CC BY
726
Фармакогенетика системы биотрансформации и транспортеров лекарственных средств: от теории к практике
В.Г.Кукес, Д.А.Сычев, Г.В.Раменская, И.В.Игнатьев
Филиал «Клиническая фармакология» НЦ БМТРАМН, Москва Институт клинической фармакологии ФТУ «НЦ ЭСМП», Москва
На основании данных литературы, а также результатов собственных исследований изложены современные представления о системе биотрансформации и транспортеров лекарственных средств, а также о факторах, влияющих на ее активность. Подробно освещены вопросы влияния генетических особенностей человека на активность системы биотрансофрмации и транспортеров лекарственных средств и их клиническое значение для оптимизации фармакотерапии. Сформулированы основные этапы проведения фармакогенетических исследований системы биотрансформации и транспортеров лекарственных средств. Обозначены проблемы внедрения в клиническую практику фармакогенетических исследований системы биотрансформации и транспортеров лекарственных средств и пути их решения.
Ключевые слова: фармакогенетика, биотрансформация, цитохром Р-450, транспортеры лекарственных средств.
Недостаточно эффективная и безопасная фармакотерапия остается одной из самых острых проблем современной медицины. Так, по данным разных авторов у 10-40% пациентов применение лекарственных средств (ЛС) оказывается не эффективным, в то же время у 10% развиваются нежелательные лекарственные реакции (НЛР). Только в США ежегодно НЛР являются причиной госпитализации около 8 миллионов пациентов, причем 100000 пациентов ежегодно умирают от НЛР [11, 26].
В чем же причина различий фармакологического ответа на ЛС у пациентов? Очевидно, что это связано с индивидуальными особенностями фармакокинетики и фармакодинамики ЛС у того или иного пациента. «Судьба» ЛС в организме представляет собой ряд фармакокинетических процессов: всасывание, распределение, биотрансформация, выведение [2]. На все эти процессы могут влиять различные факторы (пол, возраст, кон-
ституция, сопутствующие заболевания, совместно применяемые ЛС, особенности пищевого рациона, курение и т.д.), приводя, при этом, к изменению фармакокинетики [2]. Однако, в настоящее время не вызывает сомнения, что полиморфизм генов, кодирующих ферменты биотраснформации и траснпортеров ЛС является одним из важнейших, если не самым важным фактором, определяющим индивидуальные особенности фармакокинетики, а следовательно и фармакологического ответа [3].
Современные представления о системе биотрансформации и транспортеров лекарственных средств
Благодаря достижениям биомедицины последних лет, представления о системе биотрансформации и транспортеров ЛС претерпели значительные изменения. На сегодняшний день, принято считать, что
целями функционирования системы биотрансформации и транспортеров ЛС являются [3, 28]:
• предотвращение проникновения ксенобиотиков (в т.ч. и ЛС) в организм человека (в системный кровоток, органы и ткани);
• снижение биологической (фармакологической) активности ксенобиотиков (в т.ч. и ЛС);
• снижение липофильности и повышение гидрофильности ксенобиотиков (в т.ч. и ЛС) для «облегчения» их выведения;
• выведение ксенобиотиков (в т.ч. и ЛС) из организма.
Все эти процессы осуществляются специализированными белками, являющимися «участниками» системы биотрансформации и транспортеров [2, 19, 24, 28]:
1. ферменты биотрансформации, осуществляющие реакции I и II фаз метаболизма ксенобиотиков и ЛС (см. табл. 1 и 2);
2. гликопротеин-Р (Р-£р) — транспортный белок, основными функциями которого являются: препятствие всасыванию ксенобиотиков и ЛС в кишечнике; при их попадании в организм — предотвращение их проникновения через гисто-гематиче-ские барьеры, а также скорейшее выведение печенью в желчь и почками в мочу;
3. транспортеры органических анионов и катионов, осуществляющие выведение ксенобиотиков и ЛС печенью в желчь и почками в мочу.
С этих позиций нам представляется целесообразным выделение следующих фаз элиминации ксенобиотиков [3]:
• 0 фаза — препятствие всасыванию ксенобиотиков в кишечнике, осуществляемое гликопротеина-Р;
• I фаза — представляет собой реакции I фазы биотранфсормации, в процессе которых, ксенобиотики переходят в более гидрофильные соединения, за счет присоединения или освобождения активных функциональных групп (например, -ОН, -NN2, -БЫ), осуществляемые, главным образом, изоферментами цитохрома Р-450;
• II фаза — представляет собой реакции II фазы биотрансформации или синтетические реакции- соединение (коньюгацию) ксенобиотиков и/или их метаболитов с эндогенными веществами, в результате чего образуются гидрофильные коньюгаты;
• III фаза — активная секреция ксенобиотиков и/или их метаболитов в мочу или в желчь, осуществляемая гликопротеином-Р, транспортерами органических анионов и катионов.
