Tsütokroomid P 450 (EC 1.1.14 1) on heemi sisaldavate monooksügenaaside perekond, mis metaboliseerivad ksenobiootikume, sealhulgas narkootikume... Avatud sujuvas endoplasmaatilises retikulumis paiknevad rakud - D. Garfinkel, M. Klingenberg, 1958.

Tsütokroom P 450 (inglise keeles Cytochrome P 450, CYP) Nimi näitab, et see on värviline (P - inglise pigmendist). Süsinikmonooksiidiga seotud tsütokroom P 450 maksimaalne valguse neeldumine lainepikkusel 450 nm määras selle nime (T. Omura ja R. Sato 1964. aastal). CO ei ole seotud P 450 funktsiooniga. See lisatakse selleks, et hõlbustada P 450 sisalduse määramist neeldumisspektri intensiivsusest.

Termini "tsütokroom" kasutamist P 450 klassi hemoproteiinide suhtes ei saa lugeda edukaks, kuna tsütokroomide ülesanne on elektronide ülekanne, mitte monooksügenaasireaktsioonide katalüüs. Tsütokroom P-450 kuulub b-tüüpi tsütokroomide hulka. Hemi eelkäija on protoporfüriin IX.

Erinevate tsit. P 450 on vahemikus 44 kuni 60 k. Jah. Hemoproteiini monomeerid koosnevad ühest polüpeptiidahelast, mis sisaldab 45 kuni 55% mittepolaarseid aminohappejääke. Täielik aminohappejärjestus on loodud üle 150 tsit. Р 450. Kasutades röntgenkristallograafiat, saab tsitaadi kolmemõõtmelise struktuuri. P 450 P. putidalt. Valk sisaldab 414 aminohappejääki, M. m - 47 K. Jah, see on asümmeetriline prisma, mille alus on 3,0 nm ja küljed 5, 5 ja 6,0 nm.

Cit. P. putida P 450 sisaldab 4 paralleelset spiraalset piirkonda, heeliksite ja korratute struktuuride segu, mis on segatud paralleelsete beeta -struktuuridega. Heme asub kahe paralleelse spiraali vahel. Jäägid Arg-112, Arg-229 ja His-335 interakteeruvad heemi propioonrühmadega. Teised heemi ümbritsevad aminohapped on mittepolaarsed. Heme ei tule molekuli pinnale välja. Väikseim kaugus pinnast heemini on umbes 0,8 nm.

Kõikidel membraantsütokroomidel P 450 peptiidahela N-terminaalsel fragmendil on lühike hüdrofoobne piirkond, mis sisaldab 12 kuni 21 aminohappejääki. See toimib ankurpeptiidina ja sisaldab signaaljärjestust, mis vastutab valgu membraanile lisamise eest. Sellele järgneb peatumissignaali järjestus, mis peatab peptiidi liitumise fosfolipiidide kahekihilisse kihti.

Tsütokroomid P 450 puuduvad ainult kohustuslikes anaeroobsetes organismides. Kirjeldatud vähemalt 11 500? Cyt valgud. Tsütoplasmas on lahustunud P 450 bakterid ja arhea. Üleminekuga eukarüootsetele süsteemidele kaasnes P 450 lisamine membraanile. Kõik tsit. P 450 kõrgematest organismidest - membraanensüümid. Evolutsioonilises mõttes on kõige vanem bakteriaalne monooksügenaas.

Süsteem tsit. P 450 osaleb paljude endogeensete ja eksogeensete ühendite oksüdeerimises. Cit. P 450 -sõltuvad monooksügenaasid katalüüsivad erinevate ainete lõhustumist, osaledes elektronidoonoril ja molekulaarsel hapnikul. Selle reaktsiooni käigus kinnitatakse üks hapniku aatom substraadi külge ja teine ​​redutseeritakse veeks. Hapniku sidumissait on väga spetsiifiline, muundatud substraadi sidumissait on suhteliselt.

Tsütokroom P 450 perekonna ensüümid on mitmekesised ja erinevad: funktsioonide, ensümaatilise aktiivsuse tüüpide, aktiivsuse regulaatorite (inhibiitorid, induktiivpoolid) poolest. Eraldi isovormid (isosüümid) tsit. P-450-sid eristatakse teatud spetsiifilisusega ja igaüks neist on seotud suhteliselt väikese koguse ainete ainevahetusega.

Tsütokroom P 450 koos monooksügenaasi aktiivsusega võib avaldada oksüdaasi aktiivsust (A.I. Archakov jt), s.t katalüüsida vesiniku eemaldamist substraadist, kasutades vesiniku aktseptorina hapnikku ja redutseerides selle veeks või tekitades aktiivseid hapniku vorme superoksiidi ja hüdroksüülradikaalide kujul, vesinikperoksiid. P 450 avaldab peroksidaasi aktiivsust, kasutades oksüdatsioonireaktsioonides kosubstraatidena NADPH asemel orgaanilisi peroksiide või vesinikperoksiidi. On tõendeid selle kohta, et P 450 võib katalüüsida dioksügenaasireaktsioone ja viia oksüdeeritud ainesse kaks hapniku aatomit. Seega on P 450 iseloomulik tunnus selle funktsioonide paljusus, kuid peamine on monooksügenaas.

Cit. P-450 kodeerib geenide superperekond. Inimene tsitaadis Р-450, 57 geeni ja rohkem kui 59 pseudogeeni (mittefunktsionaalsed analoogid) struktuurigeenid mis on kaotanud võime valku kodeerida ja mida ei ekspresseerita rakus. Mõiste "pseudogeen" võeti esmakordselt kasutusele 1977.). Nebert (1987) töötas välja tsiteerimise klassifikatsiooni. P-450, mis põhineb erineval evolutsioonil ja nukleotiidide / aminohapete järjestuse homoloogial. Superperekond jaguneb 18 perekonnaks ja 43 alampereks. Geenide nomenklatuur tsit. Isiku P-450 on üksikasjalikult kirjeldatud.

Praegu on tuhandeid isovorme (isosüüme) tsit. R-450. Isovormid, milles on üle 40% kogu aminohapete koostisest, on ühendatud perekondadesse ja tähistatakse araabia numbritega (CYP 1, CYP 2, CYP 3 jne). Alampered on tähistatud ladina tähtedega ja ühendavad isovorme, mille aminohapete koostis on üle 55% (CYP 2 D, CYP 3 A jne). Alamperekonnas tähistatakse üksikuid isovorme ladina tähtede järel araabia numbritega (CYP 1 A 2 , CYP 2 D 6, CYP 3 A 4). Ksenobiootikum võib olla kahe või enama isovormi substraat. Erinevad isovormid on võimelised metaboliseerima ühte ainet selle molekuli erinevates osades

Cit. P 450 katalüüsib küllastunud rasvhapete (rasvhapete) ω-oksüdatsiooni, küllastumata rasvhapete peroksüdatsiooni. sest steroidhormoonide, sapphapete ja kolesterooli hüdroksüülimine, prostaglandiinide biosüntees (lokaliseeritud mitokondrites, tuumamembraanil). Tsütokroomid P 450 mikrosoomid osalevad ksenobiootikumide (ravimid, mürgid, narkootilised ained) metaboolses biotransformatsioonis. Perekondade I, II ja III isovormid osalevad ravimite metabolismis, millest peamised on IA 1, 1 A 2, 2 A 6, 2 B 6, 2 D 6, 2 C 9, 2 C 19, 2 E 1, ZA 4 ...

Tavalised indutseerijad Ensüümid Fenobarbitooli induktor Raskmetallid l Tsütokroom P 450 süsteem Induktiivravimid Antineoplastilised ravimid Metüülkolantreen Tsütokroom P 448 süsteem Epoksiidhüdrolaasid Glutatioon ja UDP Glükuronüültransferaasid GSH süntees Metallotiooniinid P-glükoproteiini induktor

Fenobarbitaal aktiveerib tsütosünteesi. P 450, UDP glükuronüültransferaas ja epoksiidhüdrolaas. Näiteks loomadel, kellele süstiti indutseerijat fenobarbitaali, suureneb ER -i membraanipind, mis ulatub 90% -ni kõigist rakumembraani struktuuridest, ja selle tulemusena ksenobiootikumide või toksiliste ainete neutraliseerimisel osalevate ensüümide hulga suurenemine. endogeense päritoluga ained. Samaaegne manustamine fenobarbitaal ja mõned ravimid, mis metaboliseeruvad tsit. P 450 viib viimase efektiivsuse vähenemiseni molekuli muundumise tõttu biotransformatsiooni käigus või nende kiire eemaldamise kehast.

