Во II фазе биотрансформации лекарственных средств осуществляется конъюгация их или их метаболитов с эндогенными веществами с образованием гидрофильных конъюгатов.
Глюкуронирование является наиболее важной реакцией II фазы метаболизма лекарств. К лекарственному средству присоединяется УДФ за счет катализа с помощью ферментов [УДФ- глюкуронилтрансферазы (UGT)], включающих два семейства и более 20 изоферментов. Они катализируют большое число лекарств (морфин, хлорамфеникол, парацетамол и др.), их метаболитов, гормонов, пестицидов, канцерогенов. Физиологической функцией UGT является глюкуронирование эндогенных соединений (например, билирубина). Глюкуронированию подвергаются лекарственные средства из следующих групп:
• фенолы (пропофол, парацетамол);
• спирты (хлорамфеникол, кодеин, оксазепам);
• алифатические амины (ламотриджин, амитриптилин);
• карбоновые кислоты (фенилбутазон и др.);
• карбоксильные кислоты (напроксен, кетопрофен).
Наследственное нарушение глюкуронирования билирубина наблюдается при синдромах Жильбера и Криглера-Найяра. Мутации в гене UGT1 приводят к синтезу UGT с активностью на 25-30% меньшей по сравнению с нормой, поэтому у больных с синдромом Жильбера наблюдается снижение клиренса толбутамида, парацетамола, рифампицина. Другие генетические полиморфизмы (мутации) генов, кодирующих разные изоформы UGT, влияют на фармакокинетику и фармакодинамику лоразепама, морфина, карведилола и других лекарств. Исследование полиморфизма гена UGT1A1 разрешено в США для коррекции терапии иринотеканом (высокоэффективным цитостатиком) с целью профилактики развития гипербилирубинемии.
Ацетилирование. Эта реакция осуществляется двумя NAT (NAT1 и NAT2). NAT1 не обладает генетическим полиморфизмом, а для NAT2,
напротив, важная роль в фармакогенетике хорошо доказана. Ген локализован в хромосоме 8р23, известно более 20 мутантных аллелей. В зависимости от активности фермента NAT2 все люди разделяются на «быстрых», «промежуточных» и «медленных» ацетиляторов. Впервые фармакогенетические закономерности NAT2 были установлены в 1960-е годы на примере лечения изониазидом больных туберкулезом. У «медленных» ацетиляторов обнаруживается повышенная чувствительность не только к изониазиду, но и к сульфаниламидам, ариламинам, гидразинам, к некоторым антиаритмическим и другим препаратам. Механизм токсического действия препаратов связан с медленным выведением лекарств из-за сниженной скорости ацетилирования, а следовательно, и выведения препарата. Происходит накопление препарата (рис. 8.1).
Распространенность «медленных» ацетиляторов составляет 10-15% у монголоидного населения и почти 50% у населения европеоидной расы. Помимо ассоциации полиморфизма гена NAT2 с неблагоприятными побочными эффектами лекарств, обнаружена также связь с различными многофакторными заболеваниями. Частота рака мочевого пузыря в 2-3 раза выше у «медленных» ацетиляторов, чем у «быстрых», а среди последних почти в 2 раза чаще встречается колоректальный рак.
S-метилирование. Реакцию S-метилирования катализирует фермент ТПМТ. Это основной путь метаболизма эффективных цито-
Рис. 8.1. Распределение индивидов по скорости ацетилирования изониазида: по оси абсцисс - время после введения, часы; по оси ординат - число лиц
статиков (меркаптопурина, азатиоприна и тиогуанина). Ген TPMT хорошо изучен (локализован в хромосоме 6q22.3). Хотя низкая эффективность ТПМТ наследуется по аутосомно-рецессивному типу, повышенная чувствительность к тиопуринам отмечается не только у гомозигот, но и у гетерозигот. Известно уже 8 различных аллелей, кодирующих фермент с низкой активностью, что ведет к нарушению метаболизма меркаптопурина. При наличии таких аллелей требуется снижение стандартной дозы цитостатика в 2-4 раза.
Распространенность гомозигот по всем аллельным вариантам гена TPMT среди европейского и афроамериканского населения составляет 4-5%. Безопасные дозы меркаптопурина для пациентовгомозигот по мутантным аллелям в 10-15 раз ниже среднетерапевтических, для гетерозигот - в 2-4 раза. Для обеспечения безопасности химиотерапии меркаптопурином (острый лимфобластный лейкоз, лимфомы) необходимо проводить фенотипирование (активность TPMT в эритроцитах) или генотипирование на мутантные варианты гена TPMT. В клиниках Европы и США одна из этих процедур типирования является обязательной перед началом лечения.
Сульфатирование. В организме человека сульфатированию подвергаются фенолы (экзогенные), гормоны щитовидной железы, катехоламины, некоторые стероидные гормоны. Идентифицировано 40 изоферментов SULT, которые кодируются 10 генами. С фармакогенетической точки зрения наибольший интерес представляют две формы изофермента. SULT1A1 метаболизирует парацетамол, морфин, продукты распада лидокаина, эстрадиол и другие лекарственные препараты фенольной структуры. Субстратами SULT1A3 являются допамин, серотонин, норэпинефрин и некоторые другие соединения. Хотя обнаружен широкий генетический полиморфизм SULT, данных об ассоциации полиморфизмов генов этих ферментов с дозами соответствующих лекарственных препаратов пока не выявлено.
Водная конъюгация. Эту реакцию, важнейшую в детоксикации большого количества ксенобиотиков, катализирует фермент эпоксидгидроксилаза (EPAX). Известны две его изоформы и их гены. Большая часть водной конъюгации токсических метаболитов лекарственных препаратов (например, фенитоина) осуществляется с помощью EPAX1. Обнаружен генетический полиморфизм EPAX1. Точечная мутация является причиной снижения активности фермента (меньше 30% от нормы), что ведет к повышенному риску врожденных пороков развития, если женщина во время беременности принимает фенитоин. Медленный аллель mEPHX1
встречается примерно у 6% европейского населения. У носителей мутаций нарушен процесс окисления ксенобиотиков. Выявлена ассоциация этого аллеля с заболеваниями органов дыхания, особенно у курильщиков (рак, эмфизема, обструктивные пневмонии), а также с нарушениями в репродуктивной системе (спонтанные аборты, рак яичников).
Конъюгация с глутатионом. Среди лекарственных препаратов конъюгации с глутатионом подвергаются этакриновая кислота и гепатотоксический метаболит парацетамола - N-ацетилбензохинонимин, превращающиеся в нетоксические соединения. Конъюгацию с глутатионом катализируют ферменты глутатион-S-SН-трансферазы (GST). Выделено пять изоферментов GST, ген GSTM1 принимает важнейшее участие в инактивации канцерогенов. Распространенность носителей нулевого аллеля, у которых отсутствует экспрессия GSTM1, составляет 40-45% у европейского населения и 60% - у негроидного.
Ассоциации между аллельными вариантами генов и изменениями фармакологического ответа представлены в табл. 8.3.
Таблица 8.3. Ассоциации между аллельными вариантами генов глутатион-S- SH-трансфераз и изменениями фармакологического ответа (по Кукесу В.Г. и Бочкову Н.П., 2007)
Глутатионопосредованная детоксикация имеет важнейшее значение в сохранении резистентности клеток к перекисному окислению липидов, алкилированию белков, освобождению от свободных радикалов, а также она предотвращает поломки ДНК. Таким образом, глутатион-D-SН-трансферазы прежде всего представляют интерес с экотоксикологической точки зрения (см. гл. 7). Их значение в фармакогенетике требует дальнейшего изучения.