Таблица 1
Характеристика ферментов I фазы биотрансформации ксенобиотиков [3, 28]
Изофермент Локализация Функция Субстраты -ЛС Ингибиторы -ЛС Индукторы -ЛС
CYP1A2 Микросомы гепатоцитов Окисление ксенобиотиков Теофиллин, кофеин Фторхинолоны, циметидин Рифампицин, фенобарбитал
CYP2C9 Микросомы гепатоцитов Окисление ксенобиотиков НПВС, непрямые антикоагулянты, антагонисты ан-гиотензиновых рецепторов, пе-роральные ги-погликемиче-ские ЛС Циметидин, сульфанила- миды Рифампицин, фенобарбитал
окончание Табл. 1
Изофермент Локализация Функция Субстраты -ЛС Ингибиторы -ЛС Индукторы -ЛС
CYP2C19 Микросомы гепатоцитов Окисление ксенобиотиков Ингибиторы протонного насоса,анти-конвульсанты Циметидин, хлорамфеникол Рифапицин, фенобарбитал, карбамазепин
CYP2D6 Микросомы гепатоцитов Окисление ксенобиотиков Бета-адреноб-локаторы, антидепрессанты, нейролептики Пароксетин, флуоксетин, сертралин, ами-одарон, целеко-ксиб, циметидин -
CYP2E1 Микросомы гепатоцитов Окисление ксенобиотиков Этанол, парацетамол Дисульфирам, ритонавир Этанол, изониазид
CYP3A4 Микросомы ге-патоцитов и эн-тероцитов Окисление ксенобиотиков Блокаторы медленных кальциевых каналов, ста-тины, местные анестетики, оральные конт-рацептивы,анти-гистаминные ЛС Макролиды, противогрибковые ЛС - производные азолов, циметидин, сок грейпфрута Рифампицин, карбамазепин, глюкокортикостероиды, зверобой, фенобарбитал
Таблица 2(а)
Характеристика ферментов II фазы биотрансформации ксенобиотиков [3, 28]
Фермент Локализация Функция Субстраты -ЛС Ингибиторы -ЛС Индукторы -ЛС
N-ацетилтран-фераза 2 (NAT2) Цитозаль гепатоцитов Ацетилирова-ние ксенобиотиков Сульфаниламиды, гидролазин, прокаинамид, изониазид, ПАСК Не известно Не известно
УДФ-глюкуро- нилтрансфе- разы Микросомы гепатоцитов Глюкуронирова-ние билирубина, ксенобиотиков Наркотические анальгетики, антиконвуль-санты,ацетами-нофен, хлорам-феникол Не известно Барбитураты
Сульфонтранс- феразы Цитозоль гепатоцитов Сульфатирова-ние гормонов (тиреоидные, стероидные, катехоламины) и ксенобиотиков Салицилаты, ацетаминофен, морфин Не известно Не известно
Глутатион-SH- S-трансферазы Цитозоль и микросомы гепатоцитов Конъюгация с глутатионом Ацетаминофен, циклофосфан Не известно Не известно
Таблица 2(б) Характеристика основных транспортеров ЛС [19б 24]
Транспортер
Локализация
Функция
Субстраты
ЛС
Ингибиторы
ЛС
Индукторы
ЛС
Гликопротеин-Р
(MDR1)
«Внешняя» мембрана энте-роцитов
«Выкачивание» из энтероцитов в просвет кишечника липо-фильных ксенобиотиков
Базолатеральная мембрана гепатоцитов
Активная секреция липофиль-ных ксенобиотиков в желчь
Базолатериаль-ная мембрана клеток проксимальных почечных канальцев
Активная секреция липофиль-ных ксенобиотиков в мочу
Внешняя» мембрана эндоте-лиоцитов гема-то-энцефаличе-ского, гемато-овариального, гематотестику-лярного и гема-топлацентарно-го барьеров
«Выкачивание» из эндотелио-цитов в просвет сосуда липо-фильных ксенобиотиков- предотвращение их проникновения в ЦНС, яичники, яички и через плаценту
Амитриптиллин, аторвастатин, верапамил, дек-саметазон, ди-гоксин, домпе-ридон, дилтиа-зем, интракона-зол,лозартан, лоперамид, морфин, онда-сетрон, паро-ксетин, ранити-дин, спарфлок-сацин,талино-лол, терфена-дин, тетрациклин, фексофенадин, фенитоин, хи-нидин, циклоспорин, цимети-дин, эритромицин
Амиодарон, аторвастатин, бромокриптин, верапамил,ди-пиридамол, ин-траконазол, карведилол,ке-токоназол,кла-ритромицин, метадон,никар-дипин,пропа-фенон, сертра-лин, спиронола-ктон, флуоксе-тин, хинидин, циклоспорин
Зверобой, морфин, рифампин
ОАТР-С (полипептид С, транспортирующий органические анмоны)
Синусоидальная мембрана гепатоцитов
Поглощение ге-патоцитами органических анионов из крови в т.ч. билирубина и его глюкуро-нидов, гормонов щитовидной железы, желчных кислот и их глюкурониро-ванных конъюгатов
Правастатин,
церивастатин,
аторвастатин,
росувастатин,
темокаприлат,
фексофенадин,
бромсульфоф-
талеин
Рифампицин,
гемфиброзил,
циклоспорин
Фруктовые соки: грейпфруто-вый, апельсиновый, яблочный
окончание Табл. 2(б)
Транспортер Локализация Функция Субстраты -ЛС Ингибиторы -ЛС Индукторы -ЛС
ОАТР-8 (полипептид 8, транспортирующий органические анмоны) Синусоидальная мембрана гепатоцитов Поглощение гепатоцитами органических анионов из крови Дигоксин, пеницилламин, холецистоки- нин-8 Не известно Не известно
ОАТ-1 (транспортер 1 органических анионов) Базолатеральная мембрана проксимальных почечных канальцев Активная секреция органических анионов в мочу Тиазидные диуретики, озелта-мивир, метотрексат, ибупро-фен, босентан Пробеницид, озелтамивир, цефалотин, це-фалотаксим, НПВС Не известно
ОАТ-3 (транспортер 3 органических анионов) Базолатеральная мембрана проксимальных почечных канальцев Активная секреция органических анионов в мочу Петлевые диуретики, метотрексат Цефтриаксон, цефазолин, НПВС Не известно
ОАТ-4 (транспортер 4 органических анионов) Внешняя мембрана эпителио-цитов проксимальных почечных канальцев Активная секреция органических анионов в мочу Буметанид, це-фалоридин, бо-сентан Цефтриаксон, цефазолин, цефалотин, цефа-лотаксим Не известно
