Polimorfizm genetyczny transporterów dla leków

Autorzy

Prof. dr hab. Barbara Gawrońska-Szklarz

Polimorfizm genetyczny transporterów dla leków

Najlepiej poznanym białkiem transportującym wiele leków jest glikoproteina P (P-gp, P170), odkryta w ramach badań nad rozwojem oporności nowotworów na cytostatyki. Białko to jest w stanie wypompować cytostatyki z wnętrza komórki nowotworowej tak, że stężenie cytostatyków w komórce zostaje obniżone do poziomów niższych niż toksyczne. Glikoproteina P należy do rodziny tzw. ABC-transporterów zależnych od ATP (ABC – ATP-depending Binding Cassette Proteins), wśród których dotychczas zidentyfikowano ponad 200 różnych białek. ABC-nośniki, takie jak glikoproteina P, są bardzo ważne dla procesów farmakokinetycznych wielu leków, ponieważ białka te występują nie tylko w komórkach nowotworowych, ale w wielu tkankach pełniąc istotną rolę fizjologