Фармакогенетика и фармакогеномика Выполнила студентка 44 группы 6

Фармакогенетика и фармакогеномика Выполнила студентка 44 группы 6 курса л/ф Балашова М. С. 2012 г.

Фармакогеномика - направление фармакологии, изучающее влияние генетических изменений на чувствительность к препаратам и связь экспрессии гена или нуклеотидного полиморфизма (SNPs) с эффективностью ЛС или его токсичностью. Фармакогеномика изучает весь генотип человека, в то время как фармакогенетика - взаимодействие единичных генов с ЛС.

Историческая справка Фридрих Фогель Арно Мотульски За несколько лет до этого практически одновременно были открыты сразу три фармакогенетических феномена, которые впервые были обобщены генетиками Фридрихом Фогелем и американцем польского происхождения Арно Мотульски, а также фармакологом из Канады Вернером Каллоу.

Первый — дефицит фермента глюкозо-6 фосфатдегидрогеназы, при котором прием противомалярийных препаратов (хинина, плазмохина, примахина) вызывает гемолиз эритроцитов. Второй — феномен применения противотуберкулезного препарата изониазида, который у одних больных вызывал побочные эффекты, у других — нет. Третий — миорелаксант дитилин.

Генетически обусловленные патологические реакции на ЛС: I. Варианты фармакогенетической патологии с доказанной возможностью наследования: - 1)Энзимопатия, обусловленная дефицитом Г-6 -ФД; - 2)Энзимопатия, обусловленная полиморфизмом ацетилтрансферазы; - 3)Энзимопатия, развивающаяся вследствие полиморфизма внутриглазного давления при кортикостероидной терапии; - 4)Энзимопатия, обусловленная дефицитом метгемоглобинредуктазы; - 5)Энзимопатия, обусловленная полиморфизмом холинэстеразы; - 6) прочие энзимопатии, редко наблюдаемые в популяции.

II. Генетические нарушения, изменяющие чувствительность к лекарствам (подагра, порфирин, периодический паралич, синдром Жильбера и др. ). III. Состояния, при которых генетические факторы могут изменять реакции на лекарства (энзимопатия, связанная с дефицитом a-антитрипсина, болезнь итаи-итаи, болезнь Минмата и др. ).

Гемолиз эритроцитов наблюдается у больных с недостаточностью глюкозо-6 -фосфатдегидрогеназы приеме ряда лекарственные средств: - Противомалярийные средства: примахин, памахин - Препараты, содержащие сульфоновую группу: дапсон, сульфаниламиды (в частности сульфаметаксозол) - Нитрофурантоин - Анальгетики: ацетанилид, феназопиридин - Другие: менадион, доксорубицин, метиленовый синий, налидиксовая кислота, фуразолидон, ниридазол

Наследственный дефицит фермента глюкозо-6 фосфатдегидрогеназы (Г-6 -ФД) часто встречается в природных зонах распространения малярии (на карте выделены темным цветом)

Наследование дефицита Г-6 -ФДГ сцеплено с Ххромосомой, поэтому болеют в основном мужчины, реже — гомозиготные женщины. Признаки гемолиза (желтушность склер, темная моча) могут возникнуть на 2 -е — 3 -й сутки после начала приема лекарственного препарата. Если не прекратить прием, то на 4— 5 -е сутки может возникнуть гемолитический криз с выделением мочи черного цвета. Некоторые препараты оказывают гемолитическое действие у людей с недостаточностью Г-6 -ФДГ только при определенных условиях. Предрасполагающими факторами являются инфекции, недостаточность функций печени и почек, диабетический ацидоз и т. д.

Ацетилирование Осуществляется N-ацетилтрансферазой и является важным этапом биотрансформации ЛС и других ксенобиотиков. Полиморфизм ацетилирования впервые был описан в 1960 -е годы на примере «медленных» и «быстрых» ацетиляторов изониазида. Было отмечено, что у «медленных» ацетиляторов в связи с кумуляцией изониазида чаще наблюдаются невриты, а у больных с быстрым ацетилированием патологические реакции в основном носят токсический характер.

