細(xì)胞色素p450與藥物合理用藥.ppt

1、細(xì)胞色素P450酶在藥物研究中的應(yīng)用,Cytochrome P450,武漢大學(xué)藥學(xué)院,細(xì)胞色素P450 在藥物合理用藥中的作用,正確判斷疾病,選擇正確的藥物,安全、有效、經(jīng)濟(jì)使用藥物,最小的衛(wèi)生資源投入,最大的醫(yī)療和社會(huì)效益,合理用藥概念,目前醫(yī)藥界存在的問(wèn)題,亂研,亂產(chǎn),亂用,亂銷,急于求成的科學(xué)家,急于 接軌 的管理,急于發(fā)財(cái)?shù)纳碳?急于救人的醫(yī)生、 急于治病的病人,用藥問(wèn)題太多,濫用抗生素關(guān)于上感用抗生素，浪費(fèi)25% 養(yǎng) 殖 業(yè) 用藥劑量過(guò)大產(chǎn)生毒性作用 聯(lián)合用藥過(guò)多產(chǎn)生藥物相互作用 提高醫(yī)生的用藥水平！ 提高病人的自我保護(hù)意識(shí)！ 提高職業(yè)藥師的責(zé)任感！,不良反應(yīng)現(xiàn)狀A(yù)dverse Dr

2、ug Reaction ADR,* WHO報(bào)道： 因ADR住院5% 住院病人ADR發(fā)生率10-20% 美國(guó)ADR救治費(fèi)760億/年；英國(guó)39億/年 * 我國(guó)5000-8000萬(wàn)殘疾人，聽(tīng)力殘疾占1/3，其中因藥物至殘占60-80%,不良反應(yīng)現(xiàn)狀A(yù)dverse Drug Reaction ADR,武漢地區(qū) 1/7死于不合理用藥，占住院死亡率11% 處方錯(cuò)誤 ：4% 無(wú)必要甾體抗炎藥 47% 不良反應(yīng)沒(méi)有得到合理治療23% 例：年輕的癲癇死亡病例無(wú)明顯病理變化 卡馬西平+苯妥英鈉 血藥濃度降低,思考,比較注重知識(shí)的積累，較少討論實(shí)際案例 醫(yī)生查房，主要討論診斷，不查合理用藥方案,醫(yī)生診斷,藥師參與

3、用藥決策,合理用藥必備條件,臨床藥理學(xué)的基本知識(shí),生物藥劑學(xué)的基本知識(shí),藥物的體內(nèi)過(guò)程,靶部位濃度高、低、持續(xù)時(shí)間療效,藥物代謝是維持血藥濃度的關(guān)鍵因素,催化藥物代謝藥物代謝酶 決定藥物代謝速度藥物代謝酶活性 藥物代謝酶存在的部位肝、腸、腦、腎、肺 藥物代謝主要途徑氧化、還原、水解、結(jié)合 藥物代謝酶類型細(xì)胞色素P450 非細(xì)胞色素P450,I 相,II 相,藥物代謝結(jié)果,1 失活（減毒或解毒） 大多數(shù)藥物 2 活性明顯增加 非那西丁 對(duì)乙酰氨基酚 前藥（prodrug)酶活化靶向前體藥物 3毒性明顯增強(qiáng) 異煙肼 4致癌性增加環(huán)境致癌物與腫瘤易感性,細(xì)胞色素P450概述,肝臟內(nèi)存在許多藥物代謝酶

4、系統(tǒng): 微粒體藥物代謝酶系統(tǒng)： 主要為細(xì)胞色素450(cytochrome P450,CYP)， 非微粒體酶系統(tǒng) 腸道菌群酶系統(tǒng)；,CYP450酶系 是因其主要組成P450的還原型與CO結(jié)合體在450nm處有特征光吸收蜂而得名。 細(xì)胞色素 P450 分布廣泛，各種脊椎動(dòng)物、無(wú)脊椎動(dòng)物、植物、真菌和細(xì)菌中均有它的存在。其分布具有一定的選擇性，它分布于外源化合物進(jìn)入體內(nèi)的主要入口組織。,CYP450S的生化功能,CYP450S催化的主要反應(yīng)有烷基羥基化、烷基環(huán)氧化、羥基的氧化、氨氧硫部位的脫烷基化、氧化性脫氨、脫氫、脫鹵素、C-C斷裂等等。 總反應(yīng)式： 2e-,2H+ RH+O 2 ROH+H2O

