Лекция 3 Полиморфизм ацетилирования

Лекция 3 Полиморфизм ацетилирования

• • • Полиморфизм ацетилирования В 1912 г Meyer и Mully впервые синтезировали соединение 1 -изоникотиноил гидразид изониазид. В 1952 г Robitzeh назначил изониазид 92 безнадежно больным туберкулезом и обнаружил высокий терапевтический эффект. 1953 г Boniche и Reif исследовали 86 человек, среди которых выделили два типа метаболизма. У 68% изониазид в моче был обнаружен в конъюгированной, неактивной форме в больших количествах, чем у остальных. 1955 г Hughes установил основной метаболит – ацетилизониазид Установлено би- и тримодальное распределение по способности ацетилировать изониазид

Полиморфизм ацетилирования • аутосомный признак. • Медленные ацетиляторы – гомозиготы по гену, контролирующему медленное ацетилирование • Быстрые ацетиляторы – гомозиготы по гену быстрого ацетилирования, либо гетерозиготы • Гены локализованы в 8 р21. 3 -23. 1 • Обнаружено до 40 -60% медленных ацетиляторов в белых популяциях • Египетская и еврейская популяции – до 80%, • Японцы, канадские эскимосы – 80 -90% быстрых ацетиляторов

Концентрация изониазида в плазме через 6 ч после приема (9, 5 мг/кг) у 267 членов 53 семей (Evans, 1960) RM SM

Молекулярные основы полиморфизма ацетилирования N-ацетилтрансферазы 1 и 2 • У человека и других млекопитающих имеется два функциональных локуса, кодирующих NAT 1 и NAT 2 • гены NAT состоят из 870 пар оснований, кодирующих каталитически активные белки со средней молекулярной массой 33, 5 к. Да.

NAT 1* • Субстраты - р-аминосалицилаты, р-аминобензоаты и некоторые канцерогенные ариламины. • N-ацетилирование этих соединений варьирует более, чем в 100 раз, имеется тенденция к бимодальному распределению • Связь с фенотипом ацетилирования лекарств пока не установлена

Аллель Нуклеотиды в сайте мутации Функция 191 282 341 481 590 803 857 G C T С G A G NAT 2*5 A C T NAT 2*5 B C T NAT 2*4 (wt) NAT 2*5 C T T T G снижена C NAT 2*6 A снижена C NAT 2*5 D снижена A NAT 2*6 B ? NAT 2*7 A NAT 2*7 B норма A A T NAT 2*12 A снижена G NAT 2*12 B T NAT 2*13 T ? G снижена ?

NAT 2* • 4 аллеля (NAT 2*5 A и 5 В, 6 А и 7 В) составляют 95% всех мутантных аллелей у белых, японцев и испанцев • NAT 2*5 В наиболее часто встречается у белых (40 - 46%), но имеет очень низкую частоту у японцев (0, 5%).

Препараты, метаболизм которых осуществляется ацетилированием Фармакологическое действие Препарат Сульфаниламиды (в т. ч. сульфаметазин) Противомикробные средства Дапсон (DDC) Противолепрозное средство Гидралазин (апрессин) Гипотензивное средство Прокаинамид Антиаритмик Эндралазин Гипотензивное средство Нитразепам Снотворное средство Клоназепам Противосудорожное средство

Препараты, метаболизм которых осуществляется ацетилированием Дипирон Аналгезирующее средство Изониазид Противотуберкулезный препарат Амонафид Противоопухолевый препарат, ингибитор топоизомеразы II Аминоглутетимид Ингибитор синтеза стероидов в надпочечниках и периферической ароматизации надпочечниковых андрогенов Кофеин Психостимулятор

