Bài giảng Di truyền học dược lý và sự chuyển hóa thuốc

Oxy phân tử O2 Trang 11 CƠ CHẤT, CHẤT HOẠT HÓA/ỨC CHẾ P450 •Tăng cường P450 Trang 12 CÁC PHẢN ỨNG THỦY PHÂN / LIÊN KẾT PHA II • Glucuronide hóa chiếm tỉ lệ lớn nhất trong các chuyển

DI TRUYỀN HỌC & DƯỢC DI TRUYỀN HỌC

DI TRUYỀN HỌC DƯỢC LÝ VÀ

SỰ CHUYỂN HÓA THUỐC

Một số đặc điểm chung

• Có hàng trăm protein tham gia vào sự phân phối và chuyển hóa thuốc trong cơ thể

• Phần lớn đều đa hình di truyền

• Hiệu lực/độc tính của thuốc phụ thuộc vào nồng độ tại vị trí hoạt động

• Trước đây thường được coi là do một vài enzym

TÓM LƯỢC VỀ DƯỢC DI TRUYỀN

TÓM LƯỢC VỀ DƯỢC DI TRUYỀN

QUÁ TRÌNH ENZYM PROTEIN

CÁC VỊ TRÍ CHUYỂN HÓA THUỐC

Chuyển hóa thuốc và hậu quả

 Chuyển hóa thuốc – các phản ứng hóa

sinh làm biến đổi thuốc trong cơ thể

 Có 4 cách thuốc được biến đổi

1 Bất hoạt hoạt chất

2 Hoạt chất được chuyển hóa thành chất trung

gian có hoạt tính hoặc độc tính

3 Tiền chất thành hoạt chất

4 Thuốc không bài tiết chuyển thành thuốc bài tiết

CÁC KIỀU CHUYỂN HÓA CHÍNH

• Các phản ứng oxy hóa / khử (Pha I)

– Chuyển thuốc thành chất trung gian ưa nước bằng bổ sung

nhóm phân cực

– Di hóa

– Trở nên hoạt động mạnh hoặc độc tính

– Đủ phân cực để được thải trừ

• Các phản ứng thủy phân / kết hợp (Phase II)

– Tiếp tục biến đổi để tăng tính ưa nước

– Đồng hóa

– Thuốc liên kết với cơ chất nội sinh như glucuronic acid,

sulfuric acid, acetic acid, hay amino acid để hình thành hợp

chất có độ phân cực cao

– Chuyển hóa các chất ngoại sinh

– Tham gia tổng hợp chất nội sinh

CÁC PHẢN ỨNG OXY HÓA / KHỬ

Các enzym Cytochrom P450

• Trên mạng lưới nội chất trơn

• Có 74 họ gen CYP

• 3 họ chính liên quan đến chuyển

hóa thuốc ở gan

– CYP1, CYP2, CYP3

– ~50% các thuốc kê đơn được

chuyển hóa bởi CYP3A4

• P450 3A4 (CYP3A4)

– 3 = họ enzym

– A = dưới họ

– 4 = tên enzym

• Phổ cơ chất rộng do ôxy của

phức hệ được hoạt hóa (chất

oxy hóa mạnh thường dễ phản

ứng)

• Dễ bị ức chế hoặc hoạt hóa

– Dẫn đến tương tác thuốc mạnh

CHU TRÌNH P450

Thuốc + O2 + NADPH + H+ Thuốc-OH + H2O + NADP+

Cho e-

Fe3+ được khử thành Fe2+

Sự ôxy hóa thuốc cần:

1 P450

2 P450 reductase

3 NADPH

4 Oxy phân tử (O2)

Các bước ôxy hóa bởi P450:

1 P450 dạng oxy hóa liên kết

CƠ CHẤT, CHẤT HOẠT HÓA/ỨC CHẾ P450

• Tăng cường P450

– Tăng biểu hiện P450

bằng tăng tổng hợp

hoặc giảm biến tính

– Tăng hoạt độ enzym

(tốc độ chuyển hóa

cơ chất)

• Giảm nồng độ cơ chất trong huyết tương

CÁC PHẢN ỨNG THỦY PHÂN / LIÊN KẾT (PHA II)

• Glucuronide hóa (chiếm tỉ lệ lớn

nhất trong các chuyển hóa Pha

• Liên kết Glycine (ti thể)

- Bổ sung Glycine bởi Acyl-CoA

CÁC PHẢN ỨNG THỦY PHÂN / LIÊN KẾT (PHA II)

Các yếu tố ảnh hưởng chuyển hóa thuốc

• Biến dị di truyền (hệ gen dược lý)