Praegu on kirjeldatud üle 250 keemilise ühendi, mis indutseerivad mikrosomaalsete ensüümide indutseerimist. Monooksügenaasisüsteemide induktorid on jagatud kahte klassi. Esimese klassi esindajad (insektitsiidid, etanool jne) põhjustavad sileda endoplasmaatilise retikulumi väljendunud levikut hepatotsüütides ja tsütokroom P 450 aktiivsuse suurenemist. Teise klassi induktiivpoolide (PAH - polütsüklilised aromaatsed süsivesinikud) põhjustatud ainevahetuse stimuleerimine. : tetraklorodibensodioksiin, 3-metüülkollantreen, püreen jne ei kaasne sileda endoplasmaatilise retikulumi vohamisega, kuid samal ajal suureneb paljude biotransformatsiooni ensüümide aktiivsus märkimisväärselt. Enamiku ksenobiootikumide metabolismi intensiivistumine viib toksilisuse vähenemiseni .bromobenseen, sinepigaas jne

On kemikaale, mis võivad pärssida nii biotransformatsiooni 1. faasi ensüüme (tsütokroom P-450 isosüümid) kui ka biotransformatsiooni 2. faasi (N-atsetüültransferaas jne), samuti 3. faasi transportijaid (RATPase) . Ainevahetusensüümide aktiivsuse vähenemisega areneb kõrvalmõjud seotud nende ühendite pikaajalise ringlusega kehas. Transportijate pärssimine ja nende esilekutsumine võivad sõltuvalt selle vedaja funktsioonidest põhjustada ksenobiootikumide kontsentratsiooni muutusi vereplasmas (peamiselt tõusu).

Elektronide transpordiahelad EPR 1 ahel sisaldab: 1) tsütokroom P 450, omab sidumissaite 02 ja hüdrofoobse substraadi jaoks; 2) NADPH-tsütokroom P 450 reduktaas, mis sisaldab koensüüme FAD ja FMN; 3) NADPH + H + - doonor ē ja H + selles elektronide transpordiahelas; 4) O 2. 2 ahelasse kuuluvad: 1) tsütokroom P 450; 2) ensüüm NADH-tsütokroom b 5 reduktaas, mille koensüüm on FAD; 3) tsütokroom b 5 - hemoproteiin, mis kannab ē NADH -tsütokroom b 5 reduktaasilt tsütokroom P 450 -le; 4) NADH + H + - doonor ē ja H +; 5) O 2. Tsütokroom P 450 sisaldab substraadi molekulis ühte O 2 aatomit ja teine ​​väheneb koos H 2O moodustumisega, kuna ē ja H + on üle viidud NADPH + H + tsütokroom P osalusel. 450 reduktaasi (või NADH + H + -st, kasutades tsütokroom b 5 reduktaasi ja tsütokroom b 5).

Teine EPR elektronide transpordiahela korraldusskeem Elektronide ja prootonite allikas ahelas on NADPH + H +, mis moodustub glükoosi oksüdeerimise pentoosfosfaadi raja reaktsioonides. H + ja e- vaheaktseptor on flavoproteiin, mis sisaldab koensüümi FAD (tsütokroom P 450 reduktaas). Mikrosomaalse oksüdatsiooniahela viimane lüli on tsütokroom P 450, mis redutseerib hapniku veeks. Tsiteerimise töö. R-450 on seotud tsitaadi tööga. b-5, kus elektronide ja prootonite allikaks on glükolüüsil tekkinud NADH + H +. H + ja e- vaheaktseptor on flavoproteiin, mis sisaldab koensüümi FAD (tsütokroom b-5 reduktaas).

Näide RH - substraat tsit. R-450; nooled näitavad elektronide ülekandereaktsioone. Taastatud tsitri vorm. -b 5 oksüdeerib stearoüül-Co. А-monooksügenaas, mis kannab elektronid üle О₂. Üks О₂ aatom võtab 2 ¯ ja muundub vormi О²¯. Elektronidoonor on NADPH, mida oksüdeerib NADPH-tsüt. R-450 reduktaas. О²¯ interakteerub prootonitega, moodustades howa: О²¯ + 2 Н⁺ → Н₂О Teine hapniku toimik sisaldub substraadis RH, moodustades aine R-OH hüdroksüülrühma.

NADP-N-tsütokroom P-450 reduktaas on flavoproteiin. Üks mool ensüümi sisaldab ühte mooli flaviinmononukleotiidi (FMN) ja flaviinadeniindinukleotiidi (FAD). Kuna tsütokroom C võib toimida elektronide aktseptorina (kasutatakse mudelisüsteemides), nimetatakse seda ensüümi sageli NADP-tsütokroomreduktaasiks.

Substraadi hüdroksüülimise mehhanism tsütokroom P-450 osalusel Tinglikult on võimalik eristada 5 etappi: 1. oksüdeeruv aine (S) moodustab kompleksi tsütokroom P-450 oksüdeeritud vormiga; 2. toimub selle kompleksi taastamine elektroniga NADPH -st; 3. redutseeritud kompleks ühendub O 2 molekuliga; 4. O 2 kompleksis lisab veel ühe elektroni koos NADPH -ga; 5. kompleks laguneb, moodustades molekuli Н 2 О, tsütokroom P-450 oksüdeeritud vormi ja hüdroksüülitud substraadi (S-ОН).

Erinevalt mitokondriaalsest hingamisahelast ei kogune monoooksügenaasi ahel elektronide ülekande ajal energiat ATP kujul. Mikrosomaalne oksüdatsioon on vaba oksüdatsioon. Enamikul juhtudel vähendab võõrkehade hüdroksüülimine nende toksilisust. Siiski võib moodustada tsütotoksiliste, mutageensete ja kantserogeensete omadustega tooteid.

Tsütokroomid P-450 on membraanvalgud ja nende katalüütilise aktiivsuse uurimine nõuab monooksügenaasi süsteemi kompleksset rekonstrueerimist, kasutades redokspartnereid ja fosfolipiide. Lisaks isosüümid tsit. R-450 lülitatakse kiiresti välja. Elektrokeemiline analüüsimeetod on cyt aktiivsuse määramist oluliselt lihtsustanud. R-450. Esimesed tööd, mis olid pühendatud elektroodi kasutamisele elektronide doonorina cit. P-450 (CYP 3 A 4): Kuznetsov B. A., Mestechkina N. M., Izotov M. V., Karuzina I. I., Karjakin A. V., Archakov A. I. (1979) Biochemistry, 44, 1569-1574. Archakov A. I., Kuznetsov B. A., Izotov M. V., Karuzina I. I. (1981) Biophysics, 26, 352-354.

Praegu on elektroodidel välja töötatud elektrokeemilised biosensorisüsteemid, mis põhinevad elektroodil immobiliseeritud tsütokroomidel P-450. Elektrokatalüütilise reaktsiooni käivitavad elektroodid elektroodilt. See välistab vajaduse kasutada monoooksügenaasisüsteemi redokspartnereid ja NADPH redutseerimise ekvivalente. Immobiliseeritud tsit. Katalüütilise aktiivsuse määramine. R-450 viiakse läbi, registreerides katalüütilise voolu, mis tekib substraadi sisestamisel elektrokeemilisse süsteemi. Katalüütilise voolu registreerimine toimub voltampermeetria või amperomeetria abil ja võimaldab arvutada mitmeid ensümaatilise protsessi omadusi: Michaelis-Menteni konstant, elektrokeemiline katalüütiline konstant.

Katalüütilise voolu muutuse sõltuvus amp. P -450 3 A 4 (CYP 3 A 4) koos testosterooniga kontrollitud pingel E = -0,5 V (võrreldes Ag / Ag. Cl). Sisend näitab elektrokeemilise Km [testosterooni] arvutamist. (V.V. Shumyantseva jt, 2015)

Elektrokeemilistel tsütokroom P 450 sisaldavatel süsteemidel põhinevate biosensorite väljatöötamine võimaldab tuvastada substraate (ksenobiootikume), uurida ravimite mõju spetsiifiliste tsütokroom P 450 isovormide katalüütilisele aktiivsusele. Preparaadid CYP aktiivsuseks elektroodis / tsütokroom P 450 süsteemid.

