Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Investice do rozvoje vzdělávání

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. I

ti

d

j

dělá á í

Investice do rozvoje vzdělávání

Buněčná biologie 2: KBB/BB2

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. I

ti

d

j

dělá á í

Investice do rozvoje vzdělávání

11. Metabolismus xenobiotik II.

Prof. RNDr. Zdeněk Dvořák, Ph.D.

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. I

ti

d

j

dělá á í

Investice do rozvoje vzdělávání

Cíl přednášky: Seznámit studenty s regulačními mechanismy detoxikačních systémů u člověka Klíčová slova: Cytochrom P450, xenoreceptory, lékové interakce, indukce genové exprese

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. I

ti

d

j

dělá á í

Mechanismy regulace biotransformačních enzymů 1.polymorfismus (CYP2D6, CYP1A1) 2.posttranskripční a posttranslační (CYP2E1) 3.transkripční – indukce genové exprese (CYP1A1/2, CYP2A6, CYP2B6, CYP2C8/9, CYP3A4,) 4. inhibitory, substráty (všechny formy) 5. ostatní faktory - fyziologické a patofyziologické (všechny formy)

I

ti

d

j

dělá á í

POLYMORFISMUS - MUTACE • • • •

nejvýznamnější u CYP2D6 pomalí vs rychlí metabolizátoři (mutace resp. duplikace genu) tzv. spartein-debrisochinový polymorfismus pomalí metabolizátoři (cca 5% kavkazské popul.; 1% orientálci; 18% San Bushman)

• CYP1A1 – mutace v MspI místě v 3´-nekódující oblasti a mutace v exonu 7 zvyšují aktivitu indukovaného enzymu • není zatím jasné, proč tato mutace přestavuje zvýšené riziko rakoviny plic u japonské ale ne u kavkazské populace. • CYP2C19 – pomalí a rychlí metabolizátoři – 4´-OH-(S)-mefenytoin • mutace CYP2C19m1 – 75% defektů; mutace v exonu 5 – vede k absenci proteinu • mutace CYP2C19m2 – 25% defektů; mutace v exonu 4 – předčasný STOP kodon, zkrácený neaktivní protein • 3-5% kavkazské a 20% orientální populace • CYP3A5 – polymorfismus v expresi genu – přítomen u 10-30% kavkazské popul. • substrátová specifita totožná s CYP3A4 • polymorfismy u enzymů fáze II (N-AcT, UDP-Glu) a transportérů (OATPs)

I

ti

d

j

dělá á í

POSTTRANSLAČNÍ REGULACE • lokalizace - hrubé endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát • • • •

nejvýznamnější u CYP2E1 velká interindividuální variabilita v expresi genu a množství proteinu metabolismus alkoholu a organických rozpouštědel indukován svými substráty (ethanol, aceton)

• vazba substrátu do aktivního místa CYP2E1 • inhibice cAMP-dependentní fosforylace Ser129, která spouští ztrátu hemu a degradaci proteinu CYP2E1 • čím větší je afinita substrátu k enzymu CYP2E1, tím vyšší je míra „indukce“ • přísně mechanisticky vzato se nejedná o indukci, ale o post-translační stabilizaci

I

ti

d

j

dělá á í

POSTTRANSKRIPČNÍ REGULACE • lokalizace - hrubé endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát • možná úloha mikro RNA?

• nejvýznamnější u CYP1A1, CYP1A2 a CYP2E1 • stabilizace mRNA v přítomnosti induktoru • mechanismy nejsou stále detailně pochopeny • u CYP1A1/2 hraje receptor AhR roli ve stabilizaci mRNA

I

ti

d

j

dělá á í

TRANSKRIPČNÍ REGULACE • nejvýznamnější u CYP1A1/2, CYP1B1, CYP2A6, CYP2B6, CYP2C8/9, CYP2C19, CYP3A4/5 • inducibilita genů strukturně odlišnými sloučeninami (alkaloidy, léčiva, antibiotika, environmentální polutanty, součásti potravy) • zvýšení de novo syntézy P450 • silné induktory jsou často pomalu metabolizovanými substráty; např. polyaromatické uhlovodíky, aromatické aminy, polychlorované bifenyly, rifampicin, fenobarbital, karbamazepin, midazolam atd. • indukce xenobiotiky i endogenními sloučeninami • steroidní hormony, kyselina retinová, vitamín D apod.

