Isoenzimas do Citocromo P450CY (citocromo) P (450)
Superfamília de enzimas
Grupo HemeGrupo Heme
Divididas em famílias:
-Relação dentro da escala evolutiva, determinada pelo graude homologia entre os genes
- Semelhança das sequências de aminoácidos das proteínas
GONZALEZ; TUKEY, 2006; ROSSIT; FROES In: LOURO et al., 2002
Biossíntese e degradação de esteróides, vitaminas, ácidosgraxos, prostaglandinas, aminas, ferormônios e metabólitosvegetais
Biotransformação de fármacos, carcinógenos químicos epoluentes
Isoenzimas do Citocromo P450
poluentes
Presentes em animais, plantas, leveduras e bactérias
Todos os genes evoluíram a partir de um ancestral comum(há cerca de 2,5 bilhões de anos)
ROSSIT; FROES In: LOURO et al., 2002
Aumento do número de enzimas como resultado da interaçãoentre plantas e animais
Animais se alimentando de plantas:
Isoenzimas do Citocromo P450
-Seleção de toxinas vegetais para proteção
- Adaptação animal
ROSSIT; FROES In: LOURO et al., 2002
Oxidação dos substratos adiciona ou expõe um grupofuncional, permitindo a conjugação pelas enzimas de fase 2;
Isoenzimas do Citocromo P450
Desalquilação N-, O-; hidroxilação de anel aromático; N-,O-oxidação, desaminação, desalogenação
GONZALEZ; TUKEY, 2006; TOZER; ROWLAND, 2009
The figure shows increasingly microscopic levels of detail,sequentially expanding the areas within the black boxes. CYPsare embedded in the phospholipid bilayer of the endoplasmicreticulum (ER). Most of the enzyme is located on the cytosolicsurface of the ER. A second enzyme, NADPH-cytochrome P450oxidoreductase, transfers electrons to the CYP where it can, inoxidoreductase, transfers electrons to the CYP where it can, inthe presence of O2, oxidize xenobiotic substrates, many ofwhich are hydrophobic and dissolved in the ER. A singleNADPH-CYP oxidoreductase species transfers electrons to allCYP isoforms in the ER. Each CYP contains a molecule of iron-protoporphyrin IX that functions to bind and activate O2.Substituents on the porphyrin ring are methyl (M), propionyl (P),and vinyl (V) groups.
GONZALEZ; TUKEY, 2006
The monooxygenase P450 cycle. P450 containing ferric iron(Fe3+) combines with a molecule of drug ('DH'); receives anelectron from NADPH-P450 reductase, which reduces the ironto Fe2+; combines with molecular oxygen, a proton and asecond electron (either from NADPH-P450 reductase or fromsecond electron (either from NADPH-P450 reductase or fromcytochrome b5) to form an Fe2+OOH-DH complex. Thiscombines with another proton to yield water and a ferric oxene(FeO)3+-DH complex. (FeO)3+ extracts a hydrogen atom fromDH, with the formation of a pair of short-lived free radicals (seetext), liberation from the complex of oxidised drug ('DOH'), andregeneration of P450 enzyme.
Capazes de biotransformar grande quantidade de compostos;
Múltiplas enzimas;
Isoenzimas do Citocromo P450
Uma única CYP pode metabolizar vários compostosdiferentes;
Podem alterar diferentes regiões da mesma molécula;
GONZALEZ; TUKEY, 2006
57 genes funcionais;
Agrupados por homologia de seqüência dos aminoácidos quecodificam: famílias e subfamílias;
Isoenzimas do Citocromo P450
codificam: famílias e subfamílias;
CYP + número da família + letra da subfamília + númerodesignando a isoforma
Ex.: CYP3A4: família 3, subfamília A, gene nº 4
GONZALEZ; TUKEY, 2006
Biotransformação de xenobióticos: famílias 1-3
CYP1A1, 1A2, 1B1;
Isoenzimas do Citocromo P450
CYP 2A6, 2B6, 2C8, 2C9, 2C19, 2D6, 2E1;
CYP 3A4 (mais abundante – 50 % das drogas), 3A5;
Fígado, intestino, pulmões, rins, SNC
GONZALEZ; TUKEY, 2006
Indução da biotransformação de fármacos
Fármacos podem aumentar a expressão dos genes quecodificam as enzimas
GONZALEZ; TUKEY, 2006
CYP1A1 e CYP1A2
CYP3A4, SULT, UGT
CYP2B6, CYP2C9, CYP3A4, GST, UGT, SULT
Alguns Indutores do metabolismo
• Fenitoína
• Carbamazepina
• Fenobarbital
• Rifampicina
• Erva-de-são-joão
• Benzopireno
Lacy et al., 2007
Efeito da rifampicina na cinética da varfarina após doseúnica antes (o) e após (●) tratamento com rifampicina 600mg/dia
O’Reilly RA. Interaction of sodium warfarin and rifampin. Ann Intern Med 81:337-40, 1974.