ОСТ-1 (транспортер 1 органических катионов) Базолатеральная мембрана гепатоцитов, эпителиоцитов почечных канальцев Активная секреция органических катионов в желчь и мочу Циметидин, ра-нитидин, мет-формин, бу-формин, допа-мин, аманта-дин, азидоти-медин, Nl-метилнико-тинамид Не известно Не известно
МЯР2 (протеин 2, ассоциированный с множественной лекарственной устойчивостью) Каналикулярная мембрана гепа-тоцитов Активная секреция органических анионов в т.ч. глюкуронид-ных конъюгатов ЛС и конъюгатов с глутатио-ном в желчь Правастатин, грепафлокса-цин, цефтази-дим, цефтриак-сон, глюкуро-нид диклофена-ка, метотрексат, темокаприлат, фозиноприл Пробеницид Не известно
Фармакогенетика системы биотрансформации и транспортеров лекарственных средств
Фармакогенетика представляет собой, науку, возникшую на стыке фармакологии и генетики, которая изучает генетические особенности пациента, влияющие на фармакологический ответ [1]. В основе этих генетических особенностей лежит полиморфизм генов белков, участвующих в фармакокинетике или фармакодинамике лекарственных средств (ЛС) [4, 9]. Как раз к первой группе относятся гены, кодирующие ферменты биотрансформации и гены транспортеров, участвующих во всасывании, распределении и выведении ЛС из организма. В настоящее время, активно изучается клиническое значение полиморфизма генов, кодирующих ферменты биотрансформации, в частности изоферментов цитохрома Р-450 (СУРЖб, СУР2С9,
СУР2С19) и ферментов II фазы биотрансформации (К-ацетилтрансферазы, УДФ-глюкуронилтрансферазы, тиопуринметил-трансферазы, глутатион БЫ-Б-трансфера-зы и т.д.) [6]. В последние годы начато изучение влияния на фармакокинетику ЛС полиморфизма генов т.н. транспортеров ЛС: транспортеров органических анионов (ОАТР-С, ОАТ-1, ОАТ-3), транспортеров органических катионов (ОСТ-1) и гликопро-теина-Р (МБЯ!) [17, 19, 24]. Очевидно, что носительство функционально измененных в результате однонуклеотидных замен аллелей генов, кодирующих ферменты биотрансформации и транспортеры, может приводить к изменению концентраций ли-пофильных и гидрофильных ЛС, а, следовательно, и к изменению фармакологического ответа у пациентов [15, 17]. Клиническое значение аллельных вариантов генов, кодирующих ферменты биотрансформации и транспортеры, для проведения эффективной и безопасной фармакотерапии во
многом зависит от особенностей фармакокинетики липофильных и гидрофильных ЛС [20, 21, 22, 23].
«Судьбы» липофильных и гидрофильных лекарственных средств в организме
Липофильные ЛС, обычно, хорошо всасываются, однако, проникнув в энтероциты они могут вновь «выбрасываться» в просвет кишечника гликопротеином-Р. Все же попав в энтероциты, а затем и в гепатоциты липофильные ЛС подвергаются биотрансформации до гидрофильных метаболитов, которые либо попадают в системный кровоток, либо активно секретируются в желчь транспортерами органических анионов и катионов. Находясь в гепатоцитах, не успевшие метаболизироваться липофильные ЛС, также способны активно секретироваться в желчь с помощью гликопротеина-Р. «Обойдя» описанные процессы липофильные ЛС могут достигнуть системного кровотока, однако их проникновение в ткани заструднено функционированием гликопротеина-Р эн-дотелиоцитов кровеносных сосудов: ЛС, попав в эндотелиоцит, вновь «выбрасывается» гликопротеином-Р в просвет сосуда. Не ме-таболизировавшиеся липофильные ЛС способны активно секретироваться в проксимальных почечных канальцах в мочу глико-протеином-Р. Гидрофильные метаболиты ЛС легко фильтруются в почечных клубочках, и, кроме того, могут активно секретиро-ваться в проксимальных почечных канальцах в мочу транспортерами органических анионов и катионов [2, 3].
Гидрофильные ЛС плохо всасываются в кишечнике. Все же всосавшись, гидрофильные ЛС плохо проникают через мембраны гепатоцитов путем простой диффузии, поэтому они активно транспортируются в гепатоциты транспортерами органических анионов и катионов. В гепатоцитах,
гидрофильные ЛС слабо метаболизируют-ся, и, как правило, в неизмененном виде могут активно секретироваться в желчь также транспортерами органических анионов и катионов. Однако, достигнув системного кровотока, гидрофильные ЛС, плохо проникают в ткани, фильтруются в почечных клубочках, и, кроме того, могут активно се-кретироваться в проксимальных почечных канальцах в мочу транспортерами органических анионов и катионов [2, 3].
Изучение влияния полиморфизма генов, кодирующих ферменты биотрансформации и транспортеры, на фармакологический ответ
На первом этапе изучения клинического значения генетического полиморфизма необходимо найти и доказать наличие ас-
социации между носительством конкретного аллельного варианта того или иного гена и неблагоприятным фармакологическим ответом на определенное ЛС (развитие НЛР или недостаточная эффективность) [20]. В таблицах 3, 4 и 5 приводятся обнаруженные к настоящему времени ассоциации между носительством аллельных вариантов генов, кодирующих I и II фазы биотрансформации, транспортеры и неблагоприятными фармакологическими ответами.