I

ti

d

j

dělá á í

TRANSKRIPČNÍ REGULACE

ZRYCHLENÍ DETOXIKACE / METABOLISMU

indukce P450

• snížení / zvýšení účinku léčiva • kompenzace – zvýšit / snížit dávku léčiva

ZVÝŠENÍ SYNTESY REAKTIVNÍCH METABOLITŮ • karcinogenese (PAU – kuřáci – plíce; PCB - placenta) • immunotoxicita; kyslíkové radikály

I

ti

d

j

dělá á í

TRANSKRIPČNÍ REGULACE • exprese genů řízena tzv. xenoreceptory • orfánové (sirotčí receptory) – nemají přirozený endogenní ligand • • • •

Aryl Hydrocarbon Receptor (AhR) = receptor pro aromatické uhlovodíky dioxinový receptor první objevený xenoreceptor důležitý i v endogenních dějích – vývoj, differenciace

• PXR – pregnanový X receptor • CAR – konstitutivní androstanový receptor • • • • • •

NR1I2 NR1I3

jiné receptory – funkční a transkripční vzájemná komunikace VDR – receptor pro vitamín D RAR – receptory pro kyselinu retinovou (ligand all-trans RA); formy  RXR – retinoidní X receptory (ligand cis-RA); formy  GR – glukokortikoidní receptor další (např. FXR, LXR, SHP)

• látky aktivující xenoreceptory (agonisté; ligandy) indukují expresi biotransformačních enzymů fáze I, II a III. - INDUKTORY I

ti

d

j

dělá á í

SIROTČÍ RECEPTORY • • • • •

tzv. orphan receptors = sirotčí receptory dle definice endokrinologie Hormon-Receptor-Efektor hormon – působek sekretováný žlázou s vnitřní sekrecí receptor versus ligandem-aktivovaný transkripční faktor u sirotčích receptorů není znám endogenní ligand (zatím…..))

Příklady sirotků co již nejsou sirotky….)

I

• • • •

kanabinoidní receptory nejprve se pozoruje účinek exogenního aktivátoru (marihuana, hašiš) následně jsou identifikovány a charakterizovány receptory CB1 a CB2 nalezen endogenní ligand ADANDAMID (Prof. Lumír Hanuš)

• • • •

opiátové receptory nejprve se pozoruje účinek exogenních aktivátorů (opium, morfium, heroin) následně objev celé řady receptorů () nalezeny endogenní ligandy ENDORFINY, ENKEFALINY

ti

d

j

dělá á í

ARYL UHLOVODÍKOVÝ RECEPTOR • aryl hydrocarbon receptor (AhR); receptor pro polyaromatické uhlovodíky • dioxin receptor; dioxinový receptor • nejedná se o receptor v pravém slova smyslu ale o ligandy-aktivovaný transkripční faktor • člen rodiny transkripčních faktorů bHLH/PAS • bHLH = basic-Helix-Loop-Helix • PAS = Per-Arnt-Sim; Per = period; Sim = single-minded

http://en.wikipedia.org/wiki/Aryl_hydrocarbon_receptor

I

ti

d

j

dělá á í

ARYL UHLOVODÍKOVÝ RECEPTOR ubiquitous expression – AhR je exprimován ve všech tkáních transkripčně aktivní je ve formě heterodimeru s ARNT (AhR/ARNT) ARNT = AhR Nuclear Translocator ARNT = podjednotka HIF1 – hypoxia inducible factor 1