Клинические эффекты и побочные реакции лекарств, связанные с полиморфизмом ацетилирования Клинический феномен Препарат Фенотип ацетилирования Изониазид медленный Большая склонность к развитию периферических невритов при стандартном дозировании Изониазид нарушает процесс образования пиридоксальфосфата, который является коферментом в Большая склонность к побочным эффектам противосудорожного препарата фенитоина при совместном применении (изониазид – процессах превращения аминокислот. Высокая вероятность повышения уровня билирубина и трансаминаз в плазме крови при совместном применении с рифампицином ингибитор микросомального окисления фенитоина) быстрый У японцев и китайцев наиболее часты гепатотоксические эффекты При однонедельном прерывистом дозировании лечение больных с открытой легочной формой туберкулеза менее эффективно

Гепатотоксические эффекты у RM

Гидралазин (апрессин) Развиваются антиядерные антитела и волчаночный синдром быстрый SASP – салицилазосульфапирин (метаболит сульфапиридин) средство для лечения язвенных колитов, болезни Крона, ревматоидных артритов, других ревматических расстройств, включая анкилозы, спондилиты медленный Требуются более высокие дозы для контроля АД медленный Несколько более выраженный эффект при лечении ревматоидных артритов. Чаще развиваются побочные реакции - гематологические и гастроинтестинальные

Дапсон протилепрозное средство Больше гематологических побочных эффектов быстрый Требуются более высокие дозы для лечения герпетиформного дерматита медленный Большая склонность к развитию или раннему появлению волчаночного синдрома быстрый Нитразепам В большей степени увеличивается концентрация метгемоглобина (при дефиците Г 6 ФДГ) медленный Прокаинамид быстрый При применении стандартных доз развиваются экстрасистолы аминоглютетимид фенелзин

МЕТАБОЛИЗМ АМОНАФИДА ингибирование У быстрых ацетиляторов - миелосупрессия

AFMU/1 MX AFMU/(AFMU+1 MX+1 MU) AFMU/(1 MX+1 MU) Параксантин – 1, 7 -диметилксантин NAT 2 ? 1 -метилксантин 1 -метил AFMU-5 -ацетиламино-6 -формиламино-3 -метилурацил урат

Фенотип ацетилирования и предрасположеность к онкологическим заболеваниям • N-ацетилтрансфераза человека катализирует реакции N-ацетилирования не только лекарств, но и ряда средовых, производственных и пищевых мутагенов. • NAT 1 3 обладает наиболее высокой селективностью к лекарствам раминосалицилатам, р-аминобензоатам и относительной селективностью к ряду карбоциклических ариламинных канцерогенов • NAT 2 более избирательна для изониазида и сульфаметазина.

Фенотип ацетилирования и предрасположеность к онкологическим заболеваниям • NAT 1 3 и NAT 2 4 • О-ацетилирование N-гидроксилированных ариламинных метаболитов • N-О трансацетилирование Nгидроксиариламидных производных канцерогенных ариламинов. • N-ацетилирование >> О-ацетилирование >> N -О трансацетилирование.

Фенотип ацетилирования и предрасположеность к онкологическим заболеваниям • В ранних работах 70 -80 х гг были наиболее изучены злокачественные новообразования мочевого пузыря и колоректальный рак. • Типированные по изониазиду, следовательно по NAT 2, больные с медленным фенотипом, оказались более подвержены малигнизации при воздействии бензидином или родственными ариламинами • так же как и курильщики при воздействии содержащихся в табачном дыме -нафтиламина и 4 аминобифенила – веществ, способных образовывать ковалентные аддукты с ДНК клеток мочевого пузыря. • В более поздних работах связь малигнизации с NAT 2 не подтверждена

Фенотип ацетилирования и предрасположеность к онкологическим заболеваниям • Установлена связь аллельного варианта NAT 1* с предрасположенностью к раку мочевого пузыря у курильщиков. • Гомозиготные варианты обнаруживают больший риск, чем гетерозиготные. • У некурящих такой корреляции не выявлено. • В клетках уроэпителия и в мочевом пузыре человека обнаружена в основном NAT 1 • Скорость N-ацетилирования в уроэпителиальных клетках у неродственных индивидуумов различалась в 40 раз при использовании субстратов р-аминобензоата, 2 аминофлуорена, 4 -аминобифенила и нафтиламина. • При этом установленные вариации были сходными для прототипного субстрата NAT 1 – парааминобензоата - и использованных канцерогенов. • NAT 1 играют ведущую роль в активации ариламинных канцерогенов в мочевом пузыре человека.