При изучении полиморфизма генов ферментов биотрансформации и транспортеров ЛС, проводят определение концентрации ЛС в группах лиц, разделенных в зависимости от носительства того или иного аллельного варианта [27]. Как правило, это ЛС, для которых уже известно, что они являются субстратами для фермента биотрансформации или транспортера, поли-
Таблица 3
Ассоциации между носительством аллельных вариантов генов, кодирующих I фазу биотрансформации и неблагоприятными фармакологическими ответами
Ген
Аллельные
варианты
Изменение
активности
фермента
Лекарственные средств Изменение фармакологического ответа
Метопролол Бронхоспазм, гипотония, брадикар-дия, АУ-блокада, асистолия
Флекаинид Желудочковые тахиаритмии
Пропафенон Нейротоксичность, бронхоспазм
Фенформин Молочнокислый ацидоз
Пропафенон Нейротоксичность
Нортриптилин и другие трицикли-ческие антидепрессанты Гипотония, ажитация, сонливость
Галоперидол Экстрапирамидные расстройства
Дексфенфлу- раминА Тошнота, рвота, головная боль
СУР206
«Медленные» аллельные варианты: СУР2й6*3, СУР2Э6*4, СУР2й6*5, СУР2й6*6, СУР2Э6*7, СУР2й6*8, СУР2й6*9, СУР2й6*10, СУР2Э6*41
Снижение активности изофермента цитохрома Р-450 2Р6 (CYP2D6)
продолжение табл. 3
Ген Аллельные варианты Изменение активности фермента Лекарственные средств Изменение фармакологического ответа
0УР20в «Медленные» аллельные варианты: СУР2йв*3, СУР2йв*4, Снижение активности изофермента цитохрома Р-450 2Р6 (СУР2Р6) Симвастатин Повышение уровня трансаминаз, ми-алгии
СУР2йв*5, СУР2йв*в, СУР2йв*7, СУР2йв*8, Пергексилина малеатА Гепатотоксичность
СУР2йв*9, СУР2йв*10, СУР2йв*41 Прокаинамид Снижение риска развития волчаноч-ноподобного синдрома
Трамадол Недостаточное анальгетическое действие
Кодеин Недостаточное анальгетическое действие
Копии функциональных аллелей Повышение активности изофермента Миртазапин Гипотония
СУР2йв*1, СУР2йв*2 цитохрома Р-450 2Р6 (СУР2Р6) Трициклические антидепрессанты Отсутствие антиде-прессивного действия
Андидепрессантов из группы ингибиторов обратного захвата серотонина Отсутствие антиде-прессивного действия
Симвастатин Отсутствие гипол-пидемического действия
Ондансетрон Отсутствие протворвотного действия
СУР209 «Медленные» аллельные варианты: СУР2С9*2, СУР2С9*3 Снижение активности изофермента цитохрома Р-450 2С9 (СУР2С9) Непрямые антикоагулнты Кровотечения
НПВС Желудочно-кишечные кровотечения
окончание табл. 3
Ген Аллельные варианты Изменение активности фермента Лекарственные средств Изменение фармакологического ответа
СУР2С9 «Медленные» аллельные варианты: СУР2С9*2, СУР2С9*3 Снижение активности изофермента цитохрома Р-450 2С9 (СУР2С9) Пероральные ги-погликемические ЛС Гипогликемия
Лозартан Ослабление гипотензивного действия
Ирбесартан Усиление гипотензивного действия
Торсемид Увеличение экскреции калия, натрий, хлора. Угнетение экскреции мочевой кислоты.
СУР2С19 «Медленные» аллельные варианты: СУР2С19*2, СУР2С19*3 Снижение активности изофермента цитохрома Р-450 2С19 (СУР2С19) Ингибиторы протонного насоса Усиление антисекреторного действия
СУР2Вв «Медленные» аллельные варианты: СУР2Вв*5, СУР2Вв*в Снижение активности изофермента цитохрома Р-450 2В6 (СУР2В6) Циклофосфамид Нефротосичность
СУР3А4 «Медленные» аллельные варианты: А290в, СУР3А4*4 Снижение активности изофермента цитохрома Р-450 3А4 (СУР3А4) Аторвастатин, сим-вастатин Усиление гиполи-пидемического действия
ОРйв Авр971А!а, Сув24Агд, Агд88вН1э Снижение активности дигидропири-мидиндигидро-ге-назы(ОРРв) 5-фторурацил Нейротоксичность, кардиотосичность
ВСНЕ «Медленные» аллельные варианты: А2090 и некоторые другие аллельные варианты Снижение активности бутрилхолин-эстеразы (ВСНЕ) Суксаметоний (дитилин) Длительное апноэ
Примечание: А - препарат в России не зарегистрирован
Таблица 4
Ассоциации между носительством аллельных вариантов генов, кодирующих II фазу биотрансформации, и неблагоприятными фармакологическими ответами
Ген Аллельные варианты Изменение активности фермента Лекарственные средств Изменение фармакологического ответа
ивГ1А1 «Медленные» аллельные варианты: ивТ1А1*1В, ивТ1А1*28, ивТ1А1*в0 Снижение активности изофермента глюкуронил-транс-феразы 1А1 (иЭТ1А1) Иринотекан Гипербилирубине-мия, диспепсия
ЫАТ2 «Медленные» аллельные варианты: ЫАТ2*5, ЫАТ2*в, ЫАТ2*7, ЫАТ2*14 и др. (всего более Снижение активности ацетилтранс-феразы 2 (ЫАТ2) Изониазид Полиневриты
Сульфасалазин Диспепсия
20) Гидралазин Волчаночноподоб-ный синдром
Прокаинамид Волчаночноподоб-ный синдром
ТРМТ «Медленные» аллельные варианты: ТРМТ*2, ТРМТ*3, ТРМТ*8 Снижение активности тиопурин-ме-тилтранс-феразы (ТРМТ) 6-меркаптопурин, азатиоприн Миелотосичность
вэт Нулевые аллели Снижение активности глутатион-трансферазы 0БТТ1 Троглитазон Гепатотосичность
вБТМ1 Нулевые аллели Снижение активности глутатион-трансферазы 0БТМ1 Троглитазон Гепатотосичность
Р-пеницилламин Повышение эффективности терапии ревматодиного артрита
Таблица 5
Ассоциации между носительством аллельных вариантов генов, кодирующих транспортеры лекарственных средств, и неблагоприятными фармакологическими ответами
Ген Аллельные варианты Изменение активности транспортера Лекарственные средств Изменение фармакологического ответа
МйЯ1 С3435Т, в2677Г, в2677Л, С1236Т Снижение активности гликопроте-ина-Р Дигоксин Гликозидная интоксикация
Лоперамид Миоз (сужение зрачка)
Нортриптиллин Гипотония
Циклоспорин Нефротоксичность, нейротокичность
Ингибиторы протонного насоса Усиление антисекреторного действия
Антиконвульсанты Повышение эффективности терапии эпилепсии
Аторвастатин Усиление гиполипидемиче-ского действия