• • • •

• aktivní AhR/ARNT se váže do promotorové oblasti DNA

DRE XRE AHRE

= dioxin-responsive element = xenobiotic-responsive element = AhR responsive element

core sequence consensus sequence

I

ti

d

j

dělá á í

L

AhR ARNT DRE

5’-GCGTG-3’ 5’-T/GNGCGTGA/CG/CA-3’

SIGNALIZACE AhR L

L

L XAP2 L hsp90 L AhR p23 L hsp90

L L L

L

ARNT L

AhR

XAP2 hsp90 L AhR p23 hsp90

I

ti

d

j

dělá á í

XAP2 L hsp90 AhR ARNT CYP1A1 p23 DRE hsp90

ARYL UHLOVODÍKOVÝ RECEPTOR FUNKCE AhR • regulace enzymů metabolismu xenobiotik • úloha v mnoha fyziologických dějích – buněčný cyklus, imunitní odpověď, diferenciace, apoptosa, vývoj, regulace intermediárního metabolismu • AhR funguje jako ubiquitin-E3-ligasa!!!! LIGANDY AhR • EXOGENNÍ – omeprazol, polychlorované bifenyly, dioxiny, flavonoidy, resveratrol, polyaromatické uhlovodíky (benzo-a-pyren, 3methylcholanthren), alkaloidy (BERBERIN), syntetické látky (1,9pyrazoloanthron) • ENDOGENNÍ – význam v regulaci fyziologických dějů – bilirubin, biliverdin, indirubin, deriváty tryptofanu (UV-zářením generované), eikosanoidy (prostglandin G, lipoxin A4) CÍLOVÉ GENY AhR detoxikační – CYP1A1, CYP1A2, CYP1B1, UGTs, NADPH-red., GSTs atd. další – AhRR, TGF, p27, IL-1, Jun, Bax, atd.sss

I

ti

d

j

dělá á í

ARYL UHLOVODÍKOVÝ RECEPTOR Významná úloha AhR v jaterním metabolismu – detoxikační geny fáze I. a fáze II. Biotransformace, plus další významné geny metabolismu Důležitá role AhR v extrahepatálních tkáních: • střevo – aktivace složkami potravy – polyaromatické uhlovodíky z uzených a grilovaných potravin, flavonoidy, resveratrol apod. Indukce extrahepatálního enzymu CYP1A1 – tvorba reaktivních metabolitů – možný vliv na proces chemicky vyvolané karcinogeneze? • placenta – úloha není přesně jasná, zdá se významná vzájemná funkční interakce se signální dráhou glukokortikoidního receptoru • plíce – indukce enzymu CYP1A1 působením polyaromatických uhlovodíků obsažených v cigaretovém kouři – příspěvek k procesu karcinogeneze? Aktivace prokarcinogenů na ultimátní karcinogeny. • kůže – působením UV-záření dochází k aktivaci MAP kinas a k tvorbě reaktivních metabolitů tryptofanu (ligandy AhR) a k synergistické aktivaci AhR a indukci CYP1A1. Podíl na vzniku rakoviny působením UV-záření?

I

ti

d

j

dělá á í

BERBERIN AKTIVUJE AhR

• berberin – kvartérní isochinolínový alkaloid (Berberis vulgaris, Hydrastis

canadensis – vodilka)

• antimikrobiální, antisekretorní aktivita – využíván v léčbě průjmů a jiných gastrointestinálních potíží • potenciální antimalarikum

I

ti

d

j

dělá á í

BERBERIN AKTIVUJE AhR

• berberin indukuje expresi CYP1A1 mRNA a proteinu • berberin aktivuje AhR v gene reporter assays v H4EII buňkách

Vrzal et al (2005) Biochem Pharmacol

I

ti

d

j

dělá á í

SP600125 AKTIVUJE AhR

• SP600125 (1,9-pyrazoloanthron) • specifický farmakologický inhibitor c-jun-N-terminální kinasy (JNK) I

ti

d

j

dělá á í

SP600125 AKTIVUJE AhR • studovali jsme úlohu JNK ve funkci AhR • chtěli jsme použít SP600125, ale náhodou jsme zjistili, že se jedná o parciálního agonistu AhR – takto chodí věda….))