– Các quần thể nhất định có các đa hình di truyền hoặc đột biến ở các enzym

chuyển hóa tạo nên các kiểu hình chuyển hóa nhanh hoặc chậm

• Chủng tộc

– Một số đa hình ở các gen chuyển hóa xuất hiện đặc thù theo chủng tộc /dòng họ

• Các đa hình gen CYP2D6 phân bố đặc trưng chủng tộc

• Tuổi

– Nhiều quá trình chuyển hóa diễn ra chậm ở trẻ em hoặc người già

– Trẻ sơ sinh mang đủ các gen song không phải tất cả các phản ứng ôxy hóa đều diễn ra

• Do hệ enzym hoàn thiện theo thời gian từ 2 tuần đầu đến hết tuổi thiếu nhi

– Ở trẻ sơ sinh, nhiều phản ứng liên kết diễn ra yếu

• Bệnh vàng da trẻ sơ sinh là do liên kết bilirubin yếu bởi UGT

• Bệnh xanh sám trẻ sơ sinh – do liên kết yếu của chất chuyển hóa từ chloramphenicol

• Giới tính

– Nhìn chung, nam giới chuyển hóa ethanol, propranolol, một số benzodiazepine, estrogen, và một số dẫn xuất salicylic acid nhanh hơn

• Chế độ dinh dưỡng

– Đồ nướng và rau cải tăng cường hoạt độ enzym CYP1A

– Nước (sinh tố) bưởi ức chế CYP3A

• Môi trường

– Khói thuốc lá tăng hoạt độ một số enzym P450

– Người bị phơi nhiễm thuốc trừ sâu hoạt độ chuyển hóa có xu hướng tăng

• Cường giáp – tăng chuyển hóa

• Suy giáp – giảm chuyển hóa

Các yếu tố ảnh hưởng chuyển hóa thuốc (tiếp)

Khả năng chuyển hóa

debrisoquine (thuốc điều

trị tăng huyết áp) Xem

thêm: Smith CAD European

Biopharmaceutical Review J 4,

2005

Một số ví dụ

đa hình của gen mã hóa enzym

Glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD) dẫn đến chứng thiếu máu huyết khi được điều trị bằng thuốc chống sốt rét primaquine

21

 Hoạt tính enzym Glucose-6-phosphate dehydrogenase

Ảnh hưởng đến >100 triệu người trên thế giới

R-NH 2 CYP

MPO PGH Synthase

NADH

NAD+

MetHgb Reductase

NADPH hoặc GSH(?)

NADP+ hoặc GSSG(?)

Chuyển hóa

Primaquine

bởi G6PD

SOD Catalase GSH Peroxidase

Giải độc

Ứ máu tại lách

Thiếu máu huyết

GSH

Semi-mercaptal sulfinamide

R-NH 2

22

Các dược chất làm tăng bệnh thiếu máu huyết ở

những người thiểu năng G6PD

Acetanilide Nitrofurantoin Primaquine

Methylene Blue Sulfacetamide Nalidixic Acid

Naphthalene Sulfanilamide Sulfapyridine

Sulfamethoxazole

Ấn độ - Pasô 16

Micrônêsia <1

 0,04% (1/2500) người đồng hợp tử

về alen mã hóa

pseudocholineseterase không có khả năng bất hoạt thuốc giãn cơ

succinylcholine dẫn đến biểu hiện liệt hô hấp

26

• Hoạt động nhanh, có tác dụng phục hồi dãn cơ nhanh

• Ở người bình thường gây tê khoảng 2 - 6 phút

• Ở một số bệnh nhân, trạng thái tê liệt kéo dài nhiều giờ

• Gây ra bởi một enzym cholinesterase bị biến đổi di truyền

27

• Enzym cholinesterase “đột biến” có ái lực với

succinylcholine chỉ bằng 1/100 so với enzyme kiểu dại (wt)

• Tần số xuất hiện là 1:2500 cá thể

• Thử nghiệm lâm sàng qua hoạt tính ức chế thủy phân

benzoylcholine bởi dibucaine

0 20 40 60 80 100

28

• Enzym cholinesterase “đột biến” có ái lực với

succinylcholine chỉ bằng 1/100 so với enzyme kiểu dại (wt)

• Thử nghiệm lâm sàng qua hoạt tính ức chế thủy phân

benzoylcholine bởi dibucaine

• Các nghiên cứu phả hệ cho thấy biến đổi về hoạt tính

cholinesterase liên quan trực tiếp đến 2 alen nằm trên

NST thường có biểu hiện đồng trội

• Ngoài ra còn liên quan đến một số đột biến khác hiếm

gặp hơn

 Có nhiều alen đa hình ở gen mã hóa NAT2

(acetlytransferase) có xu hướng làm giảm

(hoặc đôi khi làm tăng) khả năng bất hoạt

thuốc họ isoniazid

 Một số cá thể có triệu chứng rối loạn thần

kinh ngoại biên khi sử dụng họ thuốc này

 Một số alen của NAT2 liên quan đến nguy cơ mắc một số dạng bệnh ung thư

30

PHÂN BỐ KIỂU HÌNH CHUYỂN HÓA ACETYL Ở

CÁC QUẦN THỂ NGƯỜI KHÁC NHAU

aminoglutethimide

benzidine

-naphthylamine 4-aminobiphenyl

Các dược chất chuyển hóa thành amine

sulfasalazine nitrazepam clonazepam caffeine

Mối quan hệ giữa tần ố bệnh nhân xuất hiện luput của

Procainamide với tốc độ chuyển hóa acetyl.

