Система цитохрома Р-450 отримала таку назву, тому що при тривалому застосуванні фенобарбіта.іу у печінкових кчітинах синтезується велика кількість пігменту червоного кольору. Коли на ці клітини впливали окисом вуглецю, гем-вмісний пігмент поглинав світло довжиною 450 нм.

Вперше наявність індивідуальних генетичних особливостей метаболізму ліків було доведено на прикладі метаболізму дебрізохіну (гіпотензивний засіб), а потім спартеїну (антиаритмічний препарат) цитохромом Р 450. Виявилось, що у 10% осіб білої раси швидкість метаболізму дебрізохіну знижена. Це пов'язано з рецесивною мутацією CYP2Б6, яка призводить до зниження активності ферменту. Крім того, виявилось, що ряд ліків може вплинути на цей метаболізм, активуючи “індуктори” чи пригнічуючи “інгібітори” його.

CYP 450 ферментативна система, добре відома група ферментів людини, які метаболізують ксенобіотики, розподіляються на три сім'ї CYP 1, CYP 2 та CYP 3. Щоб розрізняти одну родину від іншої додають літери та номери, упускаючи нумерацію 450.

Кожний CYP має різну здатність до метаболізму ксенобіотиків та ліків. Наприклад, CYP ЗА4 є, певно, найважливішим ферментом метаболізму, оскільки метаболізує найбільшу кількість ліків. Хоча цей клас ферментів нараховує понад 50 ферментів, 6 із них (CYP 1А2, CYP 2С9, CYP 2С19, CYP 2Б6, CYP ЗА4, CYP ЗА5) метаболізує 90% препаратів, серед яких найбільш важливі CYP ЗА4 та CYP 206.

Генетичний поліморфізм цих ферментів може змінювати очікувану відповідь на призначені препарати, включаючи бета-адреноблокатори та антидепресанти. CYP 450 можуть інгібуватися та індукуватися ліками, що призводить до клінічно значимих варіантів взаємодії, в тому числі, несприятливої чи неефективної відповіді. Взаємодія з варфарином, антидепресантами, протиепілептичними препаратами, статинами часто торкається ферментів CYP 450. Знання найбільш важливих варіантів взаємодії (а саме найсильніших індукторів та інгібіторів CYP 450) допомагає мінімізувати побічні реакції.

Ферменти CYP 450, крім детоксикації ксенобіотиків та метаболізму ліків, також необхідні для продукції холестерину, стероїдів, простацикліну і тромбоксану А2. Експресія ферментів відбувається переважно в печінці, в меншій мірі у кишечнику (що може знижувати біодоступність ліків), легенях, плаценті, нирках.

Один з 15 представників білої чи негроїдної рас може мати надмірну відповідь на бета-адреноблокатори (наприклад, метопролол) чи немати аналгетичного ефекту при застосування трамадолу. Це пов'язано з генетичним поліморфізмом продукції ферментів. Певний ген кодує певний фермент CYP 450. Кожна людина успадковує по одному алелю від кожного з батьків. Алелі отримали назву "wild type"- дикі, які найчастіше зустрічаються у загальній популяції, та "variant"- мінливі.

2. Генетичний поліморфізм цитохромів P450

На рівні генотипу виділяють нормальну незмінений алель “wild type”, та змінений внаслідок мутації – “variant type”. На рівні цілісного організму генотип проявляється фенотипом, що визначаються як генотип + зовнішнє середовище = фенотип. Вплив зовнішніх факторів може сприяти деякому відхиленню від генетичної активності, що частіше не перевищує 20-26%.

За швидкістю активності генотипів визначають:

· люди-гомозиготи (носії WW) - називаються швидкими метаболізаторами (extencive metabolizer, EM),

· гомозиготи, носії мутантного алелю (VV) — повільними метаболізаторами (poor metabolizer, РМ),

· гетерозиготи (WV) - проміжними метаболізаторами (intermediate metabolizer, ІМ),

· носії двох і більше ідентичних генів (дуплікація, ампліфікація генів) - називаються ультрашвидкими метаболізаторами (ultrarapid metabolizer, UM).

При низькій швидкості метаболізму ліків основними ферментами може спостерігатись його альтернативна утилізація іншим ферментом. У деяких випадках це призводить до появи токсичних сполук.

Екстенсивні (нормальні) метаболізатори отримали у спадок дві копії "wild type" алелей. Поліморфізм відбувається, коли "variant" алелі змінюють один чи два "wild type" алелей. "Variant" алель зазвичай кодує фермент CYP 450 з дефектними властивостями - знижена або відсутня активність ферменту. Особи з двома копіями "variant" алелей є "poor" (повільними) метаболізаторами, з одним "wild type" та одним " variant" алелем мають уповільнення ферментативної активності. Крім того, особи з багатократними (мульти) копіями "wild type" алелей мають надлишкову ферментативну активність. Цей фенотип назвали "ultrarapid" метаболізатори.

Поліморфізм ферментів CYP 450 відповідальний за певні особливості при лікуванні пацієнтів різних етнічних груп. Наприклад, 7% осіб білої раси та 2-7% осіб негроїдної раси є повільними метаболізаторами препаратів, залежних від активності CYP 2D6. Один з 5 азіатів є повільним метаболізатором ліків, залежних від CYP 2С19 (метаболізує фенітоїн, фенобарбітал, омепразол та ін.). Різниця у відповіді на ліки серед етнічних груп також може залежати від інших ферментативних систем метаболізму, переносників та рецепторів.

3. Поняття лікарської взаємодії

Багато лікарських взаємодій є результатом зміни активності ферментів метаболізму CYP 450. Неседативні Н1-гістаміноблокатори (терфенадин, астемізол) та прокінетик цизаприд були заборонені для продажу на фармацевтичному ринку США, оскільки пригнічення метаболізму інших препаратів призводило до життєво небезпечних порушень серцевого ритму. Блокатор кальцієвих каналів мебефраділ був заборонений у 1998 році, оскільки виявився сильним інгібітором ферментів і призводив до зростання токсичності кардіологічних препаратів.

Препарати взаємодіють з ферментами CYP 450 кількома шляхами:

· можуть метаболізуватися лише одним ферментом з родини CYP 450 (наприклад, метопролол - CYP 2D6)

· кількома ферментами (наприклад, варфарин - CYP 1А2, CYP 2D6, CYP ЗА4).

Інгібітори блокують активність одного чи більше ферментів CYP 450. Ступінь впливу інгібітора залежить від дози та здатності останнього зв'язуватися з відповідним ферментом. Наприклад, сертралін є помірним інгібітором CYP 2D6 у дозі 50 мг, при збільшенні дози до 200 мг переходить до категорії сильних інгібіторів даного ферменту. Інгібіція зазвичай проявляється одразу. На додачу, препарат може метаболізуватися та одночасно пригнічувати активність одного і того ж ферменту (наприклад, еритроміцин - CYP ЗА4) чи навпаки - може метаболізуватися одним ферментом, а інгібувати інший (наприклад, тербінафін). Препарати можуть бути поєднаними в лікарській практиці, щоб скористатися ефектом інгібїції і, таким чином, підвищити активність лікування. Наприклад. Рітонавір (інгібітор протеаз та сильний інгібітор CYP ЗА4) поєднують з лопінавіром, щоб підвищити рівень у плазмі крові пацієнтів з ВІЛ.

ІндукториCYP 450 активують систему ферментів CYP 450 за рахунок збільшення синтезу ферментів. На відміну від інгібіції, зазвичай необхідний деякий час для зростання активності ферментів, що синтезуються в МОС, який залежить від Т1/2 препарату-індуктора. Зменшення концентрації препаратів, що метаболізуються CYP 2С9, може відбуватися протягом 24 год, наприклад, після ініціювання ріфампіцину, який є індуктором з коротким Т'Л, однак на тлі фенобарбіталу, що має довший Т1/2, індукція відбувається протягом тижня.

Аутоіндукція - препарат може метаболізуватися тим же ферментом CYP 450, який сам і стимулює. Карбамазепін - сильний індуктор, спочатку призначається у низькій дозі, а далі доза наростає, оскільки через певний час його Т½; знижується.

Інформація щодо впливу препаратів на метаболізм CYP 450 представлена в інструкції та на сайті контролюючих організацій (FDA), остання вимагає подібні дані від виробників ліків, починаючи з 1997 року.

Стандартні дози можуть викликати несприятливі реакції, пов'язані зі зростанням концентрації ліків у крові, якщо пацієнт повільний "poor" метаболізатор чи приймає інгібітор CYP 450 разом з основним лікування. Несприятливі ефекти більш вірогідні, якщо препарат має «вузьке терапевтичне вікно» і його метаболізм залежить лише від одного ферменту.

Так, піковий рівень у крові симвастанину (виключно метаболізується CYP ЗА4) зростає у кілька разів у повільних метаболізаторів чи при поєднанні з сильним інгібітором даного ферменту (наприклад, верапамілом; нафазодоном), що підвищує ризик розвитку його токсичності - появам міопатії та рабдоміолізу.

Деякі ліки (трамадол, лозартан) є проліками, які перетворюються в активну фармакологічну форму лише після метаболізму. При поєднанні їх з індукторами CYP 450 виникає надмірний терапевтичний ефект чи навіть токсичний. Навпаки, інгібітори CYP 450 в комбінації з проліками чи у повільний метаболізаторів спричинять утворення незначної кількості активної речовини. Така ж ситуація може утворюватися при захворюваннях печінки (гепатити, цирози), якщо загальна кількість цитохромів в гепатоцитах зменшується, тому призначати проліки у цих хворих може бути недоцільною.

Для більшості індукторів спільною характеристикою є здатність розчинятися в ліпідах при фізіологічних значеннях рН, крім того, чим більше період напіввиведення (Т½) субстрату, тим більше він діє як індуктор.

Процес індукції можна розглянути на прикладі фенобарбіталу - класичний індуктор цитохрому Р 450. На тлі його застосування збільшується кількість мембран в ендоплазматичному ретикулумі гепатоцитів та швидкість включення амінокислот у білки, останнє сприяє пришвидшенню метаболізму субстратів та ліків у МОС. Загальна кількість цитохрому Р 450 може зрости у 25-50 разів, причому реакція відбувається дуже швидко - через 16 (максимум 44-48) годин.