Ассоциации между носительством аллельных вариантов гена NAT 2 и неблагоприятными фармакологическими ответами Аллельные варианты Изменение активности фермента Лекарственные средства Изменение фармакологического ответа «Медленные» аллельные варианты: NAT 2*5 NAT 2*6 NAT 2*7 NAT 2*14 И др. Снижение активности NAT 2 Изониазид Полиневриты Сульфасалазин Диспепсия Гидралазин Волчаночноподобный синдром Прокаинамид

Тип ацетилирования определяют методами фено- и генотипирования NAT 2. В качестве маркерных субстратов ацетилирования широко используют дапсон и сульфадимезин. Отношение концентраций моноацетилдапсона и дапсона в плазме крови через 6 ч после введения препарата менее 0, 35 характерно для «медленных» , а более 0, 35 — для «быстрых» ацетиляторов. Если в качестве маркерного субстрата используют сульфадимезин, содержание его менее 25% принятой дозы в плазме через 6 ч и менее 70% в моче, собранной через 5 -6 ч после введения, свидетельствует о фенотипе «медленного» ацетилирования.

Глюкокортикоиды и глаукома Закапывание в глаза раствора глюкокортикоидов у некоторых людей вызывает сильное повышение внутриглазного давления, у других - меньшее, а у третьих внутриглазное давление совсем не повышается (5; 29 и 66% соответственно). Особенно выраженно на глюкокортикоиды реагируют родственники больных открытоугольной глаукомой. ПОУГ относят к генетически обусловленным заболеваниям. Описаны и доминантный, и рецессивный типы наследования, однако в большинстве случаев отмечается полигенная передача заболевания.

Дефицит метгемоглобинредуктазы Врожденные энзимопенические метгемоглобинемии наследуются по аутосомно-рецессивному типу. В отличие от оксигемоглобина метгемоглобин содержит трехвалентное железо, прочно связывает кислород и поэтому непригоден для его транспорта. В норме метгемоглобин содержится в эритроцитах в небольших количествах (0, 5 -3%).

Самая известная семья с синим цветом кожи – семья Фугэйт (Fugates) из Кентукки.

Многие лекарственные вещества (нитроглицерин, сульфаниламиды, хлорамфеникол, ПАСК, антипирин и т. д. ), особенно при их длительном применении в больших дозах, могут вызвать метгемоглобинемию, однако у большинства людей под влиянием метгемоглобинредуктазы быстро происходит восстановление метгемоглобина. При наследственной недостаточности метгемоглобинредуктазы в крови больных резко повышается (до 30 -40%) концентрация метгемоглобина. Чувствительность таких больных к токсическому действию метгемоглобинобразующих лекарственных средств очень высока. При выраженной метгемоглобинемии внутривенно вводят метиленовый синий (1 -2 мг/кг) и назначают аскорбиновую кислоту по 0, 3 г.

Атипичная холинэстераза Чувствительность к суксаметонию(дитилину) связана с мутацией в локусе сывороточной холинэстеразы. Атипичная холинэстераза не инактивирует дитилин, применяющийся в хирургии как мышечный релаксант, поэтому у обладателей такого фермента возможна длительная остановка дыхания (в течение 1 ч).

Синтез ХЭ в плазме определяют два локуса: Е 1, локализованный на 3 -й хромосоме, и Е 2, локализованный на 16 -й хромосоме. Имеются два патологических аллеля ( Еs и Ef ; норма Eu ), которые отличаются по силе действия. У гетерозигот по аллелям Еs и Еf полностью проявляется патологический эффект, а гетерозиготы типа Eu. Еs или Eu. Еf обладают нормальной активностью холинестеразы.

Атипичную холинестеразу идентифицируют в лабораторных условиях. Определение активности ХЭ у пациента в предоперационный период позволяет избежать внештатной ситуации при операции. Генетические варианты ХЭ выявляют с помощью дибукаинового показателя, основанного на определении процента ингибирования ферментативной активности в присутствии дибукаина. Длительное апноэ, возникшее вследствие недостаточности холинэстеразы в плазме крови, можно устранить (хотя и не всегда) переливанием плазмы или концентрированного раствора изолированной холинэстеразы.

Злокачественная гипертермия – заболевание, которое является состоянием острого гиперметаболизма скелетной мускулатуры и возникает применении местных анестетиков, средств для ингаляционного наркоза, сукцинилхолина. Злокачественная гипертермия наследуется аутосомнодоминантно. При этом дефектен RYR-1 ген, расположенный на длинном плече 19 -й хромосомы (19 q 13. 1) и отвечающий за кодирование рианодинового рецептора (кальциевый канал саркоплазматического ретикулума)[3]. Более 25 мутаций этого гена связаны со злокачественной гипертермией. У больных температура тела повышается до 44 о. С и более, при этом наблюдается тахикардия, учащение дыхания, гипоксия, ацидоз, гиперкалимия, гипокальциемия.