Potência relativa
1A2 2C9/19 2D6 3A4
Inibição da biotransformação
Potencial de inibição dos antidepressivos sobre os sistemas enzimáticos do citocromo P450.
Principal mecanismo: inibição competitiva da CYP
relativa
Alta Fluvoxamina Fluvoxamina, fluoxetina
Paroxetina, fluoxetina
Fluvoxamina, nefazodona, fluoxetina
Moderada a baixa
ADT, fluoxetina, paroxetina
Sertralina, fluoxetina
ADT Sertralina, ADT, paroxetina
ADT: antidepressivos tricíclicos
Stahl, 2006
Administração intravenosa Administração oral
Baixa razão de extração Baixa razão de extração
Alta razão de extração Alta razão de extração
CIRAULO et al., 2007
__ Controle
-- Inibição
.... Indução
Farmacogenética
Estudo de variações genéticas que resultam em respostas diferenciadas a
fármacos
Polimorfismos nos genes de enzimas que participam dometabolismo podem afetar as reações de reações de Fase Ie Fase II
Polimorfismo: variações presentes na população em umafreqüência maior ou igual a 1 %
Metzger et al, 2006; Lee, 2006
Polimorfismo e metabolismo
Efeitos clínicos:
O perfil metabólico de cada indivíduo pode ser alterado pelopolimorfismo:
Metabolizadores lentos: diminuição ou ausência daenzima metabolizadora, o que pode decorrer de deleção dogene ou instabilidade do RNA mensageiro
METZGER et al, 2006
Polimorfismo e metabolismo
Efeitos clínicos:
Metabolizadores intermediários: apresentam metabolismo“normal”, comum à maioria da população;
Metabolizadores rápidos: pode ser decorrente de umaumento na produção da enzima metabolizadora associadoa uma ou múltiplas duplicações do gene que codifica aenzima.
METZGER et al, 2006
Polimorfismo e metabolismo
Fármaco metabolizado exclusivamente por uma enzima
X
Fármaco metabolizado por várias enzimas.
Figure 1. Frequency of CYP2D6 Phenotypes in White Populations. The chart shows the proportions of whiteswho are classified as having CYP2D6 phenotypes associated with poor drug metabolism, extensive metabolism,intermediate metabolism, and ultrarapid metabolism. On the two ends of the continuum, poor metabolism isassociated with an increase in adverse reactions induced by drugs that are inactivated by CYP2D6 and adecreased effect of prodrugs that are bioactivated by CYP2D6. Ultrarapid metabolism is associated with adecreased effect of drugs that are inactivated by CYP2D6 and na increased effect of prodrugs that arebioactivated by CYP2D6.
CYP2C9
12 variantes alélicas (CYP2C9*1 – CYP2C9*12);
Metabolização da varfarina;
Varfarina: mistura racêmica
Baixo índice terapêutico
Doses para atingir INR desejado variam entre 0,5 e 15 mg/dia
LEE, 2006
CYP2C9Enantiômero S: mais ativo
Metabolizado pela CYP2C9
Variações podem alterar o metabolismoVariações podem alterar o metabolismo
CYP2C9*2 e CYPeC9*3: redução de 5-12 % na atividade
Homozigotos *1/*1: metabolismo “normal”
Homozigotos *3/*3: metabolismo mais lentoLEE, 2006
CYP2C19Inibidores da bomba de prótons;
Fluoxetina, sertralina;
Benzodiazepínicos;Benzodiazepínicos;
Variantes inativas: CYP2C19*2 e CYP2C19*3
2-3 % brancos: metabolizadores lentos
10-25 % de asiáticos (sudeste): metabolizadores lentosLEE, 2006
Depuração (Clearance)Volume de sangue ou plasma que é completamente depuradodo fármaco em um determinado período
Pode ser por metabolismo, excreção
Clt = Clm + Clr
Unidade de depuração: fluxo (mL/min ou L/h)
Winter, 2004
Depuração (Depuração (ClearanceClearance))
Clearance total (CLClearance total (CLtottot) do corpo é o ) do corpo é o somatório da depuração em cada órgão somatório da depuração em cada órgão
individual individual individual individual
CLCLtottot= CL= CLrr ++ CLCLh h + + CLCLoutrosoutros
Eliminação de primeira ordem
Diminuição logarítmica da concentração do fármaco ao longodo tempo
Winter, 2004
Fração removida éconstante
Quantidade de fármacoremovido varia com aconcentração plasmática
Constante da taxa de eliminação (K)Quão rapidamente a concentração do fármaco declina?
