6.2 Indukce biotransformačních enzymů a lékových transportérů 6.2.1 Indukce a její důsledky Enzymová indukce hraje významnou úlohu ve vývoji a diferenciaci buněk, v regulaci klíčových metabolických dějů, zasahuje do mechanismu účinku řady hormonů a je i adaptivní odpovědí organismu na některá xenobiotika, kterou se brání před jejich kumulací a toxicitou. Enzymová indukce se definuje jako zvýšení aktivity specifického enzymu, které je výsledkem zvýšení jeho syntézy či snížení jeho degradace (obr. 6.2.1.1). Většinou indukce znamená zvýšení syntézy mRNA, po které následuje syntéza specifického enzymu.
Obr. 6.2.1.1 Rozdílné působení induktorů a aktivátorů enzymů Indukce biotransformačních enzymů je závažným důsledkem častého podávání řady farmakologicky aktivních látek nebo kontaktu s chemickými látkami. Indukovatelnost představuje strategicky významnou vlastnost prakticky všech biotransformačních enzymů a je ji nutno chápat jako obranný mechanismus organismu před chemickým stresem. Nárůst aktivity biotransformačního enzymu je většinou důsledkem zvýšení exprese příslušného genu (tzv. transkripční mechanismus indukce) nebo snížení degradace proteinu či stabilizace mRNA (netranskripční mechanismy indukce). Proces indukce trvá vždy určitou dobu. Vzestup aktivity biotransformačního enzymu díky chemické indukci může odrážet dřívější, tedy nesoučasnou, přítomnost induktoru. Míra indukce závisí na dávce (koncentraci) induktoru a trvání expozice. Indukční účinek xenobiotika je velmi druhově specifický. Někte97
Ukázka elektronické knihy, UID: KOS245993
ré induktory zvyšují aktivitu pouze jediného enzymu (isoformy), většina však působí současné zvýšení aktivity několika biotransformačních enzymů event. včetně transportních systémů. Mechanismus indukčního působení je u několika nejznámějších induktorů detailně prozkoumán, u jiných je zatím pouze naznačen. Změněná enzymová aktivita může mít vliv na metabolismus endogenních látek i xenobiotik. Indukce může mít významné farmakologické a toxikologické důsledky. Modulací aktivit biotransformačních enzymů je pozměněna intenzita i doba trvání účinku následně podaných léčiv. Výsledkem pak může být na jedné straně několikanásobné zvýšení plasmatických hladin účinné látky s rizikem toxického působení (pokud je účinnou látkou metabolit) nebo naopak snížení plasmatické koncentrace účinné látky pod limit léčebného efektu. Důsledkem modulace některých biotransformačních enzymů může být i zvýšená citlivost vůči kontaminantům životního prostředí a riziko kancerogeneze. V případě antibiotik nebo antiparazitik se snížením koncentrace účinné látky pod terapeutickou hladinu navíc zvyšuje nebezpečí vzniku rezistence bakterií či parazitů. Modulací aktivit biotransformačních enzymů se rovněž zvyšuje riziko nežádoucích vedlejších účinků. Vzhledem ke všem výše zmíněným závažným důsledkům by měl být u všech používaných léčiv indukční, resp. inhibiční účinek pozorně sledovaným parametrem.
6.2.2 Nukleární receptory PXR, CAR, GR Genová exprese (tj. přepis genetické informace obsažené v sekvenci DNA do funkčního proteinu) je regulována na několika úrovních. Mezi nejdůležitější regulační mechanismy patří transkripční regulace zprostředkovaná transkripčními faktory a nukleárními receptory, epigenetická regulace, regulace na úrovni stabilizace/degradace mRNA, regulace na úrovni degradace proteinu proteasomem atd. Nejdůležitějším mechanismem genové regulace enzymů 1. a 2. fáze biotransformace a lékových transportérů je transkripční regulace prostřednictvím nukleárních receptorů. Nukleární receptory jsou proteiny, které po navázání ligandu v cytoplasmě aktivují transkripční kaskádu dějů spouštějící expresi cílových genů v jádře. Ligandem je často xenobiotikum, které je biotransformováno indukovaným enzymem nebo transportováno indukovaným transportérem (fenomén tzv. autoindukce). Vysvětlení tohoto faktu je pochopitelné. Organismus si v průběhu evoluce vyvinul adaptační mechanismy využívající nukleární receptory, které bezprostředně reagují na expozici
98
Ukázka elektronické knihy, UID: KOS245993
organismu toxiny nebo jinými xenobiotiky indukcí (up-regulací) genů účastnících se na jejich biotransformaci nebo eliminaci. Transkripční regulace genové exprese biotransformačních enzymů a lékových transportérů probíhá hlavně prostřednictvím receptoru pro aromatické uhlovodíky (AhR), pregnanového X receptoru (PXR), konstitutivního androstanového receptoru (CAR) a glukokortikoidního receptoru (GR). Působení AhR je detailně popsáno v části 6.2.3. PXR (Pregnane X receptor, název genu NR1I2) a CAR (Constitutive androstane receptor, název genu NR1I3) náleží do rodiny transkripčních faktorů aktivovaných nízkomolekulárními látkami, a jsou proto označovány jako tzv. nukleární receptory. Společně s PXR a CAR do této rodiny náleží také receptor pro vitamin D (VDR), GR, estrogenní receptor (ER) a několik dalších. PXR a CAR působí jako tzv. „senzory“ toxických endogenních metabolitů i exogenních chemických látek. Tato jejich unikátní funkce je odlišuje od receptorů steroidních hormonů nebo hormonů štítné žlázy. Jako nukleární receptory se označují transkripční faktory, které se po navázání specifického ligandu váží na regulační místo v promotorové oblasti cílového genu (na tzv. responzivní element) a zahajují transkripční aktivaci a přepis genetické informace do mRNA. Součástí procesu je uvolnění korepresorových proteinů (corepressors) a navázání koaktivátorů (coactivators) na ligandem obsazený nukleární receptor a rozvolnění struktury histonu/DNA. Na obrázku 6.2.2.1 je vysvětlen mechanismus funkce nukleárních receptorů a uvedeny proteiny účastnící se na transkripční aktivaci genu prostřednictvím nukleárních receptorů. Tabulka 6.2.2.1 ukazuje nejdůležitější nukleární receptory a jejich cílové regulované geny, které ovlivňují farmakokinetiku léčiv. Také je vyznačena tkáňově specifická distribuce nejdůležitějších nukleárních receptorů. PXR a CAR receptory se také někdy označují jako sirotčí (orphan) nukleární receptory, protože u nich, na rozdíl od dalších zástupců nukleárních receptorů, nebyl dosud identifikován fyziologický ligand, který by primárně způsoboval svoji fyziologickou funkci prostřednictvím PXR nebo CAR. Rozvoj molekulárně biologických metod umožnil identifikaci exogenních ligandů mezi xenobiotiky, které v naprosté většině vedou k aktivaci transkripce a indukci biotransformačních enzymů a transportérů s následným urychlením eliminace těchto xenobiotik.
99
Ukázka elektronické knihy, UID: KOS245993