Первые симптомы ЗГ часто проявляются либо спустя некоторое время после введения провоцирующего препарата, либо в послеоперативном периоде. Самый ранний признак заболевания — быстрый рост уровня СО 2 в выдыхаемом воздухе. Классические признаки ЗГ — тахикардия, тахипноэ, гипертермия, цианоз, генерализованная мышечная ригидность. Лабораторные данные — значительное повышение Ра. СО 2, снижение Ра. О 2, смешанный ацидоз, гиперкалиемия и миоглобинемия. Золотой стандарт диагностики ЗГ - галотан-кофеиновый сократительный тест на разрыв мышечного волокна. Лечение: Дантролен— единственный специфический препарат, действующий прямо на рианодиновые рецепторы, предупреждая высвобождение кальция[.

Генетический полиморфизм гликопротеина-Р Гликопротеин-Р представляет собой белок-переносчик, локализованный на мембране клеток кишечника и участвующий в выведении из них в просвет кишечника некоторых ЛС (например, дигоксина, верапамила, дилтиазема, ингибиторов ВИЧ-протеазы, колхицина, циклоспорина). Идентифицировано несколько мутаций в гене гликопротеина-Р, приводящих к изменению фармакокинетики ЛС. Наиболее распространённая мутация гликопротеина Р приводит к синтезу гликопротеина-Р со сниженной активностью. У гомозигот по этой мутации создаются высокие концентрации дигоксина в плазме крови, следовательно, чаще развиваются нежелательные лекарственные реакции на препарат. Мутацию наследуют по аутосомнорецессивному типу. Распространённость гомозигот по этой мутации в европейской популяции высока (24%). Внедрение в клиническую практику генотипирования гликопротеина-Р позволит повысить эффективность и безопасность терапии дигоксином и другими субстратами гликопротеина-Р.

Взаимодействие изоферментов цитохрома Р 450 с лекарственными препаратами

Полиморфизм CYP 2 C 9 является главным ферментом метаболизма многих НПВС, ингибиторов ангиотензиновых рецепторов, производных сульфонилмочевины, фенитоина, непрямых антикоагулянтов и др. Варианты 144 С (CYP 2 C 9*2) и 359 L (CYP 2 C 9*3) определяют индивидуальную чувствительность пациента к антикоагуляционной терапии варфарином Частота встречаемости варианта CYP 2 C 9*2 составляет 11%, а варианта CYP 2 C 9*3 - 7% в европейских популяциях.

Клинические данные Частота кровотечений у носителей мутаций применении варфарина составляет до 26, 5% , из них больших - требующих переливания крови, хирургического вмешательства -до 4, 2% в год. Необходимая ежедневная доза варфарина у носителей аллелей CYP 2 C 9*2 и CYP 2 C 9*3 существенно ниже, а терапевтический эффект достигается значительно быстрее по сравнению с пациентами, не несущими данных аллельных вариантов.

Подбор дозы Для проведения эффективной и безопасной терапии варфарином начальная доза должна составлять: - При выявлении у пациента генотипа CYP 2 C 9* 1/1 -5 мг/сутки; - При выявлении у пациента генотипа CYP 2 C 9* 1/2 - 3, 75 мг/сутки; - При выявлении у пациента генотипа CYP 2 C 9*l/3 - 2, 5 мг/сутки - - Для носителей CYP 2 C 9*2/2, *2/3, *3/3 -предположительно 2, 5 мг/сутки В настоящее время проводятся исследования, цель которых – определить, имеет ли преимущество фармакогенетический подход перед стандартным эмпирическим подбором дозы Варфарина. Однако в рекомендациях АССР 2008 года говорится, что в отсутствие в настоящее время данных специальных рандомизированных исследований использование для всех больных фармакогенетического подхода к назначению АВК не оправдано.

Полиморфизм CYP 2 D 6 Цитохром CYP 2 D 6 участвует в метаболизме миансерина и других антидепрессантов и нейролептиков . Действие миансерина зависит от перехода из неактивной формы в активную – десметилмиансерин. Кроме того, CYP 2 D 6 ответственен за прочие пути метаболизма миансерина, включая гидроксилирование. У «медленных» метаболизаторов на уровне минимальных терапевтических доз развиваются выраженные побочные реакции, препятствующие увеличению интенсивности фармакологического воздействия и достижению желаемого терапевтического эффекта. Аналогичное действие оказывается приеме тиоридазина, применяющегося при шихофрении.