K: fração ou percentagem da quantidade total do fármaco que éremovida por unidade de tempo
Kel = Cl/V
Cl = Depuração (Clearance)
V = Volume de distribuição
Ex. Cl = 10 L/dia; V = 100 L
Kel = 0,1 dia-1 = em 1 dia será depurado 10 % do volume dedistribuição
Winter, 2004
TEMPO DE MEIATEMPO DE MEIA--VIDA (t ½)VIDA (t ½)
Tempo necessário para que a concentração plasmática do Tempo necessário para que a concentração plasmática do
fármaco reduza a metade. fármaco reduza a metade.
t ½ = 0,693/kt ½ = 0,693/kelel (k(kelel = cte da razão de eliminação)= cte da razão de eliminação)
32
Tempo (h)
[F]p (log µg/mL)
32
8 12
T ½ T ½ ββββββββ
2
4
2
Fase Fase α α α α α α α α = distribuição= distribuição
Fase Fase ββββββββ = eliminação= eliminação
TEMPO DE MEIATEMPO DE MEIA--VIDA (t ½)VIDA (t ½)
t ½ = 0,693/kt ½ = 0,693/kelel (k(kelel = cte da razão de eliminação)= cte da razão de eliminação)
Kel = Cl/V
t ½ = 0,693
Cl/V
t ½ = 0,693V
Cl
Volume de distribuição e depuração podem alterar a meia-vida
Paciente P.L.N.B. apresenta nível sérico de digoxina de 4,5 µg/L (faixa terapêutica: 0,8 – 2 µg/L). Dado que neste paciente a meia-vida é de 60 h e assumindo-se que a função renal está
estável e que a absorção foi completa, calcule o tempo necessário para que o nível de digoxina caia para 1,5 µg/L.
C = C0 e-kt → C = 1,5 µg/L, C0 = 4,5 µg/L, t = resposta - Falta calcular k !
Cálculo da constante de eliminação: k = 0,693/t ½ → k = 0,693/60 h = 0,0116 h-1
Inserindo na Equação:
1,5 µg/L = 4,5 µg/L (e-0,0116t) → ln1,5 = ln 4,5 (-0,0116)(t) → -0,0116t = ln (1,5/4,5)
0,0116t = ln (4,5/1,5) → t = 94,7 h (aprox. 4 dias)
Dhillon; Kostrzewski, 2006
Fármaco remanescente
Tempo para eliminação de fármacos
1 t 1/2 2 t 1/2 3 t 1/2 3.3 t 1/2 4 t 1/2t = 0
0 50 75 87,5 90 93,75% de eliminação
remanescente no organismo
Fármaco descontinuado
Winter, 2004
Eliminação de ordem zero - álcool
Saturating kinetics of alcohol elimination in humans. The blood alcohol concentration falls linearly rather thanexponentially, and the rate of fall does not vary with dose. (From Drew G C et al. 1958 Br Med J 2: 5103.)
Comparison of non-saturating and saturating kinetics for drugs given orally every 12hours. The curvesshow an imaginary drug, similar to the antiepileptic drug phenytoin at the lowest dose, but with linearkinetics. The curves for saturating kinetics are calculated from the known pharmacokinetic parameters ofphenytoin (see Ch. 40). Note that no steady state is reached with higher doses of phenytoin, and thata small increment in dose results after a time in a disproportionately large effect on plasmaconcentration. With linear kinetics, the steady-state plasma concentration is directly proportional to dose.(Curves were calculated with the Sympak pharmacokinetic modelling program written by Dr J G Blackman,University of Otago.)
Esquecimento de dose
Do ponto de vista cinético:impacto é maior com dosesmais altas administradasmenos frequentemente
Exemplo:
Fármaco no estado de equilíbrio.
Posologia: 600 mg a cada 24 h.
Janela terapêutica: 8 a 20 mg/L
t½ = 18,2 horas
Esquecimento da dose: concentração de vale de 3,2 mg/L (<< 8 mg/L)
TOZER; ROWLAND, 2009
Esquecimento de dose
Exemplo 2: mesmo fármaco do exemplo 1
Posologia: 200 mg 8/8 h
Janela terapêutica: 8 a 20 mg/L
t½ = 18,2 horas
Esquecimento da dose: concentração de vale de 8,2 mg/L (> 8 mg/L)
TOZER; ROWLAND, 2009
Compensação da dose esquecida
1
1
2
1 2
1) Esquecimento em 24 horas eadministração do dobro da dose em48 horas
2) Esquecimento em 24 horas eadministração do triplo da dose em72 horas
1) Esquecimento em 24 horas eadministração do dobro da dose em32 horas
2) Esquecimento em 24 horas eadministração de 4 doses em 48horas
TOZER; ROWLAND, 2009