시토크롬 p450 특성 및 생물학적 역할. P450 시토크롬

폴루니나 T.E.

옥사나 미하일로브나 드랍키나

– 우리는 프로그램을 계속합니다. 산부인과에 대한 강의와 토론이 끝났고, 규정에 완전히 진입했기 때문에 벗어나지 않도록 노력하겠습니다. Tatyana Evgenievna Polunina 교수는 위장병학 섹션을 엽니다. "비알코올성 지방간 질환의 발병 및 치료에서 시토크롬 P450 계열의 역할"을 강의합니다.

타티아나 예브게니예브나 폴루니나, 교수, 의학박사:

– 사이토크롬 P450(CYP 450)은 인체에 있는 보편적인 효소의 큰 계열의 이름입니다. 시토크롬 P450은 내인성 화합물(스테로이드, 담즙산, 지방산, 프로스타글란딘, 류코트리엔, 생체 아민)뿐만 아니라 외인성 화합물(약물, 산업 오염, 살충제, 발암 물질 및 돌연변이 유발 물질)과 같은 수많은 화합물의 산화에 중요한 역할을 합니다. ), 후자를 생체이물질이라고 합니다.

이 슬라이드에서는 시토크롬 P450이 어디에 있는지 볼 수 있습니다. 그들은 간세포, 세포질에 위치합니다. 소포체는 위치의 기초입니다. 그리고 특히 인지질 이중층을 포함하는 지질막에는 여러 개의 연결된 구조가 있습니다. 이것은 철 단백질, 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드 및 산화환원효소를 포함하는 시토크롬이며, 이는 약물 대사 복합체와 위에 제시된 생체이물질에 포함되어 있습니다.

임상의가 의지하는 이 그룹의 가장 일반적인 대표자는 시토크롬 P452 AC, P450 2D, P450 2E1, P450 3A4입니다. 이 효소는 광범위한 대사 반응을 촉매하며 하나의 시토크롬은 서로 다른 화학 구조를 가진 여러 약물을 대사할 수 있습니다. 동일한 약물이 시토크롬 P450과 다른 기관에서 다른 효과를 나타냅니다. 그리고 특히 우리가 주목하는 가장 중요한 시토크롬은 시토크롬 P450 2E입니다. 시토크롬 P450 2E는 시토크롬 P450의 가장 중요한 동종효소로 저밀도 지단백질을 분해합니다.

현재 특정 시토크롬 P450 동종효소의 기질 특이성을 기반으로 하는 표현형 분석 방법이 개발되었을 뿐만 아니라 특정 효소의 활성과 대사가 마커 기질의 약동학 및 변화되지 않은 물질의 농도 변화에 의해 결정됩니다. 그리고 그 대사물. 그러나 해당 동종효소에 대한 유전자를 식별하여 시토크롬 P450 동종효소를 결정하는 것은 중합효소 연쇄 반응을 사용하여 수행됩니다. 이를 시토크롬 P450 동종효소 유전형 분석이라고 합니다.

이 슬라이드에서 우리는 간세포에서 소포체, 시토크롬 P450(50개 이상 포함)과 특정 시토크롬에서 분해되는 약물이 위치한 곳을 볼 수 있으며 어떤 경우에는 시토크롬과 결합하여 형성됩니다. 간세포를 손상시켜 동시에 스트레스와 사이토카인을 유발하는 소포; 종양 괴사 인자의 활성화를 유도하고, 특히 촉매 과정을 통해 나타나는 카스파제의 방출을 유발하는 인자입니다.

이후 질병학적 실체로 확인된 비알코올성 지방간 질환은 1980년부터 비알코올성 환자의 간에서 관찰된 것과 유사한 변화가 발견된 이후 비알코올성 지방간 질환(NAFLD)으로 불리기 시작했습니다. 알코올로 인한 손상.

비알코올성 지방간 질환의 자연사에는 진행하지 않고 무증상일 수 있는 초기 단계의 지방증과 끔찍한 영양 증상, 세포용해 증후군 및 소화불량 증상을 동반하는 지방간염이 포함됩니다. 섬유증이 발생하면 간경변증, 이후 문맥 고혈압 및 암종이 발생하는 다소 심각한 문제가 발생합니다.

저는 1894년에 Kiernan이 빔 구조로 구성된 특정 간 아키텍처를 제안했다는 사실에 주목하고 싶습니다. 다각형 간세포로 구성된 광선의 주변에는 담관, 문맥 및 동맥의 삼합체가 있습니다. 이 슬라이드는 정상적인 건강한 간과 간세포의 지방 침윤을 나타냅니다. 비알코올성 지방간 질환 발생의 첫 번째 단계 중 하나인 간 지방증은 이 다이어그램에 형태학적 형태로 표시되어 있습니다.

간 전체에 섬유 조직이 퍼지게 하는 염증 과정의 발달을 위한 다음 옵션은 지방간염과 그에 따른 문맥 고혈압의 발생과 함께 간경변증을 볼 수 있습니다. 대부분의 경우 이것은 비알코올성 지방간 질환의 발병 단계에서 이미 매우 명확하게 확립된 간의 미세결절성 간경변이며 문맥압 항진증, 식도 정맥류, 위, 전형적인 합병증을 동반합니다. 간경변증, 사망.

비알코올성 지방간염의 경우 가장 흔한 발달은 당뇨병, 비만과 같은 수반되는 질병과 가장 흔히 관련된 질병입니다. 환자의 경우 비알코올성 지방간염이 최대 75%까지 발생하며, 당뇨병과 비만이 복합되면 90%의 환자가 비알코올성 지방간 질환을 앓고 있다.

간은 의심할 여지없이 대사증후군의 영향을 받는 주요 표적 기관입니다. 인슐린 저항성은 간세포 지질 축적, 지방간, 비알코올성 지방간염 및 간경변의 기초가 되는 주요 특징입니다.

대사증후군에는 내당능 장애뿐만 아니라 이상지질혈증, 복부 내장 비만, 인슐린 저항성과 고인슐린혈증, 동맥 고혈압, 초기 죽상경화증, 지혈 장애, 고요산혈증, 안드로겐 과다증 등이 포함된다는 사실에 주목하고 싶습니다. 비알코올성 지방간 질환인 지방증은 대사증후군의 한 부분으로, 현재는 '죽음의 4중주'로 불렸던 5중주라고 말씀드리고 싶습니다.