ОАТР-С ОАТР-С*1Ь, ОАТР-С*15, Т521С, -в11127А Снижение активности транспортера органических анионов С (ОАТР-С) Правастатин, аторвастатин, симва-статин Ослабление гипо-липидемического действия
морфизм гена которого изучается. На первом этапе в клинические испытания (КИ) включают небольшое количество здоровых добровольцев (12-30 человек), а ЛС применяется однократно, при этом анализируются не только фармакокинетические параметры, но и, если это возможно, фармако-динамические эффекты (например, АД — для антигипертензивных ЛС, уровень глюкозы в крови — для пероральных гипогли-кемических Л С и т.д.). Однако в случаях, если изучаемое ЛС вызывает фармакоди-намические эффекты только при длительном применении (статины) или только при наличии патологии (анальгетики), то ограничиваются анализом только их фармакокинетики. Уже на этом этапе могут быть найдены различия фармакокинетических параметров (клиренс, период полувыведе-ния, АиС и т.д.) у лиц, являющихся носи-
телями того или иного аллельного варианта изучаемого гена, по сравнению с теми, кто его не несет. В последующем, проводятся КИ, также с участием здоровых добровольцев, при этом ЛС применяется длительно. В этих КИ, как правило, изучается равновесная концентрация ЛС, регистрируются фармакодинамические эффекты в т.ч. и НЛР. После этого проводятся КИ с участием пациентов. Они также делятся в зависимости от носительства аллельных вариантов того или иного гена и получают ЛС в течение длительного времени. При этом иногда проводятся фармакокинетические исследования ЛС, как правило, укороченные (до 4-6 часов), однако чаще ограничиваются определением равновесной концентрации ЛС. В данных КИ, наряду с НЛР, изучается и эффективность ЛС в зависимости от генотипа.
Подобные рода КИ и стали основными источниками большинства данных по ассоциациям полиморфизма различных генов с изменениями фармакокинетики
и, как следствие, развитием НЛР или недостаточной эффективностью ЛС.
Кроме того, одним из способов изучения ассоциаций между НЛР и аллельными вариантами является изучение их частот в группах пациентов, у которых были зарегистрированы НЛР. Например, подобное исследование проводилось в Германии. ^Оойке и соавт. (2002) опросив 1200 немецких врачей, изучили генотип СУР2В6 у 26 пациентов с серьезными нежелательными реакциями метопролола (коллапс, асистолия, выраженная брадикардия, А-У блокады III степени) показали, что 38% из них были гомозиготами по функционально дефектным аллельным вариантам гена СУР2В6. Эта частота была в 5 раз выше по сравнению с пациентами, у которых не наблюдались серьезные НЛР при применении метопролола [31]. Однако количество подобного рода исследований ограничено.
Очевидно, что наиболее достоверно доказать ассоциацию между носительством аллельного варианта того или иного гена и неблагоприятным фармакологическим ответом можно только в мультицентровом КИ. Этот подход можно назвать фармакогенетикой с позиций доказательной медицины. Лишь небольшое количество подобных ассоциаций подтверждено в мультицентровых исследованиях. Кроме того, не секрет, что большинство проводимых в настоящее время мультицентровых КИ дополняются определением у пациентов аллельных вариантов различных генов. Если спонсором мультицентрового исследования являются государственные структуры, то, как правило, результаты анализа ассоциаций становятся известны широкой медицинской общественности. Однако большинство КИ финансируются крупными фармацевтическими компаниями, при
этом нет гарантий, что данные по найденным ассоциациям всегда публикуются [25].
После выявления и доказательства ассоциации между носительством аллельного варианта того или иного гена и неблагоприятным фармакологическим ответом, разрабатывают тактику фармакотерапии в зависимости от результатов фармакогенетиче-ского теста. После этого необходимо провести специальные КИ в которых сравнивались бы эффективность и безопасность ЛС при традиционном подходе и с учетом результатов фармакогенетического теста. Немаловажным аспектом является изучение и фармакоэкономического преимущества применения ЛС с учетом результатов фар-макогенетического теста.
Следует отметить, что основные принципы проведения фармакогенетических исследований изложены в специальных рекомендациях FDA, принятых в марте 2005 [16].
Перспективы внедрения в клиническую практику фармакогенетических исследований системы биотрансформации и транспортеров
Следует отметить, что к настоящему времени для большого числа аллельных вариантов различных генов данные по подобным ассоциациям, полученные в КИ, противоречивы или они получены только в единичных КИ. Так, в настоящее время проведено 8 КИ в которых изучалось влияние аллельного варианта С3435Т гена MDR1, кодирующего гли-копротеин-Р, на фармакокинетику дигокси-на. В 5 исследованиях показано, что уровень дигоксина в плазме крови выше у лиц с ТТ генотипом, в 2 КИ- у лиц с СС генотипом, и в 1 исследовании не найдено ассоциации между носительством аллельного варианта С3435Т и уровнем дигоксина в плазме крови [9]. Исключение составляют несколько генов ферментов биотрансформации, для которых фармакогенетические тесты уже раз-
работаны и внедрены в клиническую практику (таблица 4). Кроме того, не все ассоциации между носительством аллельного варианта того или иного гена и неблагоприятным фармакологическим ответом проверены в мультицентровых КИ. Этому есть объективные причины, такие как незаинтересованность фирм-спонсоров в подобных исследованиях или умышленно утаивание результатов. Такие исследования скорее являются исключением, чем правилом.