5、 P450 由450酶所催化的藥物相反應(yīng)常為其在體內(nèi)代謝的限速步驟,可影響藥物的生物利用度,而藥物在體內(nèi)的藥動(dòng)學(xué)個(gè)體差異往往是由于參與代謝的450酶活性的個(gè)體差異所致,因?yàn)?50酶活性常受到遺傳因素、年齡、疾病狀態(tài)或其它藥物相互作用的影響而發(fā)生改變。,CYP450S分類,CYP450S由許多異構(gòu)體組成,這些異構(gòu)體組成了450酶家族或亞家族。 (1)線粒體P450：參與類固醇激素的生物合成,與藥物或外來(lái)物質(zhì)代謝無(wú)關(guān),不屬于藥物代謝酶的范疇; (2)微粒體P450：參與藥物、致癌物、類固醇激素和脂肪酸的代謝。 (3)線粒體和微粒體皆有分布的P450：參與一些具有重要生理功能的內(nèi)源性物質(zhì)的生物合成與

6、代謝,如血栓素、前列環(huán)素、膽固醇、維生素3和膽汁酸等。,CYP450S命名,CYP450酶家族是由字母CYP, CYP正體表示酶，斜體CYP 表示基因 根據(jù)蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)氨基酸序列的同源性，40%歸為同一類， 由阿拉伯?dāng)?shù)字110來(lái)表示,如：CYP2; 每個(gè)家族又分為亞家族（subfamily), 同源性55%歸于同一個(gè)亞族，用大寫(xiě)英文字母進(jìn)行區(qū)分,如 CYP3A、 CYP2D 等； 同一亞族中，根據(jù)發(fā)現(xiàn)的順序用阿拉伯?dāng)?shù)字編序，區(qū)分不同的個(gè)體，如CYP3A4、 CYP2C19等 再以 1表示野生型, 2以后表示變異型的變種, 如CYP11 2,幾中重要的CYP450酶,CYP3A4 CYP2D6

7、 CYP2C CPY1A2 CYP2E1,由各種p450酶代謝的藥物的相對(duì)比例,CYP3A4,CYP34是成人CYP450中最重要的成分,約占CYP450總量的30%40%,居第一位。該酶在許多內(nèi)、外源化合物的代謝中起著重要作用包括38個(gè)類別共150多種藥物在體內(nèi)的代謝,還參與部分前致癌物的活化。 外源性化合物： 紅霉素、尼莫地平、利多卡因、環(huán)孢素、奧美拉唑、可的松、雌二醇、 -還原酶抑制劑等 內(nèi)源性化合物： 雌二醇、可待因,CYP3A4,CYP34基因位于7號(hào)染色體2區(qū)1帶,近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的變異等位基因34 為5啟動(dòng)區(qū)290,其分布頻率在白人為4.2%,黑人為66.7%,而在中國(guó)人中未見(jiàn)。 變異

8、體與酶活性關(guān)系有待更深入的研究。 盡管CYP34活性存在廣泛的個(gè)體差異,但目前尚無(wú)證據(jù)表明其存在遺傳多態(tài)性。 低的CYP34活性是浸潤(rùn)期膀胱癌發(fā)展的危險(xiǎn)因素。 Romker等證實(shí)34的低活性與53的過(guò)度表達(dá)有顯著聯(lián)系,可能為CYP34參與了環(huán)境中一種目前尚不清楚的可誘導(dǎo)53突變的前致癌物的解毒反應(yīng)。,CYP2D6-最具遺傳多態(tài)性的酶系,CYP26占成人CYP450S的總量4%左右。 參與異喹胍、抗心律失常、抗高血壓藥、三環(huán)類抗抑郁藥等50多種臨床藥物的代謝。,CYP2D6-最具遺傳多態(tài)性的酶系,人類的CYP26基因簇位于22號(hào)染色體的長(zhǎng)臂上。 最常見(jiàn)的變異等位基因?yàn)镃YP26,是第4外顯子16

9、34處出現(xiàn)拼接錯(cuò)誤。 CYP26則為第5外顯子2637的丟失,導(dǎo)致閱讀框架移位。CYP26和CYP26占所有無(wú)效等位基因的70%。 CYP26為CYP26基因的缺失,占無(wú)效等位基因的15%。 CYP26、CYP26等少見(jiàn),加起來(lái)約占余下15%。,CYP2D6-研究熱點(diǎn),多態(tài)性研究：藥物代謝 致癌機(jī)制。 CYP26羥化活性可激活某些前致癌物,引發(fā)肺癌和膀胱癌,CYP2CCYP2C19具遺傳多態(tài)性,CYP2亞族由CYP29、CYP210、CYP219等同工酶蛋白組成,占成人CYP450S總量的20%左右。 在華法林、甲苯磺丁脲、美芬妥英、安定、氯丙嗪等藥物的代謝起重要作用。,CYP2CCYP2C1