이 슬라이드에 제시된 위험 요인은 국가마다 다를 수 있으며, 미국의 입장과 유럽의 입장은 약간 다릅니다. 그러나 그럼에도 불구하고 허리 둘레, 트리글리세리드 수치, 지단백질, 혈압, 특히 130/85, 포도당 수치는 대사 증후군 환자에서 모니터링해야 하는 지표입니다.

지질 대사와 관련된 질병에는 비알코올성 지방간 질환, 제2형 당뇨병, 관상동맥 간 질환, 고혈압이 있습니다.

발병 계획에서 지방 조직의 인슐린 저항성은 특히 중요합니다. 지방 생성의 증가, 즉 지방산 수준의 증가, 트리글리세리드 합성의 증가 및 지방 독성은 인슐린 저항성의 발달로 이어지며 이는 대사 기능 장애, 소포체의 스트레스로 이어집니다. 지방산, 특히 지단백질의 대사도 발생하며 염증이 활성화됩니다. 이들은 쿠퍼 세포와 성상 세포로, 매우 낮은 밀도의 지질 수준이 증가할 뿐만 아니라 의심할 여지없이 섬유증을 동반한 지방간염이 발생하고 간경변으로 진행되는 과정의 활성을 얻습니다. 간.

간세포 수준에서 지방산은 트리글리세리드로 에스테르화되어 저밀도 지단백질로 수출되는데, 이는 미토콘드리아, 퍼록시솜 및 마이크로솜의 산화와 관련된 정상 간세포의 상황입니다.

의심할 여지없이 여기에 제시된 인슐린 저항성 메커니즘에서 중요한 역할은 종양 괴사 인자, 자유 라디칼, 렙틴, 지방산 및 지방 분해 증가에 속하며 이는 지방산 흡수를 유도하여 β-를 위반합니다. 미토콘드리아의 지방산 산화 및 간세포의 지방산 축적.

사이토크롬 P450 4A11 및 P450 2E1의 유도는 지질 과산화를 유발하며, 이는 의심할 여지 없이 트리글리세리드 축적과 관련된 인자의 활성화로 이어집니다. 고인슐린혈증은 인슐린 저항성을 일으키는 주요 요인이다. 이는 또한 간세포에서 해당작용, 지방산 합성 및 중성지방 축적을 증가시킵니다.

다음 슬라이드는 미세소체 산화와 미토콘드리아 β-산화 사이의 상호작용 메커니즘을 보여줍니다. 미토콘드리아 Ω-산화와 미토콘드리아 β-산화는 소위 페록시솜 β-산화 수용체, 특히 퍼옥시솜 증식인자 활성화 수용체를 유발한다는 점에 유의하십시오. 이는 특정 단백질의 축적과 그에 따른 아세틸 조효소 A의 발현으로 이어지며, 이는 디카르복실산 지방산의 과부하로 이어지는 메커니즘을 축적하고 촉발합니다.

다음 슬라이드에서는 미토콘드리아 활성 산소종을 배경으로 지방간염과 섬유증이 형성되는 것을 볼 수 있습니다. 섬유증을 유발하는 핵심은 의심할 여지 없이 말론디알데히드의 축적이며, 이는 염증성 침윤물의 형성, 섬유증 및 성상 세포의 활성화를 초래합니다. 성상 세포는 종양 괴사 인자 및 변형 성장 인자와 같은 사이토카인의 유도를 유발합니다. 항산화 시스템이 고갈되면 미토콘드리아 활성 산소종인 Fas-legand가 방출되고 간세포 괴사가 발생하며 이후 섬유 조직이 발달하여 간경변 발병의 기초가 됩니다.

이 슬라이드는 간세포에 과도한 지질이 축적되는 다이어그램을 보여줍니다. 미토콘드리아 기능 장애 및 시토크롬 P450의 기능 장애는 지질 과산화의 활성화, 쿠퍼 세포, 염증성 사이토카인의 방출, 성상 세포의 활성화 및 세포 사멸을 유발하여 결과적으로 간세포 괴사가 발생합니다.

비알코올성 지방간 질환도 대사증후군의 일부이기 때문에 대사증후군은 매우 중요합니다. 그리고 저밀도 및 초저밀도 지단백질, 트리글리세리드(이것은 매우 중요함)의 수준이 증가하는 간세포뿐만 아니라 내피 세포에서도 마찬가지입니다. 내피 기능 장애가 발생하고 지질 과산화, 죽상 동맥 경화증에 영향을 미치는 물질의 축적, 급사 및 심장 마비와 관련된 순간도 촉발됩니다.

의심할 바 없이 유리지방산 수준의 증가는 지방세포와 관련이 있습니다. 그리고 특히 에스테르화된 콜레스테롤의 감소는 핵 수용체에 다양한 스트레스를 유발합니다. 그리고 소위 활성화된 퍼옥시솜 증식인자 수용체는 현재 특히 중요하며, 비만, 당뇨병, 비알코올성 지방간 질환을 연구하는 과학자들의 모든 관심이 집중되고 있습니다.

어떤 경우에는 단핵구(대식세포)가 염증 반응자(종양 괴사 인자, 인터루킨-6, 막 톨 유사 수용체, 유리 지방산)의 수준을 증가시켜 지방의 병리학적 효과와 관련된 사건을 유발하기도 합니다. 산.

인슐린 저항성을 평가하는 기준은 1985년부터 모든 사람에게 알려졌습니다. 이는 HOMA 지수(항상성 모델 평가)와 보다 현대적인 QUICKI 지수(Quantitave 인슐린 민감도)에 의해 결정됩니다. 인슐린 농도, 혈청 포도당 및 규범이 여기에 표시됩니다.

비알코올성 지방간 질환이 있는 모든 환자에게 간 생검이 필요한 것은 아니라는 점을 지적하고 싶습니다. 우리는 현재 간의 지방 침투 수준을 결정할 수 있는 포인트를 가지고 있습니다. 특히 이것은 섬유 테스트입니다.