Очевидно, что фармакогенетический тест целесообразно внедрять в клиническую практику только если частота выявляемого аллельного варианта в популяции составляет более 1%. Однако, если носительство аллельного варианта ассоциируется с опасной для жизни НЛР, то такой тест необходимо использовать, даже если частота данного аллельного варианта менее 1%. Например, частота «медленных» аллельных вариантов гена, кодирующего тиопуринметилтрансфе-разу (ТРМТ) составляет 0,3%. При этом, в связи с тем, что носительство «медленных» аллельных вариантов гена ТРМТ ассоциируется с серьезными поражениями костного мозга при применении 6-меркаптопурина, выявление подобных генетических особенностей пациентов используются для индивидуализированного выбора режима дозирования данного ЛС, что значительно повышает безопасность проводимой терапии [25]. Однако, частота аллельных вариантов может значительно отличаться в различных этнических группах. Так, фармакогенетиче-ский тест может быть клинически значимым в регионах, в которых частота выявляемого аллельного варианта в этнических группах, проживающих на данной территории, высокая. В тоже время, внедрение того же фармакогенетического теста будет менее актуальным, если частота выявляемого аллельного варианта в этнических группах, проживающих на данной территории, наоборот низкая. Например, частота «медленных» аллельных вариантов СУР2С9*2 и
СУР2С9*3, носительство которых ассоциируется с высоким риском кровотечением при приеме варфарина, в европейских этнических группах составляет 11% и 7%, а в азиатских 0,1% и 3% соответственно [32]. Из этого следует, что перед внедрением в клиническую практику фармакогенетического теста в определенном регионе необходимо изучить частоту выявляемого аллельного варианта в этнических группах, проживающих в нем. Подобные исследования активно проводятся в различных странах и, на наш взгляд, особенно актуальны для многонациональных государств, таких как Россия. Так, в Воронеже проведено исследование частоты аллельных вариантов генов, кодирующих изоферменты цитохрома Р-450 и гликопро-теина-Р в этнической группе русских [14]. Нами изучалась частота «медленных» аллельных вариантов СУР2С9*2 и СУР2С9*3 в этнических группах Чукотского АО, а именно у чукчей, эвенов и русских. Оказалось, что частота «медленных» аллельных вариантов СУР2С9*2 и СУР2С9*3 у чукчей составляет 3% и 9%, эвенов — 3% и 7% и у русских — 7,4% и 6,6%, соответственно.
Важными характеристиками фармакоге-нетического теста являются значения чувствительности, специфичности, предсказательной ценности положительного (РРУ) и отрицательного результата (КРУ). При низких значениях этих показателей внедрение фармакогенетического теста окажется, скорее всего, экономически не оправданным. Кроме того, применение подобного фарма-когенетического теста может привести к тому, что у пациента не будет использовано высокоэффективное ЛС, которое может оказаться у него и высоко эффективным и безопасным, несмотря на результаты теста. Эта ситуация наиболее значима в случаях фармакотерапии злокачественных новообразований, ВИЧ-инфекции и других прогностически неблагоприятных заболеваниях [25]. Значения РРУ и КРУ некоторых фармакоге-нетических тестов представлены в таблице 6.
Таблица 6
Предсказательные ценности положительного и отрицательного результатов некоторых фармакогенетических тестов
Лекарственное средство Прогнозируемое изменение фармакологического эффекта Фармакогенетический тест PPV % NPV %
Трициклические антидепрессанты Гипотония, ажитация, сонливость Выявление «медленных» аллельных вариантов гена ОУР2Р6 63 80
Варфарин Кровотечения Выявление «медленных» аллельных вариантов гена ОУР2С9 16 97
й-пенецилламин Высокая эффективность при ревматоидном артрите Выявление нулевых аллелей гена 0БТМ1 30 87
Изониазид Полиневриты Выявление «медленных» аллельных вариантов гена ЫАТ2 24 94
Примечание: РРУ - предсказательная ценность положительного результата ЫРУ - предсказательная ценность отрицательного результата
Тактика применения ЛС в зависимости от результатов фармакогенетических тестов разработаны только для тех тестов, которые уже применяются в клинической практике (таблица 7).
Таблица 7
Фармакогенетические тесты, использующиеся в клинической практике для индивидуализации фармакотерапии
Лекарственные средства Показания к применению Фармакогенетический тест Тактика
Трастузумаб * (Херцептин) Рак молочной железы Выявление экспрессии НЕЯ2 в опухоли При выявление экспрессии НЕЯ2 в опухоли показано применение тра-стузумаба
6-меркаптопурин* Лимфобластный и мие-лобластный лейкозы Выявление «медленных» аллельных вариантов гена ТРМТ При выявлении гетерозиготного носительства «медленных» аллельных вариантов показано назначение 6-меркаптопу-рина в минимальной дозе (50 мг/м2/сутки); при выявлении гомозиготного носительства- воздержаться от применения 6-меркаптопурина.
Тиоридазин* Шизофрения, маниакально-депрессивный психоз Выявление «медленных» аллельных вариантов гена ОУР2йв Выявление «медленных» аллельных вариантов является противопоказанием для применения тиоридазина
окончание табл. 7
Лекарственные средства Показания к применению Фармакогенетический тест Тактика
Трициклические антидепресанты Депрессии Выявление «медленных» аллельных вариантов гена ОУР2йв При выявлении «медленных» аллельных вариантов необходимо начинать применение антидепрессантов с минимальных доз
Aтомоксетин * A (Страттера) Синдром гиперактивности и нарушения внима-нияу детей Выявление «медленных» аллельных вариантов гена ОУР2йв При выявлении «медленных» аллельных вариантов: допускается применение атомоксе-тина только под контролем терапевтического лекарственного мониторинга (концентрация атомоксетина в плазме крови); не допускаются комбинации с пароксе-тином, флуоксетином, хинидином
Пергексилина малеат ** A Стенокардия напряжения Выявление «медленных» аллельных вариантов гена ОУР2йв При выявлении «медленных» аллельных вариантов следует отказаться от применения пергексилина
Варфарин Профилактика и лечение тромбозов и тромбоэмболических осложнений Выявление «медленных» аллельных вариантов гена ОУР2О9 При выявлении гетерозиготного носительства «медленных» аллельных вариантов начинать терапию варфарином следует с дозы 2,5 мг/сутки, при выявлении гомозиготного носитель-ства - 1,25 мг/сутки
Сукцинилхолин (дитилин) Миорелаксация при проведении оперативных вмешательств Выявление «медленных» аллельных вариантов гена ВОНЕ При выявлении «медленных» аллельных вариантов следует отказаться от применения сукцинилхолина
Сульфасалазин Ревматоидный артрит, неспецифический язвенный колит Выявление «медленных» аллельных вариантов гена ЫЛТ2 При выявлении «медленных» аллельных вариантов поддерживающая доза сульфасалази-на не должна превышать 1,5 г/сутки.