Elektrokeemilise meetodi eelised tsütokroom P 450 -monooksügenaasisüsteemi uurimiseks 2) ei nõua monooksügenaasisüsteemi täielikku rekonstrueerimist (kõigi mikrosomaalse süsteemi komponentide ja tsütokroom P 450 katalüütilise tsükli redokspartnerite valkude kasutamine); 3) meetod on kõrge tundlikkusega ja võimaldab kasutada minimaalset kogust kallist ensüümi (kuni 10-12 µmol valku / elektroodi); 4) elektrokatalüüs ja ensümaatilise protsessi juhitavus elektrivoolu abil on ülitõhus; 5) on võimalik vältida tervete P 450 isovormide inaktiveerumist, kasutades elektroodi pinna erinevaid sünteetilisi modifikaatoreid.

Ksenobiootilise biotransformatsioonisüsteemi seisundi hindamise meetodid: 1) Kõrgefektiivne vedelikkromatograafia (HPLC). See võimaldab pärast ksenobiootikumi (ravimi) kasutuselevõttu analüüsida uriinis, veres, süljes ja muus bioloogilises materjalis leiduvaid analüüte. Testitava ravimi poolväärtusaja, näilise jaotusruumala, eliminatsiooni kliirensi ja muude uuritavate parameetrite määramiseks võib teha kineetilise analüüsi. Analüüt on mõõdetava proovi komponent või omadus. See mõiste hõlmab mis tahes elementi: ioon, ühend, aine, tegur, nakkusetekitaja, rakk, organell, aktiivsus (ensümaatiline, hormonaalne, immunoloogiline) või märk: olemasolu või puudumine, kontsentratsioon, aktiivsus, intensiivsus või muud omadused, mis tuleb kindlaks määrata. .. Kontseptsiooni koostas USA riiklik kliiniliste laborite standardite komitee (NCCLS, dokument NRSCL 8 -A). Meie riigis kasutatava termini lähedal "laboratoorsed näitajad", "parameetrid", "testid" jne.

2) PCR-RFLP analüüs polümorfismi ja geenide mutantsete vormide kohta tsit. R-450. W; CYP 1 A 2 restriktsioonifragmendi pikkuse polümorfismi (RFLP analüüs) analüüsi tulemused 2: 1 - molekulmassi marker; 2, 4, 6, 7, 8, 10 ja 11 - mutantne genotüüp - M (mutatsioon restriktsioonisaidil - piirangut ei toimu); 3 - mutatsioon puudub - metsiktüüpi genotüüp - 5 ja 9 - heterosügootne genotüüp - kõik fragmendid on olemas - H; 12 - negatiivne kontroll.

3) DNA kiibid Võimaldavad ühe proovi samaaegset määramist väga suurel hulgal polümorfisme. Suur hulk oligonukleotiidsonde asetatakse väga väikesele tahkele kiibile üksikute laikude kujul, millest igaüks tagab spetsiifilise hübridisatsiooni paljude erinevate geenide normaalsete ja mutantsete alleelidega. Enne hübridisatsiooni viidi läbi uuritava DNA mittespetsiifiline fluorestsentsmärgistamine. Proovi DNA -ga seondumisel sondiga tuvastatakse kiibil kiibi vastava piirkonna fluorestsentssignaal [Ivanov, Tereshin, Shcherbak, 2010]. Teades, milline alleel vastutab ühe või teise isosüümi tsit sünteesi eest. P-450, on võimalik kindlaks teha, millised ksenobiootikumid biotransformeeruvad ja millisel viisil.

4) Arvutiprogrammid ligandide interaktsiooni modelleerimiseks tsütokroomidega P 450 Substraadi ja ensüümi koostoime uurimiseks kasutatakse molekulaarse dokkimise ja molekulaarse dünaamika meetodeid. Molekulaarne dokkimine (või molekulaarne dokkimine) on molekulaarse modelleerimise tehnika, mis ennustab stabiilse kompleksi moodustamiseks ühe molekuli kõige soodsamat orientatsiooni ja positsiooni teise suhtes. Skoorimisfunktsioonide (inglise skoor) abil selgitatakse välja aktiivses keskuses oleva ligandi energeetiliselt kõige soodsamad konformatsioonid. Molekulaardünaamika on meetod, mille käigus jälgitakse interakteeruvate aatomite või osakeste süsteemi ajalist arengut, integreerides nende liikumisvõrrandid. Mängib olulist rolli (koos kristallograafia ja NMR -iga) valgu struktuuri määramisel ja selle omaduste selgitamisel. Kõige populaarsemad tarkvarapaketid bioloogiliste molekulide dünaamika modelleerimiseks on: AMBER, CHARMM (ja kaubanduslik versioon CHARMMm), GROMACS, GROMOS, Lammhs, HOOMD-blue, NAMD.

Koostoime kirjeldamisel ts. P-450 ja ligandide puhul hinnatakse ruumiliste ja energiafaktorite rolli, kuna nende tegurite panus erinevate tsit. P 450 on erinev. Väikese molekulmassiga ligandi ja tsit. P-450 in silico ja võimalike biotransformatsioonide prognoosid, tuleb arvesse võtta: § ensüümi reaktsioonivõimet, § ensüümi aktiivkeskuse struktuuri, § ligandi asukohta ja konformatsiooni ensüüm, § võimalus mitmel viisil siduda substraat ensüümi aktiivses keskuses (seondumine võib toimuda kaudselt läbi molekulide vee), § substraadile omane regiospetsiifiline reaktsioonivõime (see võib muutuda sõltuvalt substraadi poolt aktsepteeritud konformatsioonist) ), § ensüümi aktiivsest keskusest vabaneva toote afiinsus.

P-mine kutsus. regioonispetsiifiline, kui ühtsus. produkt (vea piires) moodustub üks kahest või enamast võimalikust regio-isomeerist. Regioisomeerid on isomeerid, mis on tekkinud substraatmolekulis leiduva ühe võimaliku reaktsioonikeskuse ühe transformatsiooni tulemusena. Kui rajooni toodetes on ülekaalus ainult üks isomeer, nimetatakse sellist ringkonda. regioselektiivne. Näide , asümmeetrilise elektrofiilse HBr lisamine asümmeetrilisele stüreenile С 6 Н 5 СН = СН 2 toimub regiospetsiifiliselt: kahest võimalikust liitumisproduktist moodustub ainult üks - С 6 Н 5 СНВr. CH3, kuid mitte C6H5CH2Br.

QSAR mudelid. Kvantitatiivsed struktuuri-aktiivsuse seosed (QSAR-lühend lühendist Quantitative Structure-Activity Relationships) võimaldavad ennustada nende omadusi, kirjeldades keemiliste ühendite struktuuri, sealhulgas luua koostoimeid väikese molekulmassiga ühendite tsütokroomidega ja nende biotransformatsiooni. Näiteks: 1) erinevate tsütokroomide substraatide klassifitseerimiseks kasutatakse kolmemõõtmelist QSAR -d, et hinnata ligandide (substraadid ja inhibiitorid) koostoimet tsütokroom -aktiivse keskuse (3 -D QSAR) meetoditega.

Superperekond tsit. Р-450 katalüüsib suurt hulka reaktsioone, mis läbivad erinevaid mehhanisme, seetõttu ei saa klassikalisi QSAR-meetodeid erinevatesse klassidesse kuuluvate ainete puhul õigesti rakendada. Iga üksiku ksenobiootikumi metaboliseeriva tsütokroomi jaoks on vaja koostada spetsiaalne QSAR -mudel, kasutades erinevaid kirjeldusi ja erinevaid matemaatilisi meetodeid.

Peamised tsütokroomid P 450, mis vastutavad ravimite metabolismi eest inimkehas, uuritud in silico, on tsütide alamperekond. P-450 3 A. Tsütokroom P 450 3A 4 on membraaniga seotud valk, mis asub endoplasmaatilises retikulumis. Molekulmass on 57299 D, esmane struktuur sisaldab 502 aminohappejääki. CYP 3 A 4 geen asub seitsmenda kromosoomi pikas õlas (7 q 22,1). 3A alamperekond on kõige rohkem väljendunud maksas ja soolestikus. Ligikaudu 2/3 maksa tsütokroomidest kuulub sellesse alamperekonda. Kaks tsit. P 450 FOR 4 ja 3 A 5 on kirjanduses üksikasjalikult kirjeldatud. Cit. P 450 3A 5 on noorukitel tavalisem, polümorfselt ekspresseeritud ja glükokortikoidide poolt mitte indutseeritud, erinevalt 3A 4. On veel üks embrüonaalselt ekspresseeritud isovorm - 3A 7 (moodustades 50% loote tsütokroomidest P 450).