JNK

?

AhR

SP600125

• SP600125 indukuje AhR cílové geny CYP1A1 a CYP1A2 • indukce je ale „submaximální“ – indikace parciálního agonismu? Dvorak et al (2008) Biochem Pharmacol

I

ti

d

j

dělá á í

SP600125 A RESVERATROL JSOU PARCIÁLNÍ AGONISTÉ AhR • SP600125 inhiboval indukci CYP1A1/2 full agonistou dioxinem • typické pro parciální agonisty • potvrzeno v gene reporter assays (DRE-LUC v HepG2)

• resveratrol – parciální agonista AhR • doposud považován za antagonistu • efekty v červeném víně? Dvorak et al (2008) Biochem Pharmacol

I

ti

d

j

dělá á í

AhR A METABOLICKÁ AKTIVACE • studovali jsme toxicitu kvartérního benzo(c)fenanthridinového alkaloidu sanguinarinu v potkaních hepatocytech • indukce enzymů fáze I. a fáze II. Dioxinem snížila toxicitu sanguinarinu • metaboliská (in)aktivace

I

ti

d

j

dělá á í

PREGNANOVÝ X RECEPTOR • PXR – jaderný receptor, NR1I2 • rodina steroid-thyroid-retinoid receptors • objev PXR znamenal revoluci ve farmakologii a vývoji léčiv!!! • aktivace PXR strukturně rozličnými chemikáliemi (vč. léčiv) je molekulární podstatou lékových interakcí způsobených tzv. indukcí exprese biotransfromačních enzymů – fáze I. (cytochrom P450), fáze II. (UGTs), fáze III. (transportery)

I

ti

d

j

dělá á í

PREGNANOVÝ X RECEPTOR • transkripčně aktivní PXR funguje ve formě heterodimeru s RXR • vazebná místa pro PXR/RXR v DNA AGGTCA-like core sekvenci, a různé strukturní motivy – DR3, DR4, ER6, IR6 apod. NRE: AGGTCA-like

L

PXR RXR NRE

A/B

C

D

E

COOH

NH2 AF1

• N-terminal domain • activation function • ligand independent

I

ti

d

F

j

dělá á í

DBD

HINGE

AF2 - LBD

• C-terminal domain • variable

Pavek and Dvorak (2008) Curr Drug Metab I

ti

d

j

dělá á í

PREGNANOVÝ X RECEPTOR FUNKCE PXR • regulace enzymů metabolizujících léčiva – tzv. „xenosenzor“ • regulace genů lipidového a sacharidového metabolismu • metabolismus cholesterolu, žlučových kyselin • exprimován v játrech, GIT, ledvinách LIGANDY PXR • EXOGENNÍ – rifampicin, barbituráty, glukokortikoidy, nifedipin, hyperforin, benzodiazepiny, benzimidazoly, azolová antimykotika…..…a spousta dalších • ENDOGENNÍ – doposud je PXR považován za orfánový receptor - kandidáti – vitamin E, žlučové kyseliny CÍLOVÉ GENY PXR • detoxikační – CYP2B6, CYP2C8, CYP2C9, CYP2C19, CYP3A4, CYP3A7, GSTs, STs, GSTs, MDR1, MRPs atd. • další – ALAS-1, ApoA1, HDLc atd.

I

ti

d

j

dělá á í

PXR A AZOLOVÁ ANTIMYKOTIKA • popsali jsme účinky tzv. azolových antimykotik na PXR • antifungální látky – léčba plísní, povrchové i systémové aplikace • podpůrná léčba onkologických pacientů • masově využívaná léčiva • obecně se ví, že tyto látky inhibují katalytickou aktivitu CYP3A4 enzymu, což je třeba brát v potaz v souvislosti s tzv. lékovými interakcemi • v naší práci ukazujeme, že azolová antimykotika aktivují PXR a indukují expresi CYP3A4 • důležité zjištění jak pro metabolismus léčiv tak pro působení na lidský organismus, neboť PXR je regulátorem lipidového a sacharidového metabolismu.

I

ti

d

j

dělá á í

PXR A AZOLOVÁ ANTIMYKOTIKA

• azolová antimykotika aktivují PXR – zesilují vazbu mezi SHP a PXR • buněčná odpověď na úrovni běžných agonistů (rifampicin) • oxiconazol, econazol, miconazol, clotrimazol, ketoconazol, itraconazol Svecova et al (2008) Drug Metab Dispos I

ti

d

j

dělá á í

PXR A ZOLPIDEM • studovali jsme účinky zolpidemu na aktivitu PXR a AhR a expresi CYP3A4 a CYP1A2 v lidských hepatocytech • zolpidem – hypnotické účinky, působí selektivně na 1-GABAA receptor • Stilnox, Hypnogen, Ambien CR, Damixan, Ivedal……

I

ti

d

j

dělá á í

PXR A BENZODIAZEPINY • studovali jsme účinky benzodiazepinů na aktivitu PXR a expresi CYP3A4 v lidských hepatocytech • benzodiazepiny – zesilují účinek tlumivého neurotransmiteru GABA – zvyšují influx chloridových iontů do buňky a inhibují neuronální výboje • účinky anxiolytické, antikonvulzivní, hypnotické, myorelaxační, amnesické

I

ti

d

j

dělá á í

PXR A BENZODIAZEPINY • mammalian two-hybrid assay • Midazolam a Medazepam jsou slabé aktivátory PXR a induktory CYP3A4 • neaktivní – Alprazolam, Bromazepam, Chlordiazepoxid, Clonazepam, Diazepam, Lorazepam, Nitrazepam, Oxazepam, Tetrazepam, Triazolam

Vrzal et al (2010) Toxicol Lett

I

ti

d

j

dělá á í

KONSTITUTIVNÍ ANDROSTANOVÝ RECEPTOR – CAR (NR 1I3) • někdy Constitutive-Activated Receptor • CAR je velmi podobný PXR – sdílejí aktivátory, cílové geny, heterodimerizační partnery a koaktivátory, responsivní elementy….. • transkripčně aktivní ve formě heterodimeru CAR/RXR • není to jaderný receptor – v klidové formě je v cytosolu a po aktivaci translokuje do jádra • mechanismus aktivace není přesně jasný – úloha různých fosfatas? • není to typicky ligand-dependentní aktivace – ligandy CAR jsou vzácné; pokud vůbec existují – viz dále

L

CAR RXR NRE

PBREM – Phenobarbital Responsive Enhancer Module

I

ti

d

j

dělá á í

NRE: AGGTCA-like

KONSTITUTIVNÍ ANDROSTANOVÝ RECEPTOR – CAR (NR 1I3) FUNKCE CAR • regulace enzymů metabolizujících léčiva – tzv. „xenosenzor“ • regulace genů lipidového a sacharidového metabolismu • metabolismus cholesterolu, žlučových kyselin • exprimován v játrech, GIT, ledvinách AKTIVÁTORY CAR (ligandy nejsou známy) • EXOGENNÍ – barbituráty, fenytoin • ENDOGENNÍ – doposud je CAR považován za orfánový receptor - kandidáti – bilirubin, farnesol MYŠÍ CAR - agonista mCAR - TCPOBOP (1,4-bis[2-(3,5dichloropyridyloxy)]benzen) - inverzní agonista mCAR - androstanol CÍLOVÉ GENY PXR • detoxikační – CYP2B6, CYP2C8, CYP2C9, CYP2C19, CYP3A4, CYP3A7, GSTs, STs, GSTs, MDR1, MRPs atd. • další – ALAS-1, ApoA1, HDLc atd.

I

ti

d

j

dělá á í

KONSTITUTIVNÍ ANDROSTANOVÝ RECEPTOR – CAR (NR 1I3) AGONISTÉ LIDSKÉHO CAR – hCAR CITCO (6-(4-chlorophenyl)imidazo[2,1-b][1,3]thiazole-5-carbaldehyde

O-(3,4-dichlorobenzyl)oxime)

KYSELINA VALPROOVÁ (?)

I

ti

d

j

dělá á í

- antiepileptikum - stabilizátor nálady - Depakine, Convulex apod.

Ostatní: VDR, TR, RXRs, RARs, ER, PR, AR

TFs

d

AhR ARNT

PXR

CAR

PPAR

RXR

RXR

RXR

CYP2A6 CYP3A4

CYP2A6

CYP2C8 CYP2C9

CYP2C9

CYP1A1 CYP1A2

Transp.

(???) CYP1A1 CYP1A2 Others?

CYP1B1

Phase II enzymes ti

Dvorak et al 2005 Curr Drug Metab Pavek and Dvorak 2008 Curr Drug Metab

GR GR

CYP2B6

I

AKTIVÁTOR (léčivo; TF)

j

dělá á í

CYP4

Transp.

Phase II enzymes

ORGANIZACE PROMOTORU CYP3A4

Adopted from www.hepatologyinvitro.org

I

ti

d

j

dělá á í

„Tangle of networks of nuclear and steroid receptors“

Pascussi JM et al. (2003) Biochem Biophys Acta I

ti

d

j

dělá á í

RECEPTOR CROSS-TALKS • mezi xenoreceptory, steroidními, thyroidními a retinoidními receptory existují různé funkční a transkripční vzájemné interakce • různé mechanismy těchto interakcí, tzv. CROSS TALKS • významné fyziologické a patofyziologické dopady

I

ti

d

j

dělá á í

SDÍLENÍ LIGANDU PXR ligandy • Rifampicin • Hyperforin • Omeprazol Ligand X

CAR ligandy • CITCO • Bilirubin • Valproát

Ligand Y Sdílení ligandu

NR-x

• Steroidy • Žlučové kys. • Fenobarbital

Cílové geny X Adopted from www.hepatologyinvitro.org

I

ti

d

j

dělá á í

NR-y

Cílové geny Y

• • • •

CAR PXR FXR FXR

a a a a

PXR GR PXR VDR

SDÍLENÍ RESPONSIVNÍHO ELEMENTU Ligand X

Ligand Y

NR-x

NR-y Sdílení responsivního elementu

Cílové geny X

Cílové geny Y

• CAR and PXR • PXR and VDR • FXR and PXR/CAR

• PXR aktivuje VDR-cílové geny (CYP24) Adopted from www.hepatologyinvitro.org

I

ti

d

j

dělá á í

SDÍLENÍ RESPONSIVNÍHO ELEMENTU • responsivní element pro CYP3A4 váže VDR atd.

RXR PXR RXRVDR

RXRCAR

CYP3A4 CYP2B6 CYP2C9

Responsivní element

CYP3A4 CYP2B6 dDR3 + pER6 DR4

I

ti

d

j

dělá á í

CYP2C9 DR4

• do VDRE se váže PXR • léky vyvolaná osteomalacie • indukce CYP24

REGULACE REGULÁTORU Ligand X

NR-x

Cílové geny X

Ligand Y

NR-x reguluje NR-y

NR-y

Cílové geny Y

• kaskáda GR-PXR/CAR-P450 Adopted from www.hepatologyinvitro.org

I

ti

d

j

dělá á í

GR-PXR/CAR-CYP KASKÁDA Pascussi et al. (2000) Dexamethasone induces pregnane X receptor and retinoid X receptor-alpha expression in human hepatocytes: synergistic increase of CYP3A4 induction by pregnane X receptor activators. Mol Pharmacol 58(2):361-72.

Jean-Marc Pascussi

GR

PXR RXR

I

ti

d

j

dělá á í

CAR

CYP2B6

CYP2C8

CYP2C9

CYP3A4

Pascussi et al. (2000) Dexamethasone enhances constitutive androstane receptor expression in human hepatocytes: consequences on cytochrome P450 gene regulation. Mol Pharmacol 58(6):1441-50.

RXR

Pascussi et al. (2001) Dual effect of dexamethasone on CYP3A4 gene expression in human hepatocytes. Sequential role of glucocorticoid receptor and pregnane X receptor. Eur J Biochem 268(24):6346-58. Pascussi et al. (2003) Transcriptional analysis of the orphan nuclear receptor constitutive androstane receptor (NR1I3) gene promoter: identification of a distal glucocorticoid response element. Mol Endocrinol 17(1):42-55.

GR-PXR/CAR-CYP KASKÁDA CYTOKINES

Assenat et al. (2004) Interleukin 1beta inhibits CAR-induced expression of hepatic genes involved in drug and bilirubin clearance. Hepatology 40(4):951-60.

GR

AZOLES

PXR RXR

CYP2B6 CYP2C9

I

ti

d

j

dělá á í

CAR

CYP2C8 CYP3A4

RXR

Duret et al. (2006) Ketoconazole and miconazole are antagonists of the human glucocorticoid receptor: consequences on the expression and function of the constitutive androstane receptor and the pregnane X receptor. Mol Pharmacol 70(1):329-39.

MICROTUBULE DISRUPTORS

Dvorak et al. (2003) Colchicine down-regulates cytochrome P450 2B6, 2C8, 2C9, and 3A4 in human hepatocytes by affecting their glucocorticoid receptor-mediated regulation. Mol Pharmacol 64(1):160-9.

Eric Assenat

Cedric Duret

INTERAKCE PŘES KOAKTIVÁTOR Ligand X

NR-x

Ligand Y

NR-x je koaktivátor NR-y

Cílové geny X

Cílové geny Y • AhR je koaktivátor ER

Adopted from www.hepatologyinvitro.org

I

ti

d

j

dělá á í

NR-y

• AHR-ER • CAR/PXR-FoxO1 • CAR/PXR-SHP

GEN „X“ METABOLIZUJE LIGAND „Y“ Ligand X

NR-x

Ligand Y

GEN-X metabolizuje LIGAND Y

Cílové geny X

• T3 a T4 jsou metabolizovány UGT1A1 Adopted from www.hepatologyinvitro.org

I

ti

d

j

dělá á í

NR-y

Cílové geny Y

• CAR/PXR – T3/T4 (TR) • CAR/PXR - AhR

Adopted from www.hepatologyinvitro.org

I

ti

d

j

dělá á í

Přímá vazba GR do promotoru GR

GR

GR

GR

CYP3A5

GR

E

GRE

CYP2C9

-1662/-1676

-891/-1109 (two half-site) Schuetz (1996) Mol Pharmacol

GR

GR

GR

GRE

CYP2C19

-1736/-1750 Chen (2003) Mol Pharmacol

I

ti

d

j

dělá á í

Gerbal-Chaloin (2002) J Biol Chem

GR

GRE

CYP2C8

-1927/DR-4 Ferguson (2005) Mol Pharmacol

Nepřímá vazba GR do promotoru GR

GR

HNF41 HNF-RE

CYP2A6

basic promoter Onica (2008) Mol Pharmacol

GR

GR

HNF4 ? HNF-RE Pavek (2007) Placenta

I

ti

d

j

dělá á í

GR

GR

GR

GR

c/EBP

HNF3 ? -301/+7

El-Sankary (2002) Drug Metab Dispos

CYP3A4

REGULACE REGULÁTORU CROSS-TALK

Regulatory cascades

GR

CAR RXR

GR

GR

PXR RXR

CYP2A6

CYP2B6

CYP2C6

CYP2C9

CYP2C19

CYP2C6

Dvorak (2003) Mol Pharmacol Pascussi (2003) Mol Endocrinol Pascussi (2000) Mol Pharmacol