Примечание: * - фармакогенетический тест одобрен FDA ** - фармакогенетический тест применяется только в Австралии и Новой Зеландии А - препарат в России не зарегистрирован
Экономические последствия внедрения фармакогенетических тестов в клиническую практику, в большинстве случаев рассчитаны лишь теоретически. Так, по подсчетам, сделанным в США, выявление «медленных» аллельных вариантов гена CYP2C19 для прогнозирования анти-секреторного эффекта ингибиторов протонного насоса и выбора их режима дозирования, может сохранить примерно 5000 долларов на каждые 100 протестированных пациентов из азиатских этнических групп [29]. Только для двух фарма-когенетических тестов продемонстрировано, что их применение приводит к снижению затрат на лечение. Это тесты, в которых выявляются «медленные» аллельные варианты гена CYP2C9 для прогнозирования кровотечений при применении варфарина и «медленные» аллельные варианты, а также функциональных аллелей гена CYP2D6 для прогнозирования НЛР и эффективности трициклини-ческих антидепрессантов [10]. Так, при сравнении стоимости лечения варфари-ном с использование выявления «медленных» аллельных вариантов гена CYP2C9 и без него, оказалось, что данный фармакогенетический тест позволяет снизить расходы на 4700 долларов на каждые 100 пациентов, пролеченных в течении 1 года [33].
Таким образом, существование ряда пока неразрешенных проблем связанных с фармакогенетикой является причиной того, что фармакогенетические тесты в клинической практике применяются крайне редко. По данным Gardiner S.J., Begg E.J. (2005) в Австралии и Новой Зеландии за 1 год проводится не больше 1000 тестов. При этом наиболее часто используются определение аллельных вариантов генов ТРМТ (400 тестов в год) и ВСНЕ (250 тестов в год). А определение «медленных» аллельных вариантов генов CYP2D6 и NAT2 за исследуемый год не
применялись ни разу [15]. В России фар-макогенетические тесты в клинической практике также редко используются. Их иногда выполняют в некоторых НИИ РАМН и крупных коммерческих медицинских центрах. Хотя, в России существует законодательная база для использования фармакокгенетических тестов в практическом здравоохранении. Так в приказе Минздрава №494 от 22.10.03 «О совершенствовании деятельности вра-чей-клинических фармакологов» говорится о том, что в крупных ЛПУ должны быть организованы специальные лаборатории фармакогенетики в которых будут проводиться подобные исследования, результаты которых должны использовать клиницисты для персонализированного подхода к выбору ЛС и его режима дозирования [5]. Однако, в приказе нет указаний на то, какие именно фармакогенетические тесты должны быть использованы и как они должны интерпретироваться. Кроме того, не указана техническая база подобной лаборатории (примерный перечень оборудования и расходных материалов). Поэтому пока, указанный приказ носит лишь декларативный характер. Серьезным препятствием к внедрению фармакогенене-тических тестов в клиническую практику является низкий уровень знаний в области клинической фармакогенетики у врачей и организаторов здравоохранения [8, 12].
Заключение
За последние несколько десятков лет фармакогенетика системы биотрансформации и транспортеров достигла серьезных успехов. Количество фармакогенетиче-ских исследований растет как снежный ком. В сети Internet даже существует постоянно обновляемый ресурс, на котором
собраны результаты всех проведенных фармакогенетических исследований: www.pharmgkb.org [27]. И в настоящее время уже нет никаких сомнений в том, что внедрение фармакогенетических тестов в клиническую практику, является реальным путем к персонализированной медицины, и, как следствие повышение эффективности и безопасности фармакотерапии [13, 30]. Уже разработан ряд фармако-генетических тестов, кроме того активно ведется разработка генетических микрочипов (microarray-technology), позволяющих выявлять одновременно целые серии мутантных аллелей, ответственных за изменение фармакологического ответа. Однако, темпы внедрения достижений фармакогенетики системы биотрансформации и транспортеров в реальную клиническую практику нельзя признать стреми -тельными. Предстоит еще решить ряд проблем, для того чтобы клиническая фармакогенетика стала прикладной наукой, а фармакогенетические тесты стали бы рутинными исследованиями в повседневной клинической практике.
Литература
1. Бочков Н.П. Генетические подходы к оценке безопасности и эффективности лекарственных средств. // Клинические исследования лекарственных средств в России; 2: 4-6, 2002.
2. Каркищенко Н.Н., Хоронько В.В., Сергеева Л.А. Каркищенко В.Н. Фармакокинетика. — Ростов-на-Дону: Феникс, 3S3 с., 2001.
3. Кукес В.Г. Метаболизм лекарственных средств: клинико-фармакологические аспекты. — М.:Реафарм, с. 113-120, 2004.
4. Ляхович В.В., Вавилин В.А., Гришанова А.Ю., Макарова С.И., Коваленко С.П. Фармакогенетика и современная медицина. // Вестник РАМН; 10:40-45, 2004.
5. Приказ Минздрава РФ от 22 октября 2003 г. N 494 «О совершенствовании деятельности врачей-клинических фармакологов». http://www.pharmvestnik.ru/ issues/0320/documents/0320_17.html
6. Середенин С.Б. Лекции по фармакогенетике. — М.: МИА, 303 с. 2004.
7. Сычев Д.А. Клиническая фармакогенетика. // В кн. Клиническая фармакология под ред. Кукеса В.Г. — М.: ГЭОТАР-МЕД, с. 154-167, 2004.
