P-глікопротеїн, транспортер ліків, який не слід залишати без уваги - Swiss Medical Review

резюме

Вступ

Мембранні транспортери, як і ферментативні системи, такі як цитохроми, є визначальними факторами долі наркотиків в організмі. P-глікопротеїн (P-gp) належить до сімейства ABC-транспортера (ATP-зв'язуюча касета) і, можливо, є одним з найважливіших транспортерів, що беруть участь у біодоступності ксенобіотиків у людей. Він обмежує всмоктування ліків із шлунково-кишкового тракту, сприяє їх виведенню з сечею та жовчю, але також відіграє роль захисного бар’єру для ЦНС та плода. За останні роки було виявлено кілька поліморфізмів гена MDR1 (Multi Drug Resistance). Цей огляд узагальнює міжетнічний розподіл цих поліморфізмів та їх вплив на фармакокінетику/фармакодинаміку лікарських засобів та ризики захворювань.

Опис та розташування

P-gp є продуктом гена MDR1, розташованого в хромосомній області 7q21 і складається з 28 екзонів, що кодують білок 1280 амінокислот (приблизно 170 кДа).

Генетична мінливість

P-gp демонструє велику міжособистісну мінливість виразу та функції, що має прямий вплив на системну доступність його субстратів. Ця мінливість частково зумовлена генетичним поліморфізмом, якому підданий ген MDR1.

На сьогоднішній день на гені MDR1 виявлено майже тридцять мутацій типу SNP (однонуклеотидний поліморфізм). Більшість з них є інтронічними або тихими і не змінюють амінокислотну послідовність білка. Перший систематичний скринінг гена MDR1 був проведений Hoffmeyer та співавт. у 2000 р. 3. 28 екзонів та промоторна область були ампліфіковані за допомогою ПЛР (полімеразної ланцюгової реакції) у 188 особин Кавказу. Таким чином було виявлено п'ятнадцять SNP, шість з яких розташовані в області кодування. Лише дев'ять з цих мутацій змінюють послідовність амінокислот P-gp. Найбільш досліджуваними мутаціями є G2677T/A, розташована в екзоні 21, у другому трансмембранному домені і призводить до зміни амінокислоти Ala для Ser або Thr, і тиха мутація C3435T, розташована на рівні l-екзону 26. . також вперше повідомили про зв'язок між генетичним поліморфізмом P-gp та рівнем його експресії в дванадцятипалій кишці у людини. Генотип 3435TT був пов'язаний з нижчою експресією транспортера, ніж генотипи CT і CC. Ця мутація піддається аутосомно-рецесивній передачі.

Вимірювання активності P-gp in vivo

Значні мінливості у частоті експресії генетичних поліморфізмів P-gp існують між популяціями різного етнічного походження, особливо для мутації C3435T (Таблиця 1). У кавказців та азіатів частота особин, гомозиготних за алелем С або Т, становить 25%, тоді як у африканців частота генотипу 3435TT становить трохи більше 6%. Були відзначені й інші мінливості, пов'язані з походженням: у популяції Східної Європи частота генотипів СС, КТ та ТТ відрізняється від частоти, виявленої в популяціях Західної Європи, із відповідно 42%, 41% та 17%, і у франкомовній популяції Квебеку частота генотипів CC, CT та TT становила 16%, 55% та 29%. 10-13

P-gp, поліморфізм та медикаментозне лікування

Варіабельність експресії P-gp, що виникає внаслідок поліморфізму гена MDR1, впливає на всмоктування та розподіл ліків. У осіб з низьким рівнем кишкового P-gp кількість поглиненого субстратного препарату буде більшою, і, отже, концентрація в плазмі крові буде вищою. Зміни плазмових концентрацій субстратів P-gp також можуть бути результатом взаємодії з індуктором або інгібітором.

Глікопротеїн несе в собі широкий спектр субстратів, що мають спільні гідрофобні, нейтральні або позитивно заряджені елементи та мають молекулярну масу від 200 до 1800 Да. Серед препаратів, що переносяться цим білком (табл. 2), є протипухлинні засоби, серцеві препарати, b-адреноблокатори, інгібітори ВІЛ-протеази, антибіотики, імунодепресанти та опіоїдні анальгетики. Можливо, існує взаємозв'язок між субстратами CYP3A4 та P-gp. Дійсно, більшість субстратів та інгібіторів P-gp також є CYP3A4. Ген CYP3A4 знаходиться в тій же хромосомі, що і ген MDR1, у положенні q22, і між цими двома генами може існувати можлива генетична зв'язок (корегуляція). В одному дослідженні також спостерігалася кореляція між поліморфізмом MDR1 C3435T та рівнем експресії CYP3A4 в кишечнику, проте дослідження все ще необхідні для підтвердження цієї гіпотези про те, що мутація C3435T пов'язана з будь-якою мутацією гена. CYP3A4 (табл. 2). 14.15