비알코올성 지방간 질환을 진단하는 알고리즘에서는 특정 징후뿐만 아니라 알라닌 및 아스파르트 트랜스아미나제, 감마-글루타밀 트랜스펩티다제, 알칼리성 포스파타제 효소의 활성에도 주의를 기울이고, 알코올 섭취량에도 주의를 기울이고 있으며, 이전 동료들이 논의한 내용입니다. 물론 대사 증후군, 인슐린 저항성, 당뇨병과 같은 위험 요소에 주목하고 싶습니다. 이러한 상황을 교정하기 위해 치료법이 처방되며, 필요한 경우 간 생검이 처방됩니다. 의심할 여지없이 생검에 대한 절대적인 적응증이 필요합니다. 그리고 체질량 지수가 35와 40을 초과하면 수술 치료와 관련된 조치가 이미 수행되고 있습니다.

저는 다양한 약물(비스테로이드성 - 항염증성 글루코코르티코증, 스테로이드제, 테트라사이클린 항생제), 다양한 영양 요인(단식, 빠른 체중 감소, 외과적 개입, 대사 유전 요인 등)에 주목하고 싶습니다. 특히, 유전성 혈색소증, 각종 독극물) 및 기타 수반되는 질병. 이는 감별 진단에 매우 중요합니다.

지방증 단계에서는 비만, 인슐린저항성, 이상지질혈증의 치료가 중요하다. 지방간염 단계에서 가장 중요한 점은 산화 스트레스, 염증 및 섬유증의 제거입니다.

시토크롬 P450 2E의 과도한 유도는 자유 라디칼의 방출로 인해 간세포에 해로운 영향을 미칩니다. 필수 인지질은 항산화제 역할을 할 뿐만 아니라 M. Aleynik의 연구에서 볼 수 있듯이 시토크롬 2E1의 활성을 감소시키는 매우 중요한 요소로도 작용합니다. 일부 연구 결과는 필수 인지질의 도입이 시토크롬 P450 2E의 유도를 감소시킬 수 있음을 시사합니다(2004년 러시아 출처에서 Marina Viktorovna Mayevskaya와 함께 발표된 Vladimir Trofimovich Ivashkin의 연구).

성상 세포는 비알코올성 지방간 질환의 최종 단계 형성에 참여합니다. 그리고 실험실 실험에서는 CYP2E1 억제제를 사용하여 성상세포 활성화를 완전히 예방하면 간경변증의 발병을 예방할 수 있음이 입증되었습니다.

저는 러시아 작가 M. Aleynik뿐만 아니라 일본 작가 Akiyama도 알코올성 간 손상 모델을 바탕으로 2009년 "Hepatology" 저널에서 시토크롬 P450에 주목하고 있다는 사실에 주목하고 싶습니다. 2E, 아세틸-CoA 산화효소 및 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드 산화효소는 필수 인지질이 이 병리학에서 항염증, 항세포사멸 및 항섬유증 활성을 나타냅니다.

이는 시토크롬 P450 억제제, 특히 참조 약물인 "Essentiale"의 사용 가정에 대한 이론적 버전이며 시토크롬 P450 2E 및 그에 따른 P450 4A11의 억제에 가장 중요한 점입니다. 이는 지질 산화, 해당작용을 방지하고 지방산 합성을 감소시킵니다.

비알코올성 지방간 질환의 치료에는 인슐린 감작제, 항산화제, 간 보호제, 항균제 등의 약물이 사용됩니다.

하지만 저는 막 인지질에 주목하고 싶습니다. 그들은 세포막의 주요 지질 성분입니다. 인지질막의 손상은 세포용해증후군을 일으키고, 과도한 활성산소종은 마이크로솜의 γ-산화와 퍼옥시말의 β-산화를 기반으로 인지질막의 손상을 초래합니다. 따라서 인지질막이 손상되면 세포사멸이 발생하고, 이로 인해 섬유화가 시작되고 성상세포가 활성화됩니다.

간 구조의 손상은 막의 손상입니다. 필수 인지질 버전에서는 지질 대신 세포막을 복원하는 물질입니다. 간 구조를 회복하면 간 기능 회복이 가능합니다.

우리 환자들은 알코올성 지방간 질환, 알코올성 간염뿐만 아니라 기타 간 질환으로 고통받고 있다는 사실은 부인할 수 없는 사실입니다. E. Kunz(2008 논문)에 따르면 필수 인지질은 항섬유화 효과, 즉 담즙과 간세포 막을 안정화시키는 효과가 있다는 사실에 주목하고 싶습니다.

약리학적, 임상적 데이터를 바탕으로 2008년에 발표된 출판물입니다. 필수 인지질을 이용한 치료는 음주, 비만, 원인을 식별할 수 없는 경우에도 발생하는 다양한 원인의 지방간 질환의 증상을 크게 줄이고 제거하기 위해 선호되는 선택인 것으로 보입니다.

Essential에 대한 여러 연구가 있다는 점을 지적하고 싶습니다. 이 연구는 모든 사람에게 잘 알려져 있습니다. 하지만 당뇨병이 있어도 비알코올성 간질환 환자의 혈당, 당화혈색소, ​​혈청 콜레스테롤 수치를 정상화시켜주는 효과가 있다고 말씀드리고 싶습니다.

결론적으로, 알코올 남용 없이 지방이 축적되는 특징을 갖는 간 손상을 비알코올성 지방간 질환이라고 말하고 싶습니다. 위험 요인은 비만과 제2형 당뇨병이다. 비알코올성 지방간 질환의 발병기전에서는 시토크롬 P450 2E1의 과도한 활성이 특히 중요합니다. 질병 경과의 임상 변형 : 오른쪽 hypochondrium의 통증, 무성 영양 및 소화 불량 장애, 간비대. 그리고 우리의 진단 알고리즘은 알코올성, 의인성, 바이러스성 간 손상을 지속적으로 배제하는 데 기반을 두고 있습니다.

미세소체 산화는 다음과 관련된 일련의 반응입니다. 산소화효소그리고 나드프, 비극성 분자의 구성에 산소 원자가 도입되고 그 안에 친수성이 나타나고 반응성이 증가합니다.

반응 미세소체 산화소포체 막에 위치한 여러 효소에 의해 수행됩니다(이 경우 시험관 내에서이를 미세체막이라고 합니다.) 효소는 시토크롬 P 450으로 끝나는 짧은 사슬을 구성합니다.