Nguồn: Woosley RL, et al N Engl J Med 298:1157-1159, 1978

33

NH 2 C

O (H 3 CH 2 C) 2 NH 2 CH 2 CHN

PROCAINAMIDE

NH C

O (H 3 CH 2 C) 2 NH 2 CH 2 CHN CCH 3

O NHOH

C

O (H 3 CH 2 C) 2 NH 2 CH 2 CHN

NAT CYP450

PROCAINAMIDE HYDROXYLAMINE N-ACETYLPROCAINAMIDE

Cytochrome P450

 ~10% cá thể thuộc quần thể Capcazơ là đồng hợp tử về gen Cytochrome P450 - CYP2D6 – mất khả năng chuyển hóa

thuốc chống tăng huyết áp debrisoquine

ở mức phù hợp, dẫn đến nguy cơ bị tăng huyết áp mạch vành nguy hiểm

35

Kiểu hình chuyển hóa Debrisoquine ở những

người có kiểu gen CYP2D6 khác nhau

Subjects

Metabolic Ratio

(CYP2D6L) 2 – lặp gen; CYP2D6A – đột biến mất một nucleotit

CYP2D6B – đột biến điểm tại một số vị trí

Nguồn: Agundez JG et al Clin Pharmacol Ther 57:265, 1995

D ACE (Angiotensin Converting Enzyme)

 Các bệnh nhân đồng hợp tử về

một alen trong vùng intron 16 của

một gen mã hóa enzym chuyển

hóa angiotensin (ACE) không đáp

ứng hiệu quả với thuốc trị chứng

tăng huyết áp enalapril , trong khi

ở những bệnh nhân khác thuốc

này có hiệu quả cao

37

Liều Warfarin dùng hàng ngày và kiểu gen CYP2C9

Liều Warfarin* Kiểu gen

5,63 (2,56) *1/*1 4,88 (2,57) *1/*2 3,32 (0,94) *1/*3 4,07 (1,48) *2/*2 2,34 (0,35) *2/*3 1,60 (0,81) *3/*3

* Số liều dùng hàng ngày (sai số tiêu chuẩn) tính theo mg

Nguồn: Higashi MK, et al Association between CYP2C9 genetic variants and

anticoagulation-related outcomes during warfarin therapy JAMA 287:1690-1698, 2002

Phân bố hoạt tính của Thiopurine Methyl-transferase

Reproduced from: Weinshelboum RM, Sladek SL Am J Hum Genet 32:651-662, 1980

Hoạt động chuyển hóa thuốc bình thường và yếu

Các phân tích về tỉ số chuyển hóa thuốc liên quan đến các gen CYP2C9, CYP2C19 và CYP2D6 cho thấy sự đa hình di truyền biểu hiện qua kiểu phân bố chuẩn hai phương thức

41

LÁ VÀ TRỌNG LƯỢNG SƠ SINH THẤP

65% trẻ sơ sinh tử vong thuộc nhóm trẻ sơ sinh

có trọng lượng thấp (LBW), trong khi trẻ sơ

sinh LBW chỉ chiếm 7,6% tổng số trẻ sơ sinh

Trẻ sơ sinh LBW ở những người mẹ hút thuốc lá

2

0,028 0,08 0,109 0,122 0,141 0,142 0,163 0,17 0,21

0,351 0,362 0,38 0,438 0,442 0,446 0,485

Mỹ gốc Phi

Ả rập du cư Thụy Điển Phần Lan

Mỹ gốc Âu Tây Ban Nha và Bồ

Tây Nam Mỹ bản địa

Ethiopian

Do Thái Trung Quốc Hán Trung Quốc

Việt Nam Thái Lan

Ấn Độ Malay Nhật Bản

 - opioid ở người trong nhiều quần thể khác nhau trên thế giới

tÇn sè snp 118G cña gen opm1 m· hãa mu-opioid

0,92 0,95 0,963 0,984 0,992 0,995 0,995

1,0

Mỹ gốc Phi Ethiopian

Ả rập du cư Tây Ban Nha và Bồ Đào Nha

Do Thái

Mỹ gốc Âu Trung Quốc

Malay Thụy Điển Việt Nam Thái Lan

Ấn Độ Nhật Bản

opioid ở người trong nhiều quần thể khác nhau trên thế giới