Фенітоїн - протисудомний засіб з нелінійною фармакокінетикою, який демонструє велику мінливу варіабельність. Через вузьке терапевтичне вікно важливо отримувати адекватні рівні плазми. Міжіндивідуальні відмінності можна багато в чому пояснити, з одного боку, генетичними поліморфізмами CYP2C9, завдяки яким фенітоїн метаболізується, а, з іншого боку, P-gp, субстратом якого він є. Генотип 3435CC справді частіше виявляється у пацієнтів з низьким рівнем фенітоїну. 18

Біодоступність антипротеаз залежить від їх транспорту P-gp в кишечнику. Однак транспортер експресується не тільки в кишечнику, але і в лімфоцитах, основному місці реплікації вірусу. Знижена концентрація внутрішньоклітинних препаратів знижує ефективність лікування. Це було продемонстровано в дослідженні Fellay et al. 19 Рівні P-gp у клітинах периферичної мононуклеарної крові нижчі у гомозиготних ТТ. Через шість місяців після початку лікування вони спостерігають більший приріст своїх клітин CD4, ніж особи з КТ або СС, препарат має більшу здатність проникати в клітини, інфіковані ВІЛ. З іншого боку, плазмові концентрації у цих самих гомозиготних осіб ТТ нижчі, можливо, через індукцію CYP3A4, відповідальної за метаболізм антипротеаз, або через компенсацію відсутності P-gp в кишечнику іншими транспортерами. Ця очевидна суперечність підкреслює складність інтерпретації вимірювань концентрації в плазмі або терапевтичного моніторингу лікарських засобів за допомогою антиретровірусних препаратів.

Приклад лікарської взаємодії

Дигоксин є субстратом для P-gp і не залежить від ферментативної системи CYP. Одночасний прийом із препаратом, який інгібує P-gp, може спричинити лікарську взаємодію, що проявляється підвищенням концентрації дигоксину у плазмі крові. Такий ефект спостерігався при застосуванні кларитроміцину. Збільшення концентрації дигоксину після пероральної дози 400 мг кларитроміцину на добу призвело до приблизно 70% збільшення концентрації дигоксину. Таким чином, коригування дози може знадобитися у пацієнтів на терапії дигоксином, які одночасно отримують інгібітор P-gp. 20

Під час одночасного прийому циклоспорину спостерігалось підвищення рівня інгібіторів HMG-Co редуктази (статинів) у плазмі крові, що може призвести до серйозних побічних ефектів на м’язи, спричинених цими ліпідними гіпоактивними засобами. Це збільшення рівнів у плазмі крові можна пояснити інгібуванням циклоспорином як P-gp, так і CYP3A4. Також можуть бути залучені інші перевізники. Дійсно, також спостерігалося збільшення системної доступності правастатину при застосуванні циклоспорину, однак цей статин лише слабо метаболізується CYP3A4 і, схоже, не є субстратом для P-gp. Ця взаємодія, ймовірно, спричинена інгібуванням іншого транспортера, cMOAT (канальцевий мультиспецифічний органічний аніонний транспортер). 21

Поліморфізм P-gp та хвороби

Хоча точна фізіологічна роль P-gp до кінця не зрозуміла, можливо, він запобігає накопиченню в організмі потенційно шкідливих речовин. Таким чином, генетичний поліморфізм, пов'язаний із мінливістю експресії P-gp, може сприяти можливої сприйнятливості або захисту від хвороб. Висока частота генотипу СС, що спостерігається у африканців, може, наприклад, запропонувати селективний захист від ендемічних шлунково-кишкових інфекцій, які мучать ці країни. Запропоновано інші приклади впливу генетичного поліморфізму P-gp на захворювання.