미세소체 산화 반응에는 다음이 포함됩니다. 1단계 반응으로소수성 분자에 극성 특성을 부여하고/하거나 친수성을 증가시켜 2단계 반응에 참여하는 분자의 반응성을 향상시키려는 의도입니다. 산화 반응에서 친수성인 하이드록실, 카르복실, 티올 및 아미노 그룹의 형성 또는 방출이 발생합니다.

미세소체 산화효소는 평활 소포체에 위치하며 혼합 기능 산화효소(모노산소효소).

시토크롬 P450

미세소체 산화의 주요 단백질은 헤모단백질입니다. 시토크롬 P450.자연에는 이 단백질의 이소형이 최대 150개 있으며, 이는 약 3000개의 서로 다른 기질을 산화시킵니다. 서로 다른 시토크롬 P450 동형체의 비율은 유전적 특성에 따라 다릅니다. 일부 이소형은 생체이물질의 생체변환에 관여하는 반면 다른 동형은 내인성 화합물(스테로이드 호르몬, 프로스타글란딘, 지방산 등)을 대사하는 것으로 여겨집니다.

시토크롬 P450분자 산소와 상호 작용하고 기질 분자에 하나의 산소 원자를 포함하여 친수성의 출현 (증가)에 기여하고 다른 하나는 물 분자에 포함됩니다. 주요 반응은 다음과 같습니다.

• (N, O 또는 S 원자에서) 알킬기의 알데히드로의 산화 및 제거를 수반하는 산화적 탈알킬화,
• 지방족 또는 방향족 고리를 갖는 비극성 화합물의 산화(수산화),
• 알코올을 해당 알데히드로 산화시킵니다.

시토크롬 P 450의 작용은 두 가지 효소에 의해 보장됩니다.

• NADH-시토크롬 b 5 산화환원효소, 다음을 포함 일시적 유행,
• NADPH-시토크롬 P 450 산화환원효소, 다음을 포함 FMN그리고 일시적 유행.

미세소체 산화효소의 상대적 위치와 그 기능에 대한 계획

두 산화환원효소는 상응하는 환원당량으로부터 전자를 받아 시토크롬 P 450으로 전달합니다. 이전에 환원된 기질 분자에 부착된 이 단백질은 산소 분자에 결합합니다. 다른 전자를 받은 시토크롬 P 450은 첫 번째 산소 원자를 소수성 기질에 통합합니다(기질 산화). 동시에 두 번째 산소 원자가 물로 환원됩니다.

시토크롬 P450의 참여에 따른 기질의 수산화 반응 순서

미세소체 산화의 필수적인 특징은 유도하거나 억제하는 능력입니다. 프로세스 전력의 변화.

유도물질은 시토크롬 P 450의 합성과 해당 mRNA의 전사를 활성화하는 물질입니다. 그들은

1. 넓은 스펙트럼시토크롬 P 450, NADPH-시토크롬 P 450 산화환원효소 및 글루쿠로닐 트랜스퍼라제의 합성을 자극하는 능력을 갖는 작용. 고전적인 대표자는 바르비투르산 유도체입니다. 바르비투르산염,이 그룹에는 다음도 포함됩니다. 디아제팜, 카바마제핀, 리팜피신등등

2. 좁은 스펙트럼그리고 행동, 즉 시토크롬 P 450 형태 중 하나 인 방향족 다환 탄화수소 ( 메틸콜란트렌, 스피로노락톤), 에탄올.

예를 들어, 에탄올에탄올, 니트로사민, 파라세타몰 등의 대사에 관여하는 P 450 2E1 이소형(알코올 산화효소)의 합성을 자극합니다.
글루코코르티코이드 P 450 3A 이소형을 유도합니다.

미세소체 산화 억제제는 시토크롬 또는 헴철의 단백질 부분에 결합합니다. 그들은 다음과 같이 나뉩니다:

1. 거꾸로 할 수 있는

• 직접행위- 일산화탄소 ( 콜로라도), 항산화제,
• 간접적인행위, 즉. 시토크롬 P 450과 복합체를 형성하는 대사 중간 생성물을 통한 영향 - 에리스로마이신.

2. 뒤집을 수 없는억제제 – 알로푸리놀, 아미나진, 프로게스테론, 구두 피임약, 테투람, 플루오로우라실,

1상 반응 평가

미세소체 산화는 다음과 같은 방법으로 평가할 수 있습니다.

• 생검 후 미세소체 효소 활성 측정,
• 약물의 약동학에 대해,
• 대사 마커를 사용하여( 안티피린 테스트).

안티피린 테스트

대상자는 아침 공복에 복용한다. 아미도피린 6 mg/kg 체중의 비율로. 소변은 각각 1~6시간, 6~12시간, 12~24시간, 45~48시간 간격으로 4회 수집됩니다. 소변량을 측정합니다. 늦어도 24시간 이내에 소변을 원심분리하거나 여과합니다. 다음으로 소변 내 4-아미노안티피린과 그 대사물질인 N-아세틸-4-아미노안티피린의 농도를 검사합니다.

시토크롬 P450

사이토크롬 P-450(CYP-450) 슈퍼패밀리는 미세소체 산화를 담당하며 약물 대사뿐만 아니라 스테로이드 호르몬, 콜레스테롤 및 기타 물질의 합성에도 참여하는 많은 이소형(1000개 이상)을 가진 효소 그룹입니다. 물질.

가장 많은 양의 시토크롬은 간세포뿐만 아니라 장, 신장, 폐, 뇌, 심장과 같은 기관에서 발견됩니다. 뉴클레오티드와 아미노산 서열의 상동성에 기초하여 시토크롬 동종효소는 계열로 나뉘며, 이는 다시 하위 계열로 나뉩니다. 다양한 계열의 대표자는 기질 특이성과 활동 조절자(유도제 및 억제제)가 다릅니다. 가족의 개별 ​​구성원은 "교차" 특이성과 "교차" 유발인자 및 억제제를 가질 수 있습니다. 따라서 항바이러스제인 리토나비르는 7가지 효소(CYP1A1, CYP2A6, CYP2C9, CYP2C19, CYP2D6, CYP2E1, CYP3A4)에 의해 대사되고, 시메티딘은 4가지 효소(CYP1A2, CYP2C9, CYP2D6, CYP3A4)를 억제하는 것으로 나타났다. 약물의 생체변환에 가장 중요한 시토크롬은 CYP1A1, CYP2A2, CYP2C9, CYP2C19, CYP2D6, CYP2E1, CYP3A4, CYP3A5입니다. 약물 대사에서 다양한 시토크롬과 기타 1단계 해독 효소의 상대적 기여도가 그림 7.2.2에 나와 있습니다.