Недостаточность гидроксилазы При наличии наследственной недостаточности гидроксилаз смешанного типа снижается интенсивность и меняется характер метаболизма дифенина, непрямых антикоагулянтов и фенацетина. Вследствие снижения интенсивности парагидроксилирования дифенина повторный прием его приводит к кумуляции, проявляющейся рядом побочных реакций и осложнений: головокружением, возбуждением, лихорадкой, нистагмом, тремором, атаксией; возможен полиневрит.

Полиморфизм HER 2 Ген ERBB 2 (HER 2) кодирует тирозинкиназу и является членом семейства рецепторов эпидермальных факторов роста (ЭФР). Рецептор HER 2 – один из наиболее значимых молекулярных маркеров при раке молочной железы. Знание HER 2 -статуса важно сразу с нескольких точек зрения: - Позволяет врачу оценить склонность опухоли к прогрессированию; - Позволяет определить реакцию организма на предложенное лечение. Герцептин – эффективный метода лечения HER 2 -позитивного рака молочной железы

Рецептор HER 2

Генетический полиморфизм тиопурин S -метилтрансферазы (ТРМТ) ТРМТ — фермент, катализирующий реакцию S-метилирования производных тиопурина, т. е. основного пути метаболизма цитостатиков из группы антагонистов пурина (меркаптопурина, тиогуанина, азатиоприна). Активность ТРМТ у людей различается. У пациентов с низкой активностью фермента повышена чувствительность к перечисленным цитостатикам, проявляющаяся опасными для жизни гематотоксическими (лейкопенией, тромбоцитопенией, анемией) и гепатотоксическими эффектами. Снижение активности ТРМТ наследуется по аутосомно-рецессивному типу, у гомозигот низкая активность, у гетерозигот промежуточная. Для обеспечения безопасности проводимой химиотерапии перед назначением тиопуринов следует определять активность ТРМТ в эритроцитах пациента (фенотипирование ТРМТ) или генотип пациента с помощью ПЦР (генотипирование ТРМТ). Разработана коррекция дозировок меркаптопурина в зависимости от активности ТРМТ или генотипа этого фермента (безопасные дозы для пациентов с низкой активностью ТРМТ в 10 -15 раз ниже среднетерапевтических).

Другие примеры фармакогенетического подхода в онкологии: 5 -фторурацил применяются при опухолях различных локализаций. При мутации фермента DPYD следует уменьшить дозу препарата в 5 -10 раз для избежания выраженных побочных эффектов. Иресса (Гефитиниб) и Тарцева (Эрлотиниб) являются ингибиторами TK EGFR и применяются в современной таргетной терапии немелкоклеточного рака легкого. Наличие мутаций в гене EGFR является показанием к их применению. Эрбитукс и Вектибикс рекомендуется применять только для лечения опухолей (рак толстой кишки), содержащих ген KRAS дикого типа (т. е. без мутаций).

Заключение Таким образом, в настоящее время наиболее близким к клинической практике направлением развития персонализированной медицины является выбор ЛС на основе изучения генетических особенностей пациентов. При этом фармакогенетический подход наиболее оправдан при лечении пациентов с высоким риском развития нежелательных лекарственных реакций, а также применении ЛС, характеризующихся: - большим спектром и выраженностью нежелательных лекарственных реакций; - длительным применением (сердечно-сосудистые, психотропные ЛС, гормональные препараты и т. д. ); - узким терапевтическим диапазоном; - высокой стоимостью.

Для того чтобы фармакогенетический тест стал реальным инструментом персонализированной медицины в клинической практике, он должен отвечать следующим требованиям: - наличие выраженной ассоциации между выявляемым аллелем того или иного гена и неблагоприятным фармакологическим ответом - высокая чувствительность, специфичность, предсказательная ценность положительного (PPV) и отрицательного (NPV) результатов; - четкий алгоритм применения ЛС в зависимости от результатов фармакогенетического теста: выбор ЛС, режима дозирования, «агрессивная» тактика ведения пациента и т. д. - встречаемость выявляемого аллеля в популяции с частотой не менее 1%; - доказанные преимущества применения ЛС с использованием результатов фармакогенетического теста по сравнению с традиционным подходом: повышение эффективности, безопасности фармакотерапии, а также экономическая рентабельность.

Использование в повседневной клинической практике высокотехнологичных, инновационных методов персонализированной медицины вместе с достижениями доказательной медицины позволит снизить частоту нежелательных лекарственных реакций, в том числе и смертельных исходов, и повысить качество фармакотерапии.