10、9具遺傳多態(tài)性,CYP219具遺傳多態(tài)性,基因族位于人10號(hào)染色體。 （1）滅活突變形式:CYP219 2為第5外顯子的681位突變,CYP219 3為第4外顯子的636位的突變,突變提前產(chǎn)生一個(gè)終止密碼,使蛋白合成提前終止。 （2）某一位點(diǎn)發(fā)生突變導(dǎo)致氨基酸發(fā)生取代, CYP219活性降低甚至喪失,包括CYP219 4、CYP219 5、CYP219 6、CYP219 7、CYP219 8。但東西方人種間存在著明顯的種族差異。,CYP1A2,CYP12在肝臟組織中特異性表達(dá),占肝臟 CYP450S總量的13%參與某些 黃嘌吟類藥物如丙米嗪 普奈洛爾 茶堿等的代謝 在許多前致癌物(雜環(huán)胺類、芳

11、香胺類等)的激活過(guò)程中發(fā)揮作用。,CYP1A2,其含量與活性存在顯著的個(gè)體差異： 中國(guó)人弱代謝者()的頻率為5% 高加索人中則為%。 CYP12基因在人15號(hào)染色體上,已發(fā)現(xiàn)兩種形式的突變:一為5-側(cè)翼序列的突變,可產(chǎn)生一個(gè)酶切位點(diǎn):另一為第1內(nèi)含子上的突變,產(chǎn)生201酶切位點(diǎn)。突變頻率在日本人中為23%(前者),高加索人中為44%(后者)。 在煙民中,第一種點(diǎn)突變可將高活性表型轉(zhuǎn)變?yōu)榈突钚员硇汀?第二種點(diǎn)突變可能也是CYP2活性增加的直接原因之一,或是與其它遺傳多態(tài)性的高誘導(dǎo)性呈基因連鎖。 許多研究報(bào)道CYP2與腸癌、乳腺癌、肺癌、膀胱癌、肝細(xì)胞腫瘤有關(guān),但其多態(tài)性與上述腫瘤的關(guān)系仍不清楚。

12、,CYP2E1,CYP21主要分布于成人肝臟,占肝臟中CYP450總量的7%左右。目前確定的底物多達(dá)75種,: 如乙醇、蒽氟烷、氯唑沙宗、氟烷 對(duì)乙酰氨基酚 甲氧氟烷、異氟烷 煙草中的許多成份,CYP2E1,CYP21基因位于10號(hào)染色體上,其大小為11.4,存在6種限制性片斷長(zhǎng)度多態(tài)性(),即、和,以及5-端的和,其中和5-端的影響21的表達(dá)。 頻率存在種族差異,總的趨勢(shì)是東方人最高,白人居中,黑人最低。,CYP2E1,CYP21參與了亞硝胺、黃曲霉毒素1等前致癌物的活化過(guò)程。5-端:野生型基因(1)存在的內(nèi)切位點(diǎn),突變型基因(2)的位點(diǎn)消失。已有研究報(bào)道,攜帶2/ 2個(gè)體發(fā)生鼻煙癌的危險(xiǎn)性

13、比攜帶其它基因型的個(gè)體高5倍左右,在胃癌的發(fā)生中,攜帶 /2或2 /2基因型者,其易患性增高,若同時(shí)有吸煙史者,則胃癌的危險(xiǎn)性顯著升高。,CYP450S與藥物不良反應(yīng),基因多態(tài)性 苯乙雙胍在20世紀(jì)70年代口服用于治療糖尿病，由于太高的乳酸酸中毒事件而從市場(chǎng)上撤消，后來(lái)研究發(fā)現(xiàn)該要是由CYP2D6所代謝，PMs者產(chǎn)生最嚴(yán)重的乳酸酸中毒反應(yīng)，這顯然與 血藥濃度有關(guān)。,CYP450S與藥物不良反應(yīng),基因多態(tài)性 可待因的鎮(zhèn)痛效果據(jù)認(rèn)為是由于從一個(gè)CYP2D6催化的反應(yīng)中形成了嗎啡，PMs者不產(chǎn)生任何嗎啡，因此沒(méi)有從可待因獲得鎮(zhèn)痛作用 EMs者和PMs者服用可待因和嗎啡都會(huì)有不同樣的效果。 EMs 效