Tsütokroom b 5 on hemoproteiin, mis osaleb elektronkandjana erinevates biokeemilistes redoksreaktsioonides. Mikrosomaalne tsütokroom b 5 molekul koosneb kahest domeenist - hüdrofiilne ja hüdrofoobne. Hüdrofiilne N -terminaalne piirkond asub ER -membraani pinnal, mis on moodustatud aminohappejääkidest 1-88, sisaldab heemi, mis on osa aktiivsest keskusest. Tsütokroom b 5 molekuli asukoha skemaatiline esitus membraanis.

Tsütokroom b 5 hüdrofoobne domeen on ankurdatud lipiidide kahekihilisse kihti (EPR või mitokondriaalne), spiraalselt, mis on moodustatud valgumolekuli C-otsa aminohappejääkidest (aminohappejäägid 89-133). Arvutimudelit kasutades näidati, et tsütokroom b 5 molekuli C-terminaalne piirkond moodustab silmuse ja tungib läbi ja läbi lipiidmembraani. Suurimat hüdrofoobsust täheldatakse silmuse keskosas, mis on sukeldatud membraani. Ensüümimolekuli C-terminaalne osa mängib olulist rolli membraani sisse lülitamisel, ensüümi orientatsioonil kahekihilises lipiidis ja funktsionaalse aktiivsuse tagamises.

Mitokondrite välismembraani tsütokroom b 5, võrreldes mikrosomaalsega, omab madalamat redokspotentsiaali, molekul on vastupidavam keemilisele ja termilisele denaturatsioonile, side apoproteiini ja heemi vahel on palju tugevam. Mitokondriaalses tsütokroom b 5 molekulis on tuvastatud kaks hüdrofoobset piirkonda. Esimene moodustub alaniin-18, isoleutsiin-32, leutsiin-36 ja leutsiin-47 jääkidest. Teine on isoleutsiin 25, fenüülalaniin-58, leutsiin-71 ja heem. Kasutades molekuli mutantseid vorme, näidati, et mõlemal hüdrofoobsel piirkonnal on suur tähtsus molekuli stabiilsuse säilitamisel. Neis aminohappejääkide puudumisel või asendamisel väheneb apoproteiini koosmõju heemiga.

Tsütokroom b 5 roll tsütokroom P-450 süsteemi isovormide katalüüsitud reaktsioonides. Tsit stimuleeriva toime võimalikud mehhanismid. b 5 isovormide kohta ts. P-450: elektroni otsene ülekanne monooksügenaasireaktsioonis ilma NADP tsütokroom P-450 reduktaasi vahendamiseta; tsütokroom b 5 teise elektroni kasutamisel monooksügenaasitsüklis tekib aktiivsemate hapnikuradikaalide moodustumine, millega omakorda kaasneb metaboliidi kiirem moodustumine;

tsit. b 5 suhtleb tsit. P-450 koos kahe hemoproteiini kompleksi moodustamisega ja sellele järgneva kahe elektroni ülekandmisega NADPH-lt tsütokroom P-450 reduktaasile. See suurendab aktiivse hapniku moodustumise kiirust ja välistab vajaduse tsütti korduva interaktsiooni järele. P-450 ja NADPH tsütokroom P-450 reduktaas; tsit. b 5 võib teostada tsütotsüütide allosteerilist stimuleerimist. P-450 ilma elektronide ülekandeta, näiteks katalüütilise tsükli teises etapis; tsütokroom b 5 võib terminaalseid oksügenaasi molekule kaitsta, mis ei ole seotud redoksreaktsioonidega, mis takistab selle hävitamist.

Mõju tsit. b 5 reaktsioonikiiruse muutumise, metaboliitide spektri ja reaktiivsete hapnikuühendite moodustumise kohta tsüt. R-450. cit. juuresolekul. b 5 kõige sagedamini suureneb enamiku endogeensete ühendite ja ksenobiootikumide ainevahetuse kiirus; tsite mõju. b 5 sama ühendi, näiteks androstenediooni biotransformatsiooni kohta, ei ole erinevatel loomaliikidel sama. Küülikutel tsüt b 5 juuresolekul, steroidi cyt metabolismi kiirus. P -450 2 B 5 suureneb ja koertel - tsit. R-450 2 В 11 väheneb;

tsit. b 5 erinevatel liikidel (inimene ja hamster) ei tohi muuta ühendi (nitrosamiin) oksüdatsioonikiirust ega mõjuda stimuleerivalt; tsite kättesaadavus. b 5 muudab metaboliitide spektrit, mis moodustub ühendi biotrinformatsiooni käigus sama tsütovormi abil. P-450, näiteks tetraklorobifenüül tsit. R-450 2 IN 1; cit. juuresolekul. b 5 väheneb reaktiivsete hapnikuliikide teke, mille ületootmine mõjutab negatiivselt keharakkude elutähtsat aktiivsust; bioloogiliselt aktiivsete ühendite (arahhidoonhape, leukotrieenid) metabolism toimub ainult tsit. b 5.

Tsütokroom b 5 mõju reaktsioonikiiruse muutumisele, metaboliitide spektrile ja reaktiivsete hapnikuliikide moodustumisele reaktsioonides, milles osalevad mitmesugused tsütomi isovormid. P-450 (fragment) Tsütokroom P-450 substraadi isovorm Reaktsioonikiiruse muutus P-450 1 A 1 tetraklorobifenüül 2 -kloor -1, 1 difluoroetiin -tetraklorobifenüül (2, 2 ", 5, 5" -ja 2, 3 ", 4", 5 -) tetraklorobifenüül (2, 3, 4, 4 -) 9 -antraldehüüd P -450 2 В 4 Tetranitrometaan Н - II - Aminopüriin P Androstendioon P Testosteroon ei muutu Reaktiivsete hapnikuühendite teke ↓ metanool, 7 -etoksükumariin 9 -antraldehüüd Muutused metaboliitide spektris P -450 1 A 2 - II - P -450 2 B 5 - II - ↓ PP muudatused ↓ muutused P muutused

NADH -tsütokroom b5 -reduktaas on flavoproteiin. See on kahe domeeniga valk, globaalne tsütosoolne domeen seob FAD-i, hüdrofoobne domeen (üks "saba") ankurdab valgu membraanis.

Drapkina O.M.

i> Akadeemik Ivaškin V.T.: - Oksana Mihhailovna, teil on võimalus rääkida oma sõnumiga „Tsütokroom P450 ja farmakokineetika ravimid". Palun!

Professor Drapkina O.M .:- Täna oli mul võimalus rääkida tsütokroom P450-st ja võimalikest ravimite koostoimetest. Ja põhimõtteliselt puudutan ma, kohe ütlen, prootonpumba inhibiitorite ja klopidogreeli koostoime küsimust. Sellel teemal on palju väljaandeid. Üldiselt pole kõik veel täiesti selge, kuid proovin esitada oma seisukoha selle probleemi kohta.

Niisiis, kui me räägime ravimite koostoimetest, siis saame või peame kõigepealt ilmselt määratlema, et ravimite koostoimed on ühe või mitme ravimi (ravimite) farmakoloogilise toime muutus koos nende samaaegse või järjestikuse kasutamisega.

Ja kuidas üldiselt saab kõik koostoimed elus jagada, nii ka ravimite koostoimed järgmisteks osadeks:

• sensibiliseeriv toime;
• lisatoiming;
• need hetked, mil toimub tegevuse summeerimine;
• ja mõjude võimendamine.

Kõik see kuulub sünergismi klassi, kui toimub ravimite sõbralik reaktsioon või antagonism.

Ravimite koostoimete tüübid jagunevad vastavalt kliinilisele farmakokineetikale ka järgmisteks osadeks:

- farmaatsia, mis tähendab mitmesuguseid koostoimeid väljaspool keha;

- farmakokineetika - see on ravimite ainete farmakokineetiliste omaduste muutus;

- farmakodünaamiline, kui ühes kasutatud ravimitest on muutusi.

Kõik ravimid, mida meie patsient kasutab ja mida me koos teiega kasutame, lähevad sama teed. Need on kaks faasi.

I faas on oksüdatsioonifaas. Ja just siin võtab tsütokroom P450 süsteem endale suure rolli või peamise rolli.