Фенотип ацетилирования и предрасположеность к онкологическим заболеваниям • Биоактивация гетероциклических аминов пищевых мутагенов - может быть важной для развития колоректального рака. • Быстрый NAT 2 фенотип рассматривается как фактор риска этого заболевания в США и в Австралии для белых. • наследование NAT 1*10 связано с повышенным риском рака ободочной кишки.

Фенотип ацетилирования и предрасположеность к онкологическим заболеваниям • курящие женщины с медленным фенотипом ацетилирования более подвержены раку молочной железы • исследования по выявлению связей фенотипа ацетилирования с заболеваниями требуют дальнейшего развития с учетом существования NAT 1 и NAT 2 форм ферментов.

Фенотип ацетилирования и заболевания Источник категория заболевания Место проведениия исследования Этническая группа Кол-во пациентов Кол-во медленных ацетиляторов Психические заболевания Mattilia and Takki, 1969 Шизофрения, нейролептики Helsinki Финны 29 21 Price, 1971 Шизофрения Liverpool Белые британцы 78 51 Evans et al. , 1965 Невротическая и эндогенная депрессия Newcastle Белые британцы 25 25 16 17 Marshall et al. , 1978 Невротическая депрессия Невротическое фобическое тревожное состояние Newcastle Белые британцы 29 28 23 19 17 15 Caddy et al. , 1976 Невротическая депрессия Glasgow 27 12

Johnstone and Marsh, 1973 Невротическая депрессия Glasgow Белые британцы 97 51 Airaksinen et al. , 1969 Синдром Дауна Helsinki Финны 61 41 Morris et al. , 1989 Синдром Дауна Buffalo, NY Белые американские индейцы 22 7 Болезни желудочно-кишечного тракта Evans, 1967 Язва двенадцатиперстной кишки Liverpool Белые британцы 50 28 Mattila et al. , 1969 Постгастроэктомическ ий синдром Oulu, Helsinki Финны 13 8

Shroder et al, 1973 Язвенный колит (17) болезнь Крона (2) Liverpool Белые британцы 19 11 Das and Eastwood, 1975 Язвенный колит (84) и болезнь Крона (38) Edinburg Белые британцы 122 87 Sharp et al. , 1981 Болезнь крона (14) язвенный колит (10) неопределенное заболевание кишечника (4) Saskatoon Канадцы 28 19 Clarke et al. , 1982 Болезнь крона (25) язвенный колит (20) Buffalo, NY Не определен 45 28 Azad Khan et al. , 1983 Язвенный колит Oxford Белые британцы 181 112 Reidenberg et al. , 1980 Колит, вызванный сульфалазином Israel Израильцы (без деления по нациям) 63 30 Fisher and Klotz, 1979 Болезнь крона , язвенный колит Stuttgart Не определен 65 40

Лепра Ellard et al. , 1974 Лепра Malawi малайцы 17 8 Ellard et al. , 1972 Лепра Malasya китайцы 24 16 Gelber and Rees, 1975 DDS-устойчивая лепра Sungei Buloh Stlangor Malaysia Китайцы 40 16 Irudaya Raj et al. , 1988 DDS-чувствительная лепра DDS-устойчивая лепра Tamil Nadu Индийцы 11 16 4 7