각 시토크롬 P-450 동종효소는 서로 다른 염색체에 위치하는 자체 유전자에 의해 암호화됩니다. 이들 유전자 중 일부는 가까운 곳에 위유전자(비발현 복사본)가 있어 유전자 검사를 상당히 복잡하게 만듭니다.

대사 유전자의 다형성으로 인해 해당 효소의 활성은 개인마다 크게 다를 수 있습니다. 이러한 개인 간 특성에 따라 하나 또는 다른 대사 효소의 활성이 다른 세 그룹의 개인이 구별됩니다. 이들은 소위 "광범위한" 대사자로서, 정상적인 약물 대사 속도를 갖는 개인(인구의 대부분), "느린" 대사자(특정 약물의 대사 속도가 감소된 개인) 및 "빠른" 대사자(" 과잉활동성”) 대사자 - 일부 약물의 생체변환 속도가 증가한 개인. 개별 대사 효소에 대한 "느린" 대사 물질과 "빠른" 대사 물질의 비율은 인구 집단 간 상당한 차이를 나타냅니다. 동시에, 약물 대사 속도에서 유전자형과 표현형 사이에 항상 완전한 상관관계가 있는 것은 아니며, 이는 대사 효소의 유전자형을 분석할 때 생화학적 제어를 사용할 필요성을 나타냅니다.

약물 대사에 관여하는 CYP-450 시토크롬 수퍼패밀리의 주요 유전자 다형성의 기능적 특징을 고려해 보겠습니다. 대사 효소의 특성, 기질 특성 및 유전적 다형성에 대한 자세한 정보는 임상 약물유전학에 관한 일련의 국내 논문 및 교과서에서 확인할 수 있습니다.

P-450 CYP1 계열은 상대적으로 적은 비율의 생체이물질을 대사하며, 그 중 가장 중요한 것은 담배 연기의 주요 구성 요소인 다환방향족탄화수소(PAH)입니다.

여기서 특히 중요한 역할은 염색체 15에 위치하는 CYP1A1 및 CYP1A2 유전자에 속합니다. 두 유전자의 발현은 Ah 수용체와 유도 PAH 분자에 의해 형성된 복합체에 의해 조절됩니다. 이 복합체는 핵을 관통하여 특이적으로 의 발현을 자극합니다. 이 유전자.

CYP1A1은 발암 물질(예: 흡연 중에 형성되는 벤조피렌)의 형성으로 이어지는 PAH의 초기 대사를 제어하는 ​​아릴하이드로카보네이트 하이드록실라제 활성을 갖는 단백질을 암호화합니다. CYP1A1의 유전자 다형성은 세 가지 점 돌연변이, 즉 엑손 7의 C4887A 및 A4889G와 3' 측면 영역의 T6235C에 의해 발생합니다. G4889(Val)+C6235 치환은 "빠른" 대립유전자 *2B의 출현이 특징입니다. 야생형 대립유전자에 비해 활성이 3배 더 높습니다. *2B는 백인의 약 7%에서 발생하며 폐암의 위험 요인으로 간주됩니다. 흡연자에게 *2B 대립유전자가 있으면 비흡연자에 비해 폐암 발병 위험이 7배 이상 증가하는 것으로 나타났습니다. 흡연자가 CYP1A1 유전자의 *2B 대립 유전자 외에도 GSTM1 유전자의 "결핍" 대립 유전자를 갖고 있는 경우 위험은 더욱 커집니다. 대립유전자 *2A(C6235) 및 *4(A4887(Asp)는 인구 집단에서 단지 1-3%의 빈도로 발생합니다. 또한 *2A 대립유전자는 백혈병에 대한 유전적 소인 및 이 질병에 대한 약물 치료에 대한 저항성과 관련이 있습니다. .

CYP1A2 유전자 산물은 PAH만 대사할 뿐 아니라 카페인, 테오필린 등과 같은 화합물도 대사합니다. CYP1A2 유전자의 *1A 대립유전자의 존재는 카페인, 디아제팜, 베라파밀, 메타돈, 메타돈 등 약물의 대사를 억제하는 것으로 나타났습니다. 테오필린, 에스트라디올.

P-450 CYP2 계열은 수많은 다양한 약물을 대사하는 기능적으로 가장 중요한 효소 그룹으로 대표됩니다. 그들의 활동은 유전적 다형성에 대한 뚜렷한 의존성을 보여줍니다.

CYP2A 서브패밀리는 이 서브패밀리의 가장 중요한 동종효소입니다. 이는 니코틴을 코티닌으로 전환하고 쿠마린과 시클로포스아미드의 수산화에 관여하며 리토나비르, 파라세타몰 및 발프로산의 대사에 기여합니다. CYP2A6은 담배 연기 성분(폐암을 유발하는 니트로사민)의 생체 활성화에 관여합니다. CYP1A6 유전자는 염색체 19번 유전자좌 19q13.2에 위치합니다. 유전자는 주로 간에서 발현됩니다. CYP1A6 유전자의 *4 대립유전자는 보호 효과가 있는 것으로 나타났습니다. 즉, 폐암 위험이 더 낮은 것과 관련이 있는 것으로 나타났습니다. *2 및 *3 대립유전자의 존재는 쿠마린 대사 감소와 관련이 있으며, 이는 간독성 가능성으로 인해 이 약을 투여할 때 중요합니다.

CYP2B 서브패밀리. 이 하위 계열의 모든 효소는 페노바르비탈에 의해 유도됩니다. 가장 중요한 효소는 CYP2B6으로, 이는 많은 세포독성 약물(사이클로포스파미드), 항바이러스제(에파비렌즈 및 네비라핀), 항우울제(부프로피온), 마취제(프로포폴) 및 합성 아편유사제(메타돈)를 대사하고 내인성 스테로이드의 대사에도 관여합니다. CYP2B6 유전자는 CYP2A6 유전자와 동일한 위치에 위치하며 주로 간에서 발현됩니다. CYP2B6 유전자의 느린 대립유전자(*2, *4, *5, *6)의 존재는 항바이러스제의 대사 속도를 감소시켜 제거율을 감소시키고 중추신경계 합병증의 위험을 증가시킵니다.