8. Сычев Д.А.., Кукес В.Г. Место фармакогенетики в преподавании клинической фармакологии. // В кн. Развитие образовательного в ММА им. И.М. Сеченова в связи с реализацией болонского процесса. Под ред. Литвицкого П.Ф., Денисова И.Н. Москва, с. 42-43, 2005.
9. Сычев Д.А., Игнатьев И.В., Раменская Г.В., Колхир С.В., Кукес В.Г. Значение полиморфизма гена MDR1, кодирующего гликопротеин-Р, для индивидуализации фармакотерапии. // Клиническая фармакология и терапия. 1: 92-96, 2005.
10. Chou W.H., Yan F.X., de Leon J., Barn-
hill J., Rogers T., Cronin M. Extension of a pilot study: impact from the
cytochrome P450 2D6 polymorphism on outcome and costs associated with severe mental illness. // J Clin Psychopharmacol. 20:246-251, 2000.
11. Evans WE, McLeod HL. Pharmacoge-nomics-drug disposition, drug targets, and side effects. // N Engl J Med. Feb 6;348(6):538-49. 2003.
12.Fruech F.W. Education in pharmacoge-nomics: closing the gap between possibility and realility. http://www.fda.gov/ cder/genomics/presentations.htm.
13. Huang S.M. Effect of pharmacogenetics and drug-drug interactions on exposure-response: what needs to be done. http://www.fda.gov/ cder/genomics/presentations.htm.
14. Gaikovitch E.A., Cascorbi I., Mrozikiewicz P.M. et al. Polymorphisms of drug-metab-
olizing enzymes CYP2C9, CYP2C19, CYP2D6, CYP1A1, NAT2 and of P-gly-coprotein in a Russian population. // Eur J Clin Pharmacol. Aug;59(4):303-12, 2003.
15. Gardiner S.J., Begg E.J. Pharmacoge-netic testing for drug metabolizing enzymes: is it happening in practice? // Pharmacogenet Genomics. May; 15(5): 365-9, 2005.
16. Guidance for industry. Pharmacoge-nomics data submissions. — FDA. March 2005.
17. Kalow W. Pharmacogenomics: historical perspective and current status. // Methods Mol Biol.;311:3-16, 2005.
18. Kewal J. Personalized Medicine // Current Opinion in Molecular Therapeutics. Basel: Current Drugs. 2002. Vol. 4 (6). P. 548—558 http://www.genomica.net/FAR-MACI/Genaissance.htm.
19. Kim R.B. Drugs as P-glycoprotein substrates, inhibitors, and inducers. // Drug Metab Rev;34:47-54, 2002.
20. Kirchheiner J., Fuhr U., Brockmoller J. Pharmacogenetics-based therapeutic recommendations — ready for clinical practice? // Nat Rev Drug Discov. Aug;4(8): 639-47, 2005.
21. Lindpaintner K. Pharmacogenetics and pharmacogenomics. // Methods Mol Med.;108:235-60, 2004.
22. McLeod H.L., Evans W.E. Pharmacogenomics: unlocking the human genome for better drug therapy. // Annu Rev Pharmacol Toxicol;41:101-121, 2001.
23. Meyer U.A. Pharmacogenetics and adverse drug reactions. // Lancet; 356:1667-1671, 2000.
24. Mizuno, Takuro Niwa, Yoshihisa Yotsumoto, Yuichi Sugiyama. Impact of Drug Transporter Studies on Drug Discovery and Development. // Pharmacol Rev 55:425-461, 2003.
25. Pharmacogenomics / edited by Rothstein M.A. — New Jersey: Willy-liss. 368p. 2003.
26. Silber B.M. //in «Pharmacogenomics», Ed. Kalow W., Meyer U., Tyndale R.F. New York, NY, USA: Marcel Dekker, 2001.
27. Thorn C.F., Klein T.E., Altman R.B. PharmGKB: The Pharmacogenetics and Pharmacogenomics Knowledge Base. // Methods Mol Biol.; 311:179-92, 2005.
28. Weber W.W. Pharmacogenetics. — Oxford: Oxford University Press, 1997.
29. Wedlund PJ. The CYP2C19 enzyme polymorphism. // Pharmacology; 61:174-83, 2000.
30. Weinshilboum R. Inheritance and drug response. // N Engl J Med; 348:529-537, 2003.
31. Wuttke H., Rau T., Heide R. et al. Increased frequency of cytochrome P450 2D6 poor metabolizers among patients with meto-prolol-associated adverse effects. // Clin Pharmacol Ther, Oct;72(4):429-37, 2002.
32. Xie H.G., Prasad H.C., Kim R.B., Stein
C.M. CYP2C9 allelic variants: ethnic distribution and functional significance // Adv Drug Deliv Rev;54:1257-1270, 2002.
33. You J.H., Chan F.W, Wong R.S., Cheng G. The potential clinical and economic outcomes of pharmacogenetics-oriented management of warfarin therapy — a decision analysis. // Thromb Haemost. Sep;92(3):590-7, 2004.
PHARMACOGENETICS OF SYSTEM OF BIOTRANSFORMATION AND DRUGS TRANSPORTERS: FROM THE THEORY TO PRACTICE V.G.Kukes, D.A.Sychev, G.V.Ramenskaja, I.V.Ignat’ev
Branch «Clinical pharmacology» of the RC BMT of RAMS, Mosccow Institute of clinical pharmacology FGU «NC ESMP», Mosccow
Key words: pharmacogenetics, biotransformation, cytochrome P-40, drug transporters.
On the basis of given literatures, and also results of own researches are stated modern representations about system of biotransformation and drugs transporters, and also about the factors influencing its activity. Questions of influence of genetic features of the person on activity of system of biotransformation and drugs transporters and their clinical value for optimization of pharmacotherapy are in detail covered. The basic stages of realization pharmacogenetics researches of system of biotransformation and drugs transporters are formulated. Problems of introduction in clinical practice pharmacogenetics researches of system of biotransformation and drugs transporters and a way of their decision are designated.