Ja II faas, mille puhul saab eristada ka mitmeid selliseid alamfaase, mis lõpevad metüülimise ja konjugatsiooniga slaidil esitatud erinevate ainetega.

Pean ütlema, et tsütokroom P450 süsteem on väga keeruline süsteem, see on mikrosomaalse oksüdatsiooni süsteem. Kui või tänu sellele süsteemile elame ja elame veel pikka aega ning püüame tagada, et meie patsiendid elaksid pikka aega, kuna see on peamine ravimite võõrutus- ja ainevahetusviis ning lisaks sellele peamine viis ja peamine võimalus muuta ained lahustuvaks ja eemaldada need kehast välja.

Peamine lokaliseerimine on maks, kuigi see süsteem on esindatud mõnes teises elundis. Ja nagu ma ütlesin, on peamine ülesanne teha keerulisi süsteeme, muuta ained vähem toksilisteks ja paremini lahustuvateks, et neid neerude kaudu eritada.

Püüan lühidalt illustreerida tsütokroom P450 toimimist. See on võimas süsteem. See on nii võimas, et suudab hapniku aatomi lahti rebida, s.t. O 2, jagage see kaheks elektroniks ja sisestage üks elektron ksenobiootikumi või preparaati, mis on halvasti lahustuv. Niisiis, meil on halvasti lahustuv aine või ksenobiootikum, seal on hapnik O 2 ja universaalne redutseerija NADP + H +. Seda H + on vaja ka täiendava prootoni saamiseks. Ja tsütokroom P450 süsteemi kaudu toimuva transformatsiooni tulemusena näeme, et selle reaktsiooni tulemusena moodustub vesi, oksüdeerunud redutseerija NADPH ja juba ksenobiootikum, millesse on põimitud prooton ja hapnikuelektron. Seda ksenobiootikat saab juba lahustuva ainena eritada.

Põhitöö selles suures perekonnas, mis koosneb erinevatest tsütokroom P450 isovormidest, muidugi langeb põhitöö CYP3A4 -le, see on peaaegu 34%. Kuid täna keskendun rohkem isovormile, mis vastutab 8% ainevahetuse eest ja prootonpumba inhibiitorile, enamasti metaboliseerub see ka tsütokroom ja selle isovorm CYP2C19. Seda metaboliseerib ka tsütokroom ja selle isovorm CYP2C19.

Selle omadused on sellised, et see moodustab veidi, vaid umbes 1% maksa tsütokroomide kogumist, samas kui, nagu on näidatud eelmisel slaidil, metaboliseerib see umbes 8% ravimitest. Seda iseloomustab geneetiline polümorfism ja selle metabolismi on uuritud peamiselt omeprasoolil, nii et kaks järgmist slaidi esindavad nad omeprasooli kineetikat ja muundamist. Seal uuriti töid teiste substraatidega, mis on sellel slaidil esitatud. Kuid meie kliiniku jaoks pakub muidugi kõige suuremat huvi varfariini metabolism, kuna selliseid kodade virvenduse, propranolooli ja prootonpumba inhibiitoritega patsiente on üha rohkem.

Seega võime öelda või olukorda simuleerida, et ravimite ja ravimite koostoimeid on kolm.

Esimene on see, kui ravim ja teine ​​ravim, mis on tsütokroomide indutseerija (näiteks fenobarbitaal), kiirendavad ainevahetust ja vähendavad sellel slaidil esmalt näidatud ravimi eluiga plasmas.

Teine olukord on see, kui inimene kasutab tsütokroomiinhibiitorit (näiteks fluorokinoloone) koos ravimi või ravimiga. See viib ainevahetuse aeglustumiseni ja vereplasma "elu" suurenemiseni.

Samuti on olukord, kus kaks ravimit metaboliseeritakse tsütokroom P450 CYP süsteemi ühes isovormis, ravim 1 ja ravim 2, ning sel juhul aeglustub mõlema ravimi metabolism. Just sellist skeemi kaalun täna suuremal määral.

Olen juba öelnud, et tsütokroom P450 CYP2C19, selle marker on omeprasool ja seetõttu on omeprasooli mõju tsütokroom P450 süsteemile väga hästi uuritud. On teada, et see pärsib, indutseerib ja metaboliseerib.

Omeprasooli on erinevat tüüpi. Me teame pöörlevat ja pööratavat. Kuid tegelikult, vaatamata paljudele väljaannetele, on pöörlevatel isomeeridel veidi erinevad omadused ja veidi erinev ainevahetus. Tsütokroom P450, nimelt CYP2C19 isovorm, vastutab nii omeprasooli metabolismi eest, mis on nii pöörlev kui ka pöörlev isomeer, mida me teame esomeprasoolina.

Nagu ma ütlesin, on geneetiliste polümorfismide panus oluline. See on umbes 3% elanikkonnast. See toob kaasa asjaolu, et omeprasooli kontsentratsioon vereplasmas suureneb ja seega, mida suurem on omeprasooli kontsentratsioon, seda suurem on ravimite koostoime oht, näiteks klopidogreeliga, mida metaboliseerib ka tsütokroom P450 süsteem. isovormi CYP2C19 abil.

Hiljutised uuringud on näidanud, et ägeda koronaarsündroomiga inimese elu võib sõltuda ka selle tsütokroomi aktiivsusest, seetõttu on tsütokroom P450 vähenenud metabolismiga inimestel prognoos raskem ja korduvate müokardiinfarktide stentitromboosi oht suurem. . Kaukaasia rassi puhul on see ligikaudu 2%ja selliseid aeglaseid metaboliseerijaid mongoloidides veidi rohkem.

Kui nüüd puudutada klopidogreeli farmakokineetikat, siis teame ka, et tegemist on mitteaktiivse ainega ja selleks, et muutuda klopidogreeli aktiivseks tioolderivaadiks, on vajalik, et klopidogreel jõuaks selle inaktiivse aine juurde maksa kaudu. CYP2C19 süsteem, muutudes vaheetapis 2 -oksoklopidogreeliks. Ja alles siis saab see tiooli derivaat pöördumatult seonduda trombotsüütide retseptoritega, ATP-indutseeritud.

Seega selgub, et klopidogreeli farmakodünaamiline koostoime, mida illustreeriti mitu slaidi varem, sõltub mitte ainult sama tsütokroom -isovormi laadimisest, vaid ka annusest. Mida suurem on näiteks omeprasooli või mõne muu prootonpumba inhibiitori annus, seda väiksem on vastavalt klopidogreeli aktiivse metaboliidi annus, seda suurem on neil patsientidel tromboosirisk.

Tekib küsimus: mida teha? Patsientidel on võimalik näiteks klopidogreeli mitte kasutada. Või tasub klopidogreel asendada aspiriiniga. Võite omeprasooli mitte kasutada või asendada omeprasooli teiste prootonpumba inhibiitoritega (PPI). Mulle tundub, et me vastame kahele esimesele küsimusele, eriti esimesele, eitavalt. Klopidogreeli on võimatu asendada või mitte kasutada, sest statistika näitab, et üha enam paigaldatakse stente, samuti on palju erinevate komplikatsioonidega südame isheemiatõbe. Seetõttu näitasid kõik andmed, siin on üks uuringutest - CURE uuring, et sellegipoolest vähendab kahekomponendilise trombotsüütide ravi (klopidogreel + aspiriin) kasutamine ägeda müokardiinfarkti tekke riski 31%. Samad või sarnased andmed olid ACAPRI uuringus, kui kohe alguses näidati, et klopidogreel on sama tõhus kui aspiriin.

Teine küsimus on, kas PPI -de ja aspiriini vahel on kliiniliselt oluline koostoime? Selgub, et 2011. aastal oli töö, mis näitas, et kliiniline koostoime on võimalik ka aspiriini ja prootonpumba inhibiitorite vahel. Ja see uuring näitas, et umbes 50 000 ägeda müokardiinfarktiga patsienti, kui nad võtsid PPI -sid, suurenes ägeda müokardiinfarkti risk 46%.

Ja lõpuks klopidogreel. Arvatakse, et eriti pärast ACAPRI uuringut on klopidogreel sama tõhus ja tundub olevat ohutum. Sellegipoolest seostatakse isegi seda veidi suuremat ohutust asjaoluga, et on oht mao- ja kaksteistsõrmiksoole haavandite tekkeks. Risk suureneb eriti klopidogreeli ja aspiriini kombineeritud kasutamisel, see on 7 korda suurem. Ja seega võivad API -d siin kindlasti aidata.