CYP2C 서브패밀리는 많은 약물의 대사에 핵심적인 역할을 합니다. 이러한 동종효소의 공통적인 특성은 항경련제인 메페니토인에 대한 4-가수분해효소 활성이 존재한다는 것입니다.

임상 약물유전학에서 특히 중요한 것은 10q24 유전자좌에 위치한 CYP2C9 유전자의 다형성을 테스트하는 것입니다. 이 유전자는 주로 간에서 발현되며 안지오텐신 수용체 억제제(losartan 및 irbersartan)의 주요 대사물질입니다. 그 기질에는 또한 항응고제(와파린), 혈당 강하제(글리피지드), 항경련제(페니토인, 디아제팜), 항우울제(아미트립틸린, 클로미프라민, 이미프라민), 양성자 펌프 억제제(오메프라졸), 비스테로이드성 항염증제(디클로페낙, 이부프로펜, 피록시캄), 톨부타민. 언급한 바와 같이, CYP2C9 유전자 다형성 분석은 공식적으로 승인된 최초의 유전자 검사였습니다(위 참조). 국내 인구 중 이 효소의 활성이 감소된 개인의 수는 최대 20%입니다. 동시에, 바람직하지 않은 부작용을 피하기 위해 CYP2C9 유전자의 *2 및 *3 대립유전자 운반체에 포함된 위 약물의 치료 용량을 2-4배 줄여야 합니다.

CYP2C19 유전자는 10q24.1-q24.3 유전자좌에 위치하며 간에서 발현됩니다. 그 단백질 제품은 양성자 펌프 억제제(오메프라졸)와 항경련제(프로구아닐, 발프로산, 디아제팜, 바르비투르산염)의 대사에서 주요 효소입니다. 유럽 ​​인구에서 "느린" 대립유전자(*2)의 빈도는 5~200% 범위입니다.

CYP2D 서브패밀리. 시토크롬 CYP2D6은 알려진 모든 약물의 약 20%를 대사합니다. CYP2D6 유전자는 염색체 22번 유전자좌 22q13.1에 위치합니다. 그 표현의 주요 부위는 간입니다. 현재 CYP2D6 유전자에서 36개 이상의 대립유전자가 확인되었으며, 그 중 일부는 단백질 생성물이 없는 특징이 있는 반면, 다른 것들은 특성이 변경된 효소의 출현으로 이어집니다. CYP2D6 효소의 기질은 베타 차단제, 항우울제, 항정신병 약물, 항부정맥제, 항정신병제, 항고혈압제, 일산화물 환원효소 억제제, 모르핀 유도체, 신경전달물질(도파민), 진통제, 아편제와 같이 임상 실습에서 널리 사용되는 약물입니다. 백인의 약 6-10%가 이 효소의 느린 대사자인 것을 고려하면, 이 약물의 용량을 조정하기 위해 CYP2D6에 대한 유전자 검사가 분명히 필요합니다. 또한, 이 유전자의 "기능적으로 약화된" 대립유전자는 폐암, 장암 등과 같은 심각한 질병에 대한 유전적 소인과 관련이 있습니다.

CYP2E 서브패밀리. 시토크롬 CYP2E1은 에탄올을 유도하는 효소입니다. 그 기질은 사염화탄소, 디메틸니트로사민입니다. CYP2E1은 CYP1A2와 함께 파라세타몰을 강력한 간독성 효과가 있는 N-아세틸벤조퀴논이민으로 전환시키는 데 관여한다는 증거가 있습니다. 또한 저밀도 지단백질 콜레스테롤을 산화시켜 죽상 경화성 플라크를 형성하는 것은 시토크롬 그룹의 가장 중요한 동위 효소입니다. CYP2E1 유전자는 10q24.3-qter 유전자좌에 위치하며 성인 인간의 간에서 발현됩니다. CYP2E1 유전자의 Taq1 다형성은 이 효소의 활성을 감소시킵니다. CYP2E1 유전자의 약화된 대립유전자에 대한 M/M 동형접합체는 지연된 해독으로 인해 위 약물에 대한 증가된 민감성을 나타냅니다.

시토크롬 P-450 CYP3 계열

CYP3A 서브패밀리가 가장 많습니다. 이는 간에 있는 모든 시토크롬 P-450 동종효소의 약 30%를 차지하고 위장관 벽에 있는 모든 동종효소의 70%를 차지합니다. 가장 중요한 효소는 CYP3A4 및 CYP3A5이며, 이들의 유전자는 7q22.1 유전자좌에 위치합니다. CYP3A4 유전자는 주로 간에서 발현되고, CYP3A5는 위장관에서 발현됩니다.

CYP3A4 효소는 모든 약물의 60% 이상을 대사하며 테스토스테론과 에스트로겐의 대사에 중요한 역할을 합니다. CYP3A4 유전자의 대립형질 변이체는 매우 많지만 해당 약물의 약동학에 미치는 영향에 대한 데이터는 모순됩니다.

CYP3A5 효소는 CYP3A4와 상호작용하는 일부 약물을 대사합니다. CYP3A5 유전자의 *3 대립유전자의 존재는 알프라잘람, 미다졸람, 사퀴나비르와 같은 약물의 청소율을 감소시키는 것으로 나타났습니다.

파라옥소나아제는 혈장 단백질인 파라옥소나아제의 합성을 담당하는 효소입니다. 또한, 이 효소는 유기인 화합물, 유기인산염, 카바메이트 및 아세트산 에스테르를 비활성화합니다. 이들 물질 중 일부는 사린(sarin), 소만(soman), 타분(tabun)과 같은 화학전 물질입니다. 세 가지 알려진 이소형 중에서 PON1 효소가 가장 중요합니다. 그 유전자는 유전자좌 7q21.3에 위치합니다. 가장 중요하고 연구된 다형성은 위치 192에서 글루타민이 아르기닌으로 대체된 것입니다(L/M 다형성). M 대립유전자는 유기인 화합물의 대사 감소와 관련이 있는 것으로 나타났습니다.

M 대립유전자 및 M/M 유전자형은 특히 GSTP1 유전자 5 대립유전자와 결합하여 파킨슨병 발병 위험을 증가시키며 죽상동맥경화반 형성과 관련이 있습니다.