P-gp відіграє роль не тільки в результаті лікування СНІДу, але і в перебігу захворювання. Надмірна експресія P-gp може зменшити проникнення вірусу в Т-лімфоцити, впливаючи на злиття вірусу з клітинною мембраною. Одне дослідження показало, що функція P-gp лімфоцитів Т і В значно знижена у пацієнтів з ВІЛ + порівняно з контролем. Тому роль P-gp у захворюванні на СНІД та його лікування є складною. Клітини, що експресують високий рівень P-gp, можуть бути більш стійкими до зараження вірусом, але також знижують ефективність інгібіторів протеази. 22

Пухлина епітелію нирок

Генотип 3435TT, здається, є фактором ризику розвитку нирково-клітинної карциноми. Насправді у пацієнтів, які страждають нирково-клітинною карциномою, частота гомозигот ТТ була значно вищою, ніж у контрольній групі. 23 Висунута гіпотеза полягає в тому, що люди з нижчим вираженням ниркового P-gp були б менш захищеними від внутрішньоклітинного накопичення канцерогенних сполук у нирковій тканині. Однак експресія P-gp - не єдиний фактор, що визначає ризик розвитку нирково-клітинної карциноми. Наявність мутацій у кількох ферментах (NAT2, CYP1A), що беруть участь у детоксикації ксенобіотиків, також може бути пов'язано з підвищеним ризиком пухлини нирок. Однак ця гіпотеза залишається суперечливою. 24

Запальна хвороба кишечника

Точна етіологія запальних захворювань кишечника, таких як виразковий коліт або хвороба Крона, залишається незрозумілою. Існує кілька доказів того, що ендогенна кишкова флора може бути одним із факторів, що беруть участь у патогенезі запалення кишечника, і що порушення захисного клітинного бар’єру сприяє розвитку запального захворювання. Фізіологічна роль P-gp, беручи участь у кишковому бар’єрі, може полягати у запобіганні потраплянню бактеріальних токсинів у оболонку кишкової стінки та забезпеченні захисту від посиленої імунологічної реакції на ендогенну флору.

У групі із 149 хворих на виразковий виразковий коліт та 126 хворих на хворобу Крона було показано, що алель 3435T був значно частішим, ніж у контрольних. 25 Епідеміологічні дослідження виявили меншу частоту виразкового коліту в африканських популяціях, які, як відомо, мають меншу частоту аллелю Т. 26

Хвороба Паркінсона

У патогенезі хвороби Паркінсона, можливо, беруть участь як генетичні фактори, так і фактори навколишнього середовища. P-gp бере участь у гематоенцефалічному бар'єрі, і низька експресія транспортера може призвести до погіршення захисту мозку від нейротоксичних ксенобіотиків. Хоча статистично не значущі, результати одного дослідження показали вищу частоту генотипу 3435TT у пацієнтів із паркінсонічною хворобою, ніж у здорових людей. 27 Паркінсонічні синдроми, вторинні по відношенню до антидопамінергічних препаратів, таких як антипсихотики або травні моторні стимулятори (метоклопрамід, сульпірид), зумовлені їх проходженням через гематоенцефалічний бар’єр, оскільки ці препарати є дуже слабкими субстратами P-gp. Домперидон також є потужним антагоністом дофаміну, але лише у виняткових випадках викликає екстрапірамідні симптоми через поганий прохід через гематоенцефалічний бар'єр, причому P-gp відповідає за це вигнання з ЦНС. Таким чином, цілком можливо, що неврологічні небажані ефекти можуть виникнути у разі одночасного прийому з інгібітором P-gp. 28

Відкладення в мозку білка b-амілоїду, яке зазвичай відбувається під час старіння, прискорюється у людей з хворобою Альцгеймера. Суттєва зворотна кореляція між експресією P-gp та відкладенням β-амілоїдного білка була встановлена після розтину мозкової тканини. Отже, P-gp може брати участь у елімінації b-амілоїдного білка з мозку. 29

Висновок

Р-глікопротеїн - це трансмембранний білок, який бере участь у транспорті певних лікарських засобів та інших ксенобіотиків, головним чином у кишковому, нирковому, плацентарному бар’єрі та гематоенцефалічному мозку. Він схильний до генетичного поліморфізму, що спричиняє міжособистісну та міжетнічну мінливість у його діяльності. Цей поліморфізм може частково пояснити різницю в біодоступності певних лікарських засобів від однієї людини до іншої, що призводить до збільшення токсичності або до зниження ефективності лікування, а також, можливо, також сприйнятливості до деяких лікарських препаратів. Він пропонує потенційну мішень для лікарських взаємодій, а ідентифікація субстрату та рівень активності P-gp може бути корисним для прогнозування їх появи.

На сьогоднішній день жоден тест на фенотипізацію формально не підтверджений, проте дигоксин, однак, здається хорошим тестовим субстратом для оцінки активності P-gp in vivo. Що стосується тестів на генотипування, основна проблема полягає у кореляції, яка може бути встановлена між генотипом та фенотипом. Існує зв'язок між SNP 3435C/T та експресією P-gp, але, схоже, аналіз гаплотипів (зв'язок інших SNP з 3435) краще передбачить фенотип MDR1.