Prootonpumba inhibiitorite profülaktilise manustamise teostatavust on tõestatud paljudes uuringutes. Siin on ka statistika. PPI vähendab mittesteroidsete põletikuvastaste ravimite kasutamise taustal seedetrakti verejooksu 37%. Ja me näeme, et patsientidel väikesed aspiriini annused, mida me jämedalt öeldes kaetasime prootonpumba inhibiitoritega, vähendavad ka verejooksu riski keskmiselt umbes kolmandiku võrra.

Seega näitavad meile antud soovitused, et PPI -d (mitte omeprasool) on näidustatud patsientidele, kellel on koronaararterite stendid, kes saavad klopidogreeli ja kes on üle 65 -aastased, kellel on anamneesis peptiline haavand. on muid tegureid, mis suurendavad seedetrakti verejooksu riski. See on tegelikult see CRUSADE skaala, millest professor Zateištšikov täna rääkis. On tehtud palju metaanalüüse. Ja tegelikult, nüüd soovitustes, on see antud ka arsti soovile, millist PPI-d valida, kuid sellegipoolest näitavad sellel slaidil näidatud metaanalüüsid, et PPI-d vähendavad endiselt klopidogreeli aktiivsust ja vähemal määral. kraadi mõjutavad tsütokroom P450 CYP2C19, nimelt rabeprasooli ja pantoprasooli kineetikat.

Interaktsiooniefekti on täheldatud paljudes töödes. Olen neid kogunud mitu. Esimene - uuring, milles osales 26 patsienti, alguses oli see klopidogreel küllastusannuses koos lansoprasooliga, mille tulemusel vähenes klopidogreeli kontsentratsioon 13%.

Teine paljutõotav uuring - patsiendid (neid on juba 300), kellel on äge koronaarsündroom, pärast angioplastikat, klopidogreel koos pantoprasooliga - statistiliselt ebaoluline klopidogreeli toime vähenemine trombotsüütidele.

Lõpuks näitas retrospektiivne uuring enam kui 16 000 patsiendi kohta, kellele tehti angioplastika ja klopidogreel koos PPI -dega, samuti suurenenud risk kombineeritud tulemusnäitaja saavutamiseks.

Järgmine uuring on üsna kuulus uuring Ho ja kaasautorid, samuti retrospektiivne kohordiuuring ägeda koronaarsündroomiga patsientidel. Neid jälgiti 3 aastat. Nad said klopidogreeli 3 aastat. Suurenes suremus ja kordus ACS, s.t. müokardiinfarktiga patsientide rühmas, kes said PPI -sid koos klopidogreeliga, 25%.

Kanadas kinnitati ka neid andmeid. Rohkem kui 13 000 ACS -iga patsienti. Suremuse suurenemist täheldati klopidogreeli kasutamisel koos PPI -ga (see oli omeprasool) 40%võrra. Erandiks olid patsiendid, kes said rabeprasooli ja pantoprasooli, millel oli CYP2C19 -le väiksem mõju, samuti ei suurenenud suremus H2 -blokaatorite taustal.

Lisaks olid uuringud, mis näitasid muutusi trombotsüütide funktsioonis, trombotsüütide funktsiooni pärssimist, samal ajal kui klopidogreeli kasutati koos aspiriini ja seejärel lisati sellele kombinatsioonile omeprasool. Seega suurenes neil patsientidel, kes said omeprasooli, 7. päevaks trombotsüütide reaktsioonivõime märkimisväärselt. Seega on rabeprasool ja pantoprasool minu arvates need ravimid, mida peaksid kasutama patsiendid, kellel on kahekordne trombotsüütidevastane ravi.

Ja ka paar kinnitust. Sharara uuring, mille eesmärk oli näha, kas klopidogreel koos rabeprasooliga või klopidogreel koos esoprasooliga mõjutab trombotsüütidevastaseid omadusi. Selgus, et patsientide protsent, kelle vasoreaktiivsus muutus, oli klopidogreeli-omeprasooli rühmas suurem.

Ja järgmine uuring, viimane, millele ma keskendun. Teadlased otsustasid uurida rabeprasooli mõju klopidogreeli trombotsüütidevastastele omadustele. Me teame rabeprasooli kui ravimi parieeti, mida meie kliinilises praktikas hinnatakse. Hinnati trombotsüütide reaktsioonivõime indeksit. Ja kui nad vaatasid, selgus, et võrreldi rühma platseeboga, omeprasooliga ja rabeprasooliga, et muutusi ei toimunud, s.t. muutused ei ole statistiliselt olulised. Kui aga vaatasime ja hindasime patsiente, kes reageerisid klopidogreelravile hästi, selgus, et rabeprasooli rühmas oli see trombotsüütide reaktsioonivõime indeksi muutus peaaegu sama, mis platseebo puhul. Kuid omeprasoolis oli see 43,2%. Väike näitaja (-47,3% ja -43,2%), kuid sellel oli statistiliselt oluline omadus, mis näitas, et trombotsüütide reaktsioonivõime indeks oli omeprasooli rühmas tõepoolest muutunud.

Seega, kui patsient tuleb meie juurde kahekordse trombotsüütide raviga, siis tuleb kõigepealt hinnata mittesteroidsete põletikuvastaste ja trombotsüütidevastaste ravimite toime riski. Jagame nad kõrge riskiga, mõõduka riskiga ja madala riskiga patsientideks, kui riskitegureid pole. Nii suur risk. Keerukate haavandite ajalugu, mitmed riskifaktorid. Mõõdukas risk on vanus üle 65 aasta, mittesteroidsete põletikuvastaste ravimite suur annus.

Ja seega, võttes kokku kõik need soovitused, pakun välja sellise skeemi. PPI -d trombotsüütidevastaste ravimite võtmisel tahan veel kord öelda - rabeprasooli, parieeti, tuleks määrata kõigile patsientidele, kellel on esinenud haavandilisi tüsistusi, ilma verejooksuta, neile, kellel on esinenud seedetrakti verejooksu, ja neile, kes saavad praegu topelt trombotsüütide agregatsiooni. ravi, samaaegne antikoagulantravi ja sellel on üks riskitegureid, näiteks vanus, GCS -ravi või gastroösofageaalse reflukshaiguse ilmingud.

Mis on 21. sajandi patsient? Tegeleme peamiselt üle 65 -aastaste patsientidega. Ja milline see patsient on? See patsient on blokeerinud peaaegu kõik, mida saab ainult blokeerida. Kaltsiumikanali blokaatorite ja beetablokaatorite ning reniin-angiotensiin-aldosterooni süsteemi mõjutavate ainete abil blokeerisime vastavad retseptorid. Aspiriin ja klopidogreel on tsüklooksügenaas ja trombotsüüdid on samuti blokeeritud. Jumal hoidku, kui need patsiendid on endiselt rasvunud, ja hoidku jumal, kui ta kasutab ravimeid, mis alandavad orlistati (pankrease lipaasi inhibiitor) taset. Samuti on blokeeritud MMC-CoA reduktaas koos rosuvastatiiniga, metformiin on blokeeritud. Seetõttu võtab üle 50 patsiendi, kes tulevad meie juurde üle 6 -aastased, rohkem kui 5 ravimit. Seetõttu on ravimite koostoime siin paratamatu. Ja muidugi, sel juhul on parem valida ravim, mis ei sega või sekkub vähemal määral tsütokroom P450 töösse. Seetõttu võib selles voolus Scylla ja Charybdise vahel patsiendil, kellel on kahekordne trombotsüütidevastane ravi või isegi üks trombotsüütide ravi, ühelt poolt haavand ja verejooks, teiselt poolt aga koronaarsündmuste vähenemine, tõenäoliselt rabeprasool (pariet). abi. Tänan tähelepanu eest!

On võimatu ette kujutada oma elu ilma ravimiteta. Kui teil tekib peavalu või torke küljelt, haarame kohe oma lemmiktsitramooni või drotaveriini peale. Väga harva mõtleme sellele, mis juhtub meie kehas allaneelatud ravimitega ja kui ohutult need ravimid pärast põhifunktsiooni täitmist neutraliseeritakse ja organismist väljutatakse.

Nagu näitasid filogeneetilised uuringud, ilmnesid tsütokroomid P-450 elusorganismides rohkem kui kolm miljardit aastat tagasi.