I

ti

d

j

dělá á í

GR

AhR ARNT

CYP1A1

CYP1A2

Monostory (2005) FEBS Lett Vrzal (2008) Eur J Pharmacol Vrzal (2009) Chem-Biol Interact

Inhibitory, substráty, induktory Inhibitory – různé mechanismy inhibice

Propranolol (1A2), flavonoidy (1A2), omeprazol (2C19), troleandomycin (3A4), ketokonazol (3A4), dihydroxybergamotin – grep (3A4), allicin - česnek (3A4)

Substráty – analogie kompetitivní inhibice

Fenacetin (1A2), Kofein (1A2), warfarin (2C9), alkohol (2E1), cyklosporin A (3A4)

Induktory

Omeprazol (1A2), PAU/PCB (1A2), hypericin (2A6, 2B6, 2C9/19, 3A4), allicin (3A4), fenobarbital, rifampicin (2A6, 2B6, 2C9/19, 3A4)

I

ti

d

j

dělá á í

LÉKOVÉ INTERAKCE • farmakodynamické - jsou předvídatelné, vychází se z mechanismu účinku • farmakokinetické – a priori nepředvídatelné • P450 INDUKCE – nárůst množství enzymu; zrychlený metabolismus • P450 INHIBICE – pokles enzymové aktivity; zpomalení metabolismu • pacient po transplantaci ledvin užívá imunosupresivum CYCLOSPORIN a antibiotikum RIFAMPICIN • CYCLOSPORIN je substrátem (je metabolizován) enzymem CYP3A4 • RIFAMPICIN je silný induktor exprese CYP3A4 • pokud se neupraví dávkování CYCLOSPORINU, metabolismus je natolik akcelerovaný, že vymizí terapeutický účinek a pacient umírá na organ rejection CYCLOSPORIN (aktivní, toxický) CYCLOSPORIN (aktivní, toxický)

I

ti

d

j

dělá á í

CYP3A4 CYP3A4 rifampicin

CYCLOSPORIN (neaktivní, netoxický) CYCLOSPORIN (neaktivní, netoxický)

ALKOHOL INDUKUJE CYP2E1

 CYP2E1

CYP2E1 produkuje NAPQI

N-acetyl-p-benzo-quinone imine (NAPQI)

NAPQI je hepatotoxický!!! (…alkohol taky…) I

ti

d

j

dělá á í

HYPERICIN AKTIVUJE PXR

 CYP3A4

CYP3A4 (a další) inaktivuje steroidní hormony

SELHÁNÍ HORMONÁLNÍ ANTIKONCEPCE

I

ti

d

j

dělá á í

Benzo[a]pyren

PAU AKTIVUJÍ AhR

CYP1A1 CYP1A2 CYP1B1

CYP1 přeměňuje BaP na silný karcinogen

RAKOVINA Benzo[a]pyren

I

ti

d

j

dělá á í

O

arenepoxid

Fyziologické a patofyziologické faktory ovlivňující P450 • • • • •

těhotenství věk pohlaví výživa polymorfismus

I

ti

d

j

dělá á í

• • • • • • •

hypoxie oxidační stres infekce zánět nemoci environmentální polutanty ostatní (?)

• Schopnost organismu vypořádat se s přítomností cizorodých látek je dána souhrou genetických, fyziologických a patofyziologických podmínek v nichž se jednotlivec nachází. • Biotransformace xenobiotika je ovlivněna přítomností jiných xenobiotik; tj. léků, drog, složek potravy a životního prostředí

DĚKUJI ZA POZORNOST

I

ti

d

j

dělá á í