14、果好，但毒性可能增加,CYP450S與藥物不良反應(yīng),基因多態(tài)性,PMs,與濃度相關(guān)的不良反應(yīng),EMs,對(duì)藥物相互作用易感,CYP450S與藥物不良反應(yīng),CYP450S的活性改變 （1）誘導(dǎo)對(duì)乙酰氨基酚的毒性是由其活性代謝產(chǎn)物所引起。長(zhǎng)期合用乙醇和對(duì)乙酰氨基酚會(huì)誘導(dǎo)肝毒性。 （2）抑制酮康唑是CYP3A的抑制劑，合用特非那丁會(huì)引起后者的血藥濃度顯著升高以致室性心律失常。,影響CYP450活性的因素,藥物的誘導(dǎo)和抑制 激素水平 時(shí)間因素 環(huán)境因素 飲食因素 維生素及微量元素,一、藥物的誘導(dǎo)和抑制,涉及藥物不良反應(yīng)的酶,新藥研究、報(bào)批,藥物代謝 類型,藥物代謝 酶的影響,完整說(shuō)明書(shū)需 藥代動(dòng)力學(xué)資料

15、,二、激素對(duì)CYP450酶活性的影響,激素水平能影響CYP450含量，大鼠初生時(shí)肝中藥物代謝酶缺乏，對(duì)藥物氧化和形成葡萄糖醛酸或硫酸酯結(jié)合能力低。在出生5周內(nèi)雄雌的藥物代謝能力無(wú)差別。 隨著性成熟，雄性藥酶比雌性高，這與雄激素促進(jìn)藥酶產(chǎn)生有關(guān)。 甲狀腺功能提高可使分子量17.594ku之間的CYP450酶含量增加，甲狀腺功能降低時(shí)則相反作用。,三、時(shí)間節(jié)律對(duì)CYP450酶活性影響,研究表明CYP450含量峰值在晚間21時(shí)至0時(shí)，凌晨3時(shí)已下降，至6時(shí)達(dá)最低，然后緩慢上升，至傍晚18時(shí)后明顯上升，21時(shí)達(dá)最高值，CYP450水平的峰值與谷值間比較有顯著性差異。,6點(diǎn),18點(diǎn),緩慢上升,21點(diǎn),3

16、點(diǎn),6點(diǎn),對(duì)乙酰氨基酚,四、環(huán)境對(duì)CYP450酶活性影響,環(huán)境中殺蟲(chóng)劑、除草劑能影響CYP450的含量。如凈地靈、六氯對(duì)二甲苯能抑制大鼠及豚鼠肝微粒體代謝酶，引起CYP450含量降低。 氟樂(lè)靈、氰戊菊酯對(duì)CYP450起誘導(dǎo)作用,五、食物對(duì)CYP450酶活性影響,碳水化合物降低肝臟藥物代謝能力。 高蛋白飲食可增強(qiáng)美芬妥英、地西泮和普羅帕酮的代謝消除及使尿中醋氨酚和奧沙西泮的葡萄糖醛酸結(jié)合產(chǎn)物及醋氨酚結(jié)合產(chǎn)物增多。其機(jī)制可能是提高肝微粒體蛋白和細(xì)胞色素CYP450含量，使肝細(xì)胞滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)面積增加。 纖維素可抑制肝微粒體細(xì)胞色素CYP450，降低細(xì)胞色素CYP450的含量和乙基嗎啡-N-脫甲基酶以及

17、苯胺羥化酶的活性。 酒精是CYP2E1的誘導(dǎo)劑，增加毒物、致癌物的活化，增加這些化學(xué)物質(zhì)的毒性。,六、維生素及微量元素 對(duì)CYP450酶活性影響,維生素中的某些成分是生物膜合成和穩(wěn)定必須的營(yíng)養(yǎng)成分。維生素缺乏可損害肝臟微粒體混合功能氧化酶系統(tǒng)。 維生素A攝入不足，可降低肝臟微粒體細(xì)胞色素CYP450及其還原酶的含量，使其活性減低。 維生素B1 缺乏會(huì)增加肝微粒體細(xì)胞色素CYP2E1的含量，加快與之相關(guān)的藥物代謝。 維生素C缺乏可減少肝微粒體CYP450的含量。而大劑量維生素C在體內(nèi)與硫酸鹽競(jìng)爭(zhēng)，降低醋氨酚和水楊酰胺的硫酸結(jié)合反應(yīng)； 微量元素缺乏可降低肝臟對(duì)藥物的氧化代謝和清除能力，鐵的缺乏可增加肝臟微粒體細(xì)胞色素CYP450的活性。,與合理用藥有關(guān)的技術(shù)手段個(gè)體化用藥,治療血藥濃度監(jiān)測(cè) （TDM),監(jiān)測(cè)血藥濃度， 調(diào)整給藥劑量，間隔時(shí)間,劑量個(gè)體化,與合理用藥有關(guān)的技術(shù)手段個(gè)體化用藥,藥物基因組學(xué) （ pharmacogen