Герпетиформный дерматит Ellard et al. , 1974 Герпетиформный дерматит London Белые британцы 10 7 Forstrom et al. , 1974 Герпетиформный дерматит Helsinki Финны 50 28 Swain et al. , 1983 Герпетиформный дерматит London Белые британцы 28 19 Гипертензия Perry et al. , 1970 Гипертензия St Louis Белые негры 27 30 18 15 Zacest and Koch-Weser, 1972 Гипертензия Boston не определен 20 13 Jounela et al. , 1975 Гипертензия Helsinki финны 23 12 Iisalo et al. , 1979 Гипертензия Turku финны 21 9 Hall, 1981 Гипертензия Vasteras шведы 57 30

Mansilla. Tinoco et al. , 1982 Гипертензия London белые черные 123 30 62 16 Facchini and Timbrell, 1981 Гипертензия London не определен 13 6 Pasanen et al. , 1973 Гипертензия Helsinki не определен 8 4 Vandenburg et al. , 1982 Гипертензия London не определен 25 12 Ramsay et al. , 1984 Гипертензия Sheffield не определен 57 31 Shepherd et al. , 1984 Гипертензия Austin, San Antonio, TX не определен 9 5 Holmes et al. , 1983 Гипертензия European Multi. Center не определен 50 34 Larsson et al. , 1981 Гипертензия Linkoping не определен 12 5 Hunyor, 1975 Гипертензия Sydney не определен 26 20

Болезни сердца Schroder et al. , 1979 преждевременное сокращение желудочков Odense датчане 18 12 Molin et al. , 1977 Болезни сердца и/или почек Linkoping шведы 21 17 Campbell et al. , 1976 Инфаркт миокарда Glasgow белые британцы 19 12 Campbell et al. , 1976 Дизритмия желудочков после инфаркта миокарда Glasgow белые британцы 25 12

Ylitalo et al. , 1983 Дизритмия желудочков после инфаркта миокарда Tampere финны 35 19 Woolsey et al. , 1979 Различные аритмии сердца Nashville не определен 20 11 Lima et al. , 1979 Желудочковые аритмии Buffalo, NY белые 20 13 Sonnhag et al. , 1979 Желудочковые аритмии Linkoping шведы 40 33 Skretkowicz et al. , 1981 Гипертензия и аритмии Lodz поляки 60 26 Evans et al. , 1991 Атерома коронарной артерии Riyadh Саудовские арабы 101 65 Болезни почек Williams et al. , 1968 Уремия, предшествующая диализу Cardiff белые британцы 10 6 Fine and Sumner, 1975 Уремия во время диализа Glasgow белые британцы 10 6 Болезни печени Ladero et al. , 1981 Порфирия Madrid испанцы 51 33

Алкоголизм Lester, 1965 Алкоголизм Metuchen, NY не определен 28 14 Lilyin et al. , 1984 Алкоголизм Москва русские 75 42 Guthrie et al. , 1989 Алкоголизм Bethesda, NY белые 37 17 Разные заболевания Olszewska et al. , 1980 Псориаз Lodz поляки 105 65 Jimenez. Nieto et al. , 1989 Семейный псориаз спорадический псориаз Мадрид испанцы 27 37 22 18 Hykes and Elis, 1980 Силикоз Kladno чехи 27 24 Tomaskiewi cz et al. , 1979 Карцинома шейки матки рак эндометрия злокачественные новообразования яичников Poznan Поляки 37 13 29 12 6 18

Ladero et al. , 1989 Болезнь Паркинсона Madrid and Badajoz испанцы 100 69 Orzecnowsk a-Juzwenko et al. , 1986 Аллергические заболевания Warsaw поляки 31 20 Stoll et al. , 1989 матери детей с врожденными пороками развития (ВПР) отцы детей с ВПР Strasbourg Преимущест венно французы 81 77 44 41 Siegmund et гипертиреоидизм al. , 1988 Graves токсический узловатый зоб Greifswald Germany немцы 87 50 Podymov et al. , 1988 Ереван армяне 29 28 Периодическая болезнь