알코올 및 알데히드 탈수소효소

알코올 탈수소효소는 알코올을 알데히드로 산화시키는 에탄올과 기타 알코올의 이화작용에 중요한 효소입니다. 성인의 경우 ADH1B 유전자가 간에서 발현됩니다. 연령에 따라 표현 수준에 일정한 역학이 있습니다. ADH1B(ADH2) 유전자는 4q22 유전자좌에 위치합니다. 가장 많이 연구된 다형성은 G141A입니다. 대립유전자 A는 증가된 효소 활성과 연관되어 있으며, 이로 인해 뚜렷한 독성 효과가 있는 중간 대사 산물인 알데히드가 과도하게 축적되는 것으로 나타났습니다. ADH1B 유전자의 A 대립 유전자를 가진 개인은 에탄올에 대한 민감도가 증가하고 알코올 중독에 덜 민감합니다.

또한 간세포에는 ALDH1(세포질)과 ALDH2(미토콘드리아)라는 두 가지 알데히드 탈수소효소가 존재합니다. ALDH2 유전자는 12q24.2 유전자좌에 위치하며, 그 생성물은 독성 알데히드를 신체에서 쉽게 제거되는 상응하는 카르복실산으로 전환하는 데 중요한 역할을 합니다. ALDH2는 알코올 이화작용에서 중요한 역할을 합니다. 황인종 대표자 중 알코올 중독은 인구의 거의 50%에서 ALDH2가 없기 때문에 발생하는 것으로 알려져 있습니다. ALDH2 유전자의 다형성으로 인해 단백질의 위치 487(ALDH2*1 대립유전자)에 있는 Glu가 Lys(ALDH2*2 대립유전자)로 대체됩니다. ALDH2*2 대립유전자는 활성이 감소된 효소를 암호화합니다. 이형접합체에서는 효소 활성이 10배 감소합니다. ALDH2 효소는 과도한 알코올 섭취와 관련된 다양한 암(간세포 암종, 식도암, 인두암 및 구강암)의 발병에 관여합니다.

ADH1B 및 ALDH2 유전자의 불리한 대립형질 변이를 가진 개인의 집중적인 알코올 섭취는 알코올 질환 및 간경변과 같은 간 합병증의 급속한 발전을 초래할 수 있습니다.

시토크롬 P450 계열 2 하위 계열 C 폴리펩티드 9(CYP2C9). A1075C(Ile359Leu) 돌연변이 검출

유전자 이름 -CYP2C9

염색체에 유전자의 국소화– 10q23.33

• *1/*1
• *1/*3
• *3/*3

인구에서 발생

대립유전자 CYP2C9*3유럽인에서는 6%의 빈도로 발생합니다.

마커와 약물 대사의 연관성

쿠마린 계열의 경구용 항응고제(와파린), 설포닐우레아 유도체, 비마약성 진통제(테녹시캄, 플루비프로펜, 로녹시캄, 피록시캄), 로사르탄 및 이르베사르탄(안지오텐신 II 수용체 차단제) 등 약물 사용의 생리학적 효과를 결정하기 위해 연구되고 있습니다. ).

연구에 대한 일반 정보

혈전색전성 합병증을 예방하고 치료하는 데 가장 일반적으로 사용되는 약물은 와파린(Coumadin)입니다. 수술로 인한 혈전 형성을 예방하기 위해 혈액 응고 증가와 관련된 일련의 경우 및 수술 후 장기간 사용하도록 처방됩니다. 뇌졸중이나 심근경색을 앓은 사람들에게 약을 처방하는 경우가 많습니다.

약물의 효과를 얻으려면 시토크롬 P450(CYP) 효소 시스템에 의한 간 세포(간세포)의 체내 생체 활성화(활성 형태로 변환)가 필요합니다. 이러한 효소를 암호화하는 유전자는 다형성을 가지며, 기능이 감소되거나 없는 효소의 형성을 암호화하는 대립유전자가 종종 발견됩니다.

시토크롬의 활동은 이를 암호화하는 유전자의 구조적 특징 외에도 연령, 체중, 생활 방식, 나쁜 습관, 식습관, 수반되는 질병 및 약물과 같은 요인의 영향을 받습니다. 이러한 요소는 P450 효소 작업의 개별 특성 형성을 담당하고 대부분의 약물 대사 특성을 결정합니다. 간접 항응고제의 생체변환을 위한 주요 효소는 시토크롬 P450 동종효소입니다. CYP2C9.

유전자 CYP2C9영역 10q23.33의 염색체 10에 위치합니다. 유전자 변이체(대립유전자)가 있습니다. CYP2C9, 기능이 감소되거나 없는 효소의 형성을 암호화합니다. 1075번 위치에서 시토신이 아데닌으로 점 치환된 유전자 변이체(A1075C)는 효소의 대사 활성을 감소시키며 CYP2C9*3으로 지정됩니다. 단일 뉴클레오티드 치환은 CYP2C9 효소에서 아미노산 이소류신이 류신(Ile359Leu)으로 치환되는 결과를 낳습니다. 따라서 기능이 변경된 효소가 합성되는데, 그 활성은 효소 활성의 5% 미만입니다*1. 유전자의 주요(변경되지 않은) 변종은 다음과 같이 지정됩니다. CYP2C9*1.

가장 흔한 유전자형은 정상적인 와파린 대사를 일으키며 CYP2C9 *1/*1로 지정됩니다.

유전적 표지 CYP2C9*3(유전자형 *3/*3 및 *3/*1)은 신체에서 와파린 제거 속도를 감소시키는 시토크롬 P450 효소의 기능적 활성 변화와 관련이 있습니다. 환자에게 *3 대립유전자가 존재하면 시토크롬 동종효소의 활성이 크게 감소하여 약물의 항응고 효과가 최대 7배까지 증가하고 광범위한 내부 출혈, 경련 등의 합병증이 발생할 수 있습니다. 과도한 응고 저하.

시토크롬 P450. 구조와 기능

1단계 효소 중에서 엄청난 수의 생체이물에 대한 촉매 활성 측면에서 시토크롬 P450(P450 또는 CYP) 시스템이 선두 자리를 차지합니다. 시토크롬 P450의 최고 농도는 간세포(마이크로솜)의 소포체에서 발견됩니다. 간의 미세소체 시토크롬 P450은 외부 화합물의 작용 강도와 시간을 결정하는 데 중요한 역할을 하며, 생체 이물질의 해독뿐 아니라 독성 및/또는 발암성 대사산물에 대한 활성화에도 중요한 역할을 합니다. 시토크롬 P450 의존성 모노옥시게나제는 다중효소 전자 전달 시스템입니다. 모든 시토크롬 P450은 헴 함유 단백질입니다. 헴철은 일반적으로 산화된 상태(Fe3+)입니다. Fe2+ ​​상태로 환원됨으로써 시토크롬 P450은 산소나 일산화탄소와 같은 리간드와 결합할 수 있습니다. CO와 환원된 시토크롬 P450의 복합체는 450nm에서 최대 흡수를 가지며, 이는 다음의 기초가 되었습니다.

이 효소의 이름. 시토크롬 P450에 의해 촉매되는 주요 반응은 모노옥시게나제 반응으로, 여기서 산소 원자 하나는 기질(RH)과 상호작용하고 다른 산소 원자는 H2O로 환원됩니다. NADPH는 다음 반응에서 환원제로 참여합니다.

RH(기질) + O2 + NADPH + H+ --> ROH(생성물) + H2O + NADP+

시토크롬이 NADPH로부터 전자를 받는 메커니즘은 시토크롬 P450의 세포내 위치에 따라 달라집니다. 생체이물질의 생체변환에 관여하는 대부분의 혈액단백질이 위치한 ER에서 전자는 NADPH-P450 환원효소라고 불리는 플라보단백질을 통해 전달됩니다. 하나의 환원효소 분자는 여러 개의 서로 다른 P450 분자에 전자를 전달할 수 있습니다. 스테로이드 호르몬의 생합성과 비타민 D 대사에 관여하는 P450 이토크롬이 위치한 미토콘드리아에서 전자는 페로독신 또는 페로독신 환원효소라는 두 가지 단백질을 사용하여 전달됩니다.

그림에서. 그림 1은 시토크롬 P450의 촉매주기를 보여줍니다. 사이클의 첫 번째 부분은 산소의 활성화, 두 번째 부분은 기질의 산화를 포함합니다. 마이크로솜 모노옥시게나제 시스템의 작용 메커니즘은 Estabrook et al.에 의해 처음으로 기술되었으며 현재 많은 연구자들에 의해 확인되었습니다. 이 계획은 다음과 같습니다. 첫 번째 단계는 기판과 산화된 형태의 P450의 상호 작용으로 구성됩니다. P450이 기질에 결합하는 경우

헴철은 낮은 스핀 상태에서 높은 스핀 상태로 전환됩니다. 두 번째 단계는 생성된 효소-기질 복합체가 첫 번째 전자를 사용하여 환원되는 것으로 구성됩니다. 이는 NADPH에서 다음을 통해 NADPH 특이적 전달 사슬에서 유래합니다.

플라보단백질 I(NADPH-시토크롬 P450 환원효소). 세 번째 단계는 3원 복합체의 형성으로 구성됩니다: 환원된 시토크롬 P450-기질-산소. 네 번째 단계

두 번째 전자에 의한 삼원 복합체의 환원을 나타냅니다.

NADH-로 구성된 NADH-특이적 전자 전달 사슬에서 유래한다고 믿어집니다.

시토크롬 b5 환원효소 또는 플라보단백질 II 및 시토크롬 b5. 다섯 번째 단계는 환원된 삼원 복합체의 분자내 변형과 수산화 생성물 및 물의 형성을 통한 분해를 포함한 여러 과정으로 구성됩니다. 이 단계에서 시토크롬 P450은 원래의 산화된 형태로 변형됩니다.

시토크롬 P450은 다음 유형의 반응을 촉매합니다: 지방족 또는 방향족 탄소 원자의 수산화; 이중결합의 에폭시화;

원자(S, N, I)의 산화 또는 N-수산화; 산화기의 이동;

에테르 의사소통의 파괴; 탈수소화. 일부 반응이 촉매됨

시토크롬 P450은 그림 1에 나와 있습니다. 2 및 3. 여러 종류의 시약이 좋습니다.

사슬의 마지막 탄소는 수산화되어 소위 오메가-수산화반응이라고 합니다. 그래서

내부 수산화는 여러 위치(위치 -1,-2)에서 발생합니다.

이로 인해 헥산과 같은 단순한 알칸을 사용해도 다양한 제품 옵션이 가능해집니다. 순환 탄화수소도 수산화 과정을 겪는다는 점에 유의하세요. 수산화 반응에서는 헤미아세탈이 먼저 생성된 후 알코올과 알데히드로 전환됩니다. 알켄이 시토크롬 P450에 의해 산화되면 이원자 산화물이 형성됩니다. 안정성이 다양하며 반응성이 매우 높을 수 있습니다. 예를 들어, 염화비닐은 대사 과정에서 산화물로 전환된 후 DNA에 직접 작용하는 돌연변이 유발물질인 클로로아세트알데히드로 변합니다. 이러한 연구로 인해 분무기에 염화비닐 사용이 금지되었습니다. 스테롤의 비닐 그룹(비닐벤젠)은 발암성으로 알려져 있지만 인체는 에폭시가수분해효소를 사용하여 산화물을 디올로 전환함으로써 이를 중화할 수 있습니다. 그러나 에폭시가수분해효소가 항상 도움이 되는 것은 아닙니다. 예를 들어 시토크롬 P450은 생체 내에서 아플로톡신 B1 에폭사이드를 합성합니다. 이 화합물은 반응성이 높은 친전자체이며 불안정하고 DNA와 함께 빠르게 부가물을 형성합니다. 또한, 에폭시드로부터 형성된 디올 역시 불안정하고 반응성이 높습니다. 시토크롬 P450을 사용한 방향족 화합물의 산화도 에폭사이드를 생성하지만 빠르게 페놀로 전환됩니다. 벤젠의 수산화 결과로 생성된 페놀은 다시 수산화되어 카테콜이나 하이드로퀴논으로 바뀔 수 있습니다. 카테콜과 하이드로퀴논은 산소와 반응하여 독소인 퀴논과 과산화물과의 유사한 반응을 억제할 수 있습니다. 2,3,7,8-테트라클로로디벤젠디옥신(TCDD)과 같은 잘 알려진 화합물은 수산화에 영향을 받지 않으며 안정적입니다(인체의 반감기는 1년 이상입니다).