқты, ол гемопротеин, яғни темір атомы бар гема тобын қамтитын белок. Адамдарда CYP3A4 белгісі CYP3A4 генімен кодталады. Бұл ген 7q22.1 хромосомасындағы цитохром P450 гендер кластерінің бір бөлігі болып табылады. Бұрын CYP3A3 деген тағы бір геннің бар екені есептелген, бірақ қазір бұл тізбек CYP3A4 транскрипт вариантының біріншісін көрсетеді деп саналады. Әртүрлі изоформаларды кодтайтын балама тігілген транскрипт варианттары анықталды. CYP3A4 белкесі эндоплазмалық ретикулумға орналасады, ал оның экспрессиясы глюкокортикоидтар мен кейбір фармакологиялық агенттермен стимуляцияланады. Оның субстраттарына ацетаминофен (парацетамол), кодеин, циклоспорин (циклоспорин), диазепам, эритромицин және хлорохин жатады. Көптеген дәрі-дәрмектер CYP3A4 арқылы тікелей деактивацияланады немесе организмнен шығарылуы жеңілдеді. Сонымен қатар, көптеген заттар CYP3A4 арқылы биоактивтеніп, белсенді қосылыстарын құрайды, ал көптеген протоксиндер уытты формаларына айналады (мысалдар үшін төмендегі кестеге қараңыз). CYP3A4 эпоксигеназа активтілігіне де ие, яғни арахидон қышқылын эпоксиэикозатриен қышқылдарына (EET), атап айтқанда (±) 8,9, (±) 11,12 және (±) 14,15 эпоксиэикозатриен қышқылдарына метаболиздейді. EET кең спектрлі әрекеттерге ие, соның ішінде кейбір қатерлі ісіктердің дамуын ынталандыру (эпоксиэкозатетраеной қышқылды қараңыз). CYP3A4 (±) 14,15 эпоксиэикозатриен қышқылдарын өндіру арқылы мәдениеттегі адам қатерлі ісік жасушаларының әртүрлі түрлерінің өсуін ынталандырады, бұл жасушалардың өсуін стимуляциялайды. CYP3A4 ферменті арахидон қышқылын 20-гидроксиэикозатетраеной қышқылына (20 HETE) метаболиздейтін май қышқылы монооксигеназа активтілігіне де ие екендігі хабарланды. 20 HETE кең спектрлі әрекеттерге ие, соның ішінде сүт безі және басқа да қатерлі ісіктердегі өсуді стимуляциялау (12-гидроксиэикозатетраеной қышқылын қараңыз).

Эволюция

CYP3A4 генінің жоғары реттелуші аймағы, оның гомологтарымен салыстырғанда әлдеқайда күрделі. Бұл күрделіліктің артуы CYP3A4 генін, гендік варианттарға сүйенудің орнына, эндогенді және экзогенді PXR және CAR лигандтарына көбірек сезімтал етеді. Бұл өзгеріс нәтижесінде адамның холестазға қарсы қорғаныс қабілеті артады. CYP3A4 көбінесе бауырда кездеседі, бірақ ол денедегі басқа да ағзалар мен тіндерде де болады, онда ол метаболизмде маңызды рөл атқарады. Ішектегі CYP3A4 кейбір дәрілердің метаболизмінде маңызды рөл атқарады. Бұл көбінесе продәрілердің белсендірілуіне және сіңірілуіне мүмкіндік береді, мысалы, гистаминдің H1 рецепторына қарсы терфенадин антигистамині сияқты. Жақында CYP3A4 мида да анықталды, бірақ оның орталық нерв жүйесіндегі қызметі әлі белгісіз.

Механизмдер

Цитохром P450 ферменттері өзінің үлкен белсенді ортасын және бір уақытта бірнеше субстратты байланыстыру қабілетін пайдаланып, эндогенді және экзогенді қосылыстардың метаболизмінде күрделі химиялық өзгерістер жасау үшін әртүрлі лигандтарға түрлендірулер жүргізеді. Оларға гидроксилдеу, олефиндердің эпоксидтануы, ароматикалық окистену, гетероатомдық окистену, N және O деалкилдеу реакциялары, альдегидтердің окидануы, дегидрогенациялау реакциялары және ароматаза активтілігі жатады. sp3 C-H байланысының гидроксилденуі – CYP3A4 (және цитохром P450 оксигеназаларының) лигандтарына әсер ету тәсілдерінің бірі. Шындығында, гидроксилдеу кейде дегидрогенациялаумен қатар жүреді, нәтижесінде күрделі метаболиттер пайда болады. Кейбір жағдайларда бұл астемизол немесе терфенадин сияқты препараттармен қатерлі өзара әрекетке алып келуі мүмкін. Грейпфруттан басқа, басқа жемістер де ұқсас әсер етеді. Мысалы, нони (Morinda citrifolia) – көбінесе шырын түрінде тұтынылатын және CYP3A4-ті тежейтін диеталық қоспа. Гранат шырыны шектеулі зерттеулерде белгілі бір тежеушілік көрсеткенімен, адамдарда оның әсері әлі дәлелденбеген.

Өзгерімділік

CYP3A4 генінде 28-ден астам бір нуклеотидтік полиморфизм (СНП) анықталғанмен, бұл in vivo жеке адамдар арасындағы маңызды айырмашылықтарға соқтырмайды. Мұның себебі субстраттарға ұшырағанда CYP3A4 индукциялануы болуы мүмкін. Жабайы типке қарағанда қызметі төмен CYP3A4 аллельдеріне CYP3A4*6 (A17776 қосылысы) және CYP3A4*17 (F189S) жатады. Бұл екі СНП-нің әрқайсысы тестостерон және нифедипин сияқты лигандтармен қатар, табиғи метаболизммен салыстырғанда каталитикалық белсенділіктің төмендеуіне алып келді. Керісінше, CYP3A4*1G аллелі CYP3A4*1A (жабайы типті аллель) - ге қарағанда күшті ферменттік белсенділікке ие. CYP3A4 функциясының өзгеруін эритромицинмен тыныс алу тестісі (ERMBT) арқылы инвазивті емес жолмен анықтауға болады. ERMBT in vivo CYP3A4 белсенділігін (14C N метил) эритромициннің ішке енгізілген дозасынан кейін шығарылған радиобелгіленген көмірқышқыл газын өлшеу арқылы бағалайды.

Индукция

CYP3A4 көптеген лигандтардың әсерінен индукцияланады. Бұл лигандтар жүктілік X рецепторына (PXR) байланысады. Белсендірілген PXR кешені ретиноидтық X рецепторымен (RXR) гетеродимерін құрайды, ол CYP3A4 генінің XREM аймағына байланысады. XREM – CYP3A4 генінің реттеуші аймағы, ал байланысу геннің жақын орналасқан промоторлық аймақтарымен бірлескен әрекеттесуге алып келеді, нәтижесінде CYP3A4 транскрипциясы мен экспрессиясы артады. PXR/RXR гетеродимерінің белсендірілуі CYP3A4 промоторлық аймағы мен генінің транскрипциясын бастайды. Лигандтардың байланысуы Афлатоксин B1, M1 және G1 сияқты CYP3A4 лигандтарының қатысуымен күшейеді. Ферменттің үлкен және икемді белсенді орны болғандықтан, бір уақытта бірнеше лигандқа байланысу мүмкін, бұл қаупі бар жанама әсерлерге әкелуі мүмкін. CYP3A4 индукциясы адамдарда жынысқа байланысты өзгереді. Әйелдерде CYP3A4 ферментінің әсерінен дәрілердің клиренсі жоғарылайтыны анықталды, тіпті дене салмағының айырмашылығы ескерілгенде де. Wolbold және авторлардың (2003) зерттеуі бойынша, әйелдердің кездейсоқ іріктемесінен алынған, хирургиялық жолмен алынған бауыр үлгілерінде өлшенген CYP3A4 деңгейінің медианасы ерлердің бауырларындағы CYP3A4 деңгейінен 129%-ға жоғары болды. CYP3A4 мРНК транскрипттерінің шамамен бірдей пропорцияда табылуы, әйелдерде CYP3A4 экспрессиясының жоғарылауына претрансляциялық механизм жауапты екенін көрсетеді. Әйелдерде фермент деңгейінің жоғарылауының нақты себебі әлі де зерттелуде, бірақ басқа да механизмдер (мысалы, CYP3A5 немесе CYP3A7 CYP3A4 деңгейінің төмендеуін толықтыру) дәрілік заттардың клиренсіне әсер ететіні анықталды. CYP3A4 субстраттарының белсенділігі әртүрлі жануар түрлерінде әртүрлі болады. Кейбір лигандтар адамның PXR-ын белсендіреді, бұл CYP3A4 транскрипциясын ынталандырады, ал басқа түрлерде белсендіру байқалмайды. Мысалы, егездің PXR-ы рифампицинмен, ал адамның PXR-ы прегненолон 16α карбонитрилімен белсендірілмейді. CYP3A4 функционалдық жолдарының in vivo зерттеуін жеңілдету үшін, null/адам CYP3A4 және PXR кросс-теріне ие тышқан штамдары жасалған. Адамнан алынған hCYP3A4 тышқандары ферментті ішек жолында сәтті экспрессиялағанмен, бауырда hCYP3A4 деңгейі төмен болды. Ферменттің ішек қабығында кеңінен таралғандығына байланысты, ол аштық симптомдарына сезімтал және қолайсыз әсерлерден қорғану үшін экспрессиясы жоғарылайды. Шындығында, майлы балықтарда аштан өлген аналық балықтарда PXR және CYP3A4 экспрессиясы жоғарылаған, және бірнеше күн аш болғаннан кейін ксенобиотикалық факторларға жауап беруі күшейген.

Индукторлар

Қуатты және орташа CYP3A4 индукторлары – CYP3A4 қатысатын белгілі бір жолдың сезімтал субстраттарының AUC-сін ≥80 пайызға және ≥50-ден <80 пайызға дейін төмендететін дәрілік заттар. CYP3A4 индукторлары келесі заттар болып табылады.