P. Williams tegeles tsütokroomide struktuuri ja kuju uurimisega, tänu oma tööle dešifreeriti tsütokroom P450 isovormi 2C5 struktuur küülikul. Ettevõttes "Astex" jätkas ta tööd tsütokroomide uurimisel, kuid seekord inimestel. 2001. aastal dešifreeriti inimese tsitaadi 2C9 struktuur. Samuti andis ettevõte Astex teavet tsitaadi 3A4 struktuuri kohta, mis metaboliseerib paljusid kõikjal kasutatavaid ravimeid.

Niisiis, peamine organ, mis muudab lipofiilsed ravimid hüdrofiilseks metaboliidiks, on maks. Ravim siseneb hepatotsüütidesse aktiivse või passiivse transpordi teel, kus see tsütokroom P450 ensüümide toimel läbib mitmeid muutusi. ... Ainevahetusprotsess toimub kahes etapis. Esimeses faasis mängib peamist rolli MSH (tsütokroom P450), ravim siseneb oksüdatsiooni, hüdroksüülimise, hüdrolüüsi ja redutseerimise reaktsioonidesse. Kõik need tsitP450 perekonda kuuluvad ensüümid on monooksügenaasid, mis sisaldavad koensüümina rauda sisaldavat heemi. Hemirühm muudab hapniku aktiivseks vormiks. Esiteks hakkab raudaatom Fe³ +, seejärel hakkab tsütokroom siduma heemi kõrval asuvat substraati. Omakorda redutseeritakse raudraud raudseks ja seob hapniku molekuli. NADPH H + -ga elektronid kantakse üle, raua aatom oksüdeeritakse, redutseeritud Fe -aatom taandab seotud hapniku peroksiidiks. Hüdroksüülioon eraldatakse vaheproduktist, moodustades veemolekuli ja reaktiivse hapniku. Aktiveerunud hapniku aatom ründab substraadi CH-sidet ja moodustub hüdroksürühm. Kui reaktsiooniprodukt vabaneb, naaseb ensüüm oma algsesse olekusse. NADH H + osaleb reaktsioonis redutseerijana.

RH (substraat) + O2 + NADH H + -> ROH (toode) + H2O + NADP +.

Riis. 1. Substraadi hüdroksüülimise etapid tsütokroom P450 abil.

Nagu eespool mainitud, osaleb tsütokroom P450 alifaatse või aromaatse süsinikuaatomi hüdroksüülimise, oksüdeerunud rühma ülekande, isomerisatsiooni, N-hüdroksüülhalogeenimise, kaksiksideme epoksüdeerimise, heteroaatomite (S-, N-) hapnikuga varustamise reaktsioonides, kaksiksideme hävitamine jne. Oletame näiteks, et aniliini hüdroksüülimine ja selle muundamine n-aminofenooliks.

Tsütokroomid P450 on isovormide perekond. Spetsiifilist isovormi kodeerib eraldi geen. Praeguseks on inimestel teada 25 citP450. Neid jaotatakse elundite ja kudede rakkudes. Suurim tsitP450 kontsentratsioon on leitud maksarakkudes, hepatotsüütides. ...

Mõned ravimid on võimelised indutseerima tsütokroomide P450 tööd, kiirendades seeläbi võõrutust ja metaboliidid erituvad organismist kiiremini. Nende hulka kuuluvad näiteks fenoolbarbituraat. Selle pikaajaline kasutamine unerohuna suurendab ainevahetust ja vähendab järk-järgult uneaega.

Need ravimid aktiveerivad tsütokroomgeenide transkriptsiooni, neid toodetakse rohkem ja nad kasutavad paremini metaboliite.

Lisaks ei mõjuta tsütokroomide P450 induktsiooni mitte ainult ravimid, vaid ka stress, samuti teatud füüsilised mõjud.

Tsütokroom P450 indutseerimisel võivad olla ka negatiivsed tagajärjed, kuna see võib põhjustada ravimite koostoimeid. Näiteks ravimi ja greibimahla võtmine võib põhjustada kõrvaltoimeid ja vähendada ravimi efektiivsust.

Samuti võib tsütokroomi indutseerimine ühe ravimi poolt mõjutada teise ravimi metabolismi. Näitena võib tuua naistepunaga kokkupuutest tingitud ravimi taseme languse veres. See võib oluliselt halvendada patsiendi seisundit.

Ennetama soovimatud tagajärjed vaja on teadmisi citP450 isovormide indutseerijate ja inhibiitorite kohta.

Kahjuks esineb geneetilisi häireid ja defekte geenides, mis vastutavad tsütokroom P450 erinevate isovormide tootmise eest ja põhjustavad nende polüformismi.

Uuringud viidi läbi arütmiavastase ravimi sparteiiniga, mille käigus leiti, et mõnedel katsealustel ilmnesid kõrvaltoimed, nagu fotopsia, kahekordne nägemine, peavalu ja majutushäired. Selgub, et mõnedel isikutel ei metaboliseerunud sparteiin citP2D6 defekti tõttu.

Maksa metaboliitide detoksifitseerimiseks on kaks võimalust.

1. Võõrutusprotsesse rikkuv hepatotoksiline ravim põhjustab hepatotoksilisuse teket.
2. Kahjutu ravim metaboliseerub citR450 poolt reaktiivseks või potentsiaalselt toksiliseks metaboliidiks.

Näitena võib tuua suhteliselt kahjutu paratsetamooli. Liiga suur annus võib põhjustada tsentrilobulaarset nekroosi ja maksapuudulikkust.

Tsütokroom P450 väärtust ei saa üle hinnata. Tänu sellele ensüümsüsteemile täidab maks oma olulist võõrutusfunktsiooni. Tänu sellele metaboliseeruvad kõik ravimid, mida me võtame, ja erituvad organismist.

CitP450 perekonna ensüümide puudumine toob kaasa tõsiseid ja sageli pöördumatuid tagajärgi.

Bibliograafia:

1. Rice R.Kh., Gulyaeva L.F., Mürgiste ühendite bioloogiline mõju: loengukursus / Novosibirski osariigi ülikool. ülikool. Novosibirsk, 2003 .-- 208 lk.
2. Taganovitš A.D. Patoloogiline biokeemia / Taganovich A.D., Oletskiy E.I., Kotovich I.L. / Toimetaja Taganovich A.D. - M.: Kirjastus BINOM. 2013 - 448s .: Ill.
3. Roeder M.W / tsütokroom P450 ensüümid ja genotüübi juhitud ravimteraapia // Cur Mol. Ther. 2009 - 11. kd, N 1: lk.1 632-40.

Tsütokroom P450. Avastuse autorid M. Klingerberg ja D. Garfinkel leidsid, et seda ensüümi võib vastavalt proteesirühma keemilisele olemusele seostada i tüüpi tsütokroomidega. T. Omura ja R. Sato leidsid 1964. aastal, et redutseeritud hemoproteiini kompleksil süsinikmonooksiidiga on iseloomulik maksimum 450 nm juures, mis määras ensüümi nime. Sõna "tsütokroom" kasutamist P450 klassi hemoproteiinide suhtes ei saa siiski lugeda edukaks, kuna tsütokroomide ülesanne on elektronide ülekanne, mitte monooksügenaasireaktsioonide katalüüs. D. Nebertombi pakutud soovitustes P450 perekonna nomenklatuuri kohta on sõna "tsütokroom" mainitud ainult siis, kui dekodeeritakse CYP tähist (st tsütokroom З450), mida kasutatakse P450 geenide tähistamiseks.

Praegu on teada, et loomadel, taimedel, seentel ja bakteritel leidub üle 150 erineva P450. Ainult rangelt anaeroobsetel bakteritel puudub hemoproteiin. Prokarüootid sisaldavad lahustuvat P450. Üleminekuga eukarüootsetele süsteemidele kaasneb P450 lisamine membraanile, nagu pärmide ja seente puhul. Kõik kõrgemate organismide tsütokroomid P450 on membraanensüümid. Evolutsioonilises mõttes on kõige vanem bakteriaalne monooksügenaas

Evolutsiooniredeli vaheetapis on neerupealiste mitokondriaalne hüdroksülaasi süsteem. Sellel on kõik bakterites lahustuva süsteemi omadused ja see koosneb ka kolmest komponendist. Selle kaks komponenti-FAD-i sisaldav flavoproteiin (NADPH- või NADH-sõltuv reduktaas) ja mitteheemilist väävlit sisaldav valk (adrenodoksiin)-on vees lahustuvad ja paiknevad mitokondriaalses maatriksis; kolmas, P450, on membraanis . Tähelepanuväärne on mitokondriaalsete hemoproteiinide kõrge substraatspetsiifilisus, mis muudab selle süsteemi veelgi sarnasemaks bakteriaalse süsteemiga. Mitokondriaalsed tsütokroomid P450 osalevad peamiselt endogeensete substraatide oksüdeerimises.

Evolutsiooniredeli kõrgeimal astmel on maksa mikrosoomide monoooksügenaasisüsteem.

P450 -del on oluline roll paljude ühendite, nii endogeensete (steroidid, sapphapped, rasvhapped, prostaglandiinid, leukotrieenid, biogeensed amiinid) kui ka eksogeensete (ravimid, mürgid, tööstuslikud saasteained, pestitsiidid, kantserogeenid, mutageenid jne) oksüdeerimisel. jne), nimetatakse viimaseid ksenobiootikumideks.

Katalüüsitud reaktsioonide tüübi järgi võib P450 klassifitseerida väliste monooksügenaaside hulka. Elektronidoonorite (NAD (P) H) juuresolekul on P450 võimeline aktiveerima molekulaarset hapnikku, mille üks aatom lisatakse seejärel oksüdeeritud substraadi molekulisse ja teine ​​redutseeritakse veeks. "

R + AH + O L ROH + A + H O kus R on substraat, ROH on toode, AH on elektronidoonor.

Tsütokroom P450 poolt katalüüsitud oksügenaasireaktsioonid on väga erinevad. Üks levinumaid ksenobiootikumide oksüdatsioonireaktsioone on oksüdatiivne dealküülimisreaktsioon, millega kaasneb N-, O- või S-aatomite külge kinnitatud alküülrühma oksüdeerimine. Teine kõige levinum reaktsioon kuulub tsükliliste ühendite hüdroksüülimisreaktsioonidesse, mis hõlmavad aromaatsete, küllastunud ja heterotsükliliste süsivesinike hüdroksüülimist. P450 võib katalüüsida ka alifaatsete ühendite hüdroksüülimisreaktsioone, N-oksüdatsiooni, oksüdatiivset deaminatsiooni, aso- ja nitroühendite redutseerimisreaktsioone. Looduslike ühendite oksüdatsioonireaktsioonid hõlmavad küllastunud rasvhapete w-oksüdeerumist, steroidhormoonide, sapphapete ja kolesterooli hüdroksüülimist, prostaglandiinide biosünteesi, küllastumata rasvhapete peroksüdatsiooni.

Erinevalt teistest hemoproteiinidest, millel on tavaliselt ainult üks aktiivsus ja rakus rangelt määratletud funktsioon, võib P450 koos monooksügenaasi aktiivsusega avaldada ka oksüdaasi aktiivsust, tekitades reaktiivseid hapnikuühendeid superoksiidi ja hüdroksüülradikaalide ning vesinikperoksiidi kujul. Sellega seoses nimetatakse kirjanduses mõnikord P450 segafunktsiooniga oksüdaasiks. A.I. Archakov jt. leidis, et P450 võib toimida tõelise nelja elektroni oksüdaasina, tekitades hapniku molekulist ainult vett. P450 avaldab ka peroksüdaasi aktiivsust, kasutades kosubstraatidena oksüdatsioonireaktsioonis NAD (P) H asemel orgaanilisi peroksiide või vesinikperoksiidi. On tõendeid selle kohta, et P450 võib katalüüsida dioksügenaasi reaktsioone. Seega on P450 iseloomulik tunnus selle funktsioonide paljusus, kuid peamine on monooksügenaas. Joonisel fig. 1.32 näitab oksügenaasi ja oksüdaasi reaktsioonide üldist skeemi. Oksügenaasitsükli esimeses etapis (tsükkel a) seonduvad substraadid P450 oksüdeeritud vormiga, moodustades ensüümi-substraadi komplekse. Sel juhul võib sõltuvalt substraatidest ilmneda kolme tüüpi spektraalseid muutusi: I, II ja modifitseeritud II, mida iseloomustab diferentsiaalne neeldumisspekter teatud lainepikkustel maksimum ja miinimum. I tüüpi substraadid interakteeruvad peamiselt P450 madala keerutusega vormiga ja kuue koordineeritud madala keerutusega oleku raudaatom läheb üle viie koordineeritud kõrge keerutusega olekusse. I tüüpi komplekside moodustamisel on juhtiv roll mittepolaarsete substraatide hüdrofoobsel interaktsioonil ensüümi aktiivse saidiga. II tüüpi kompleksid tekivad substraadi aminorühma koosmõjul heemraua aatomiga, mis on kas kõrge või madala keerutusega. Sellisel juhul muutub kõrge tsentrifuugimisega rauavorm madala tsentrifuugiga vormiks. Sellistes kompleksides sisalduv heemraud on kuue koordineeritud olekus ja hapniku sidumise koha hõivab substraat lämmastik. Modifitseeritud II tüüpi spektrimuutused tulenevad substraadi hüdroksüülrühma ja raua suure keerutusega vormi interaktsioonist. I tüüpi substraatide ja P450 interaktsiooni kiirus on reeglina suurusjärgus kõrgem kui II tüübil. Monooksügenaasitsükli teises etapis väheneb P450-substraadi kompleks. Tsütokroom P450 redutseerimiseks mõeldud elektron pärineb NADPH-spetsiifilisest flavoproteiinist. Järgmistes etappides aktiveeritakse hapnik. Neid etappe iseloomustab P450 hüdroksü- ja peroksükomplekside järjestikune moodustumine. Hüdroksükompleks P450 on võimeline dissotsieeruma, vabastades superoksiidradikaale, millest dismutatsioonireaktsioonis (tsükkel b) tekib vesinikperoksiid. Oksükompleksi redutseerimine teise elektroniga viib kahe elektroniga redutseeritud peroksükompleksi moodustumiseni. Arvatakse, et see etapp on monooksügenaasi tsüklis piirav. Peroksükompleksi lagunemisel tekib vesinikperoksiid (tsükkel c) ja moodustub reaktiivne oksenoidi (FeO) osake, mis sisaldab raud-rauaga ligeeritud kuuelektronilist hapniku aatomit. Sellest osakesest pärineva hapniku aatomi saab üle kanda substraadi C -H sidemele ja lisada sellesse. Teise mehhanismina pakutakse välja hemerauale ligeeritud distaalse hapniku aatomi atsüülimise võimalus. Selle kompleksi lagunemine viib perhappe moodustumiseni P450 aktiivses keskuses. Pereshappe madal reaktsioonivõime nõuab substraadi molekuli täiendavat aktiveerimist. Oksenoidi kaheelektroniline redutseerimine viib hapniku molekulist vee moodustumiseni (tsükkel d). Tõenäoliselt puudub tsütokroom P450 poolt katalüüsitud reaktsioonide jaoks üks mehhanism.

Praeguseks on tuvastatud üle 160 erineva P450 kodeeriva geeni. Teave primaarse struktuuri, substraadi spetsiifilisuse, indutseeritavuse, lokaliseerimise kohta rakus, geenistruktuuri ja paljude muude omaduste kohta on esitatud Venemaa Meditsiiniteaduste Akadeemia biomeditsiinilise keemia instituudis loodud tsütokroom P450, andmebaasi (CPD) arvuti andmebaasis.

Molek. erinevate P450 -de mass on vahemikus 44 kuni 60 kDa. Hemoproteiini monomeerid koosnevad ühest polüpeptiidahelast, mis sisaldab 45 kuni 55% mittepolaarseid aminohappejääke. Pesuvahendi puudumisel eksisteerib tsütokroom molekulide agregaatide kujul. kaalub 300–700 kDa. Täielik aminohappejärjestus on loodud enam kui 150 tsütokroomile P450. Kõige paremini uuritud on küüliku maksamikrosoomidest eraldatud CYP2B4 ja CYP1A2, mis on indutseeritud vastavalt fenobarbitaali ja 3-metüülkoolantreeniga. CYP2B4 molekul koosneb 491 aminohappejäägist ja CYP1A2 molekul koosneb 516 aminohappejäägist. D. Ozols jt 1981. ja O. Goto jt. 1983. aastal, kui võrrelda CYP2 ja CYP1 perekondade hemoproteiinide esmast struktuuri, leiti 2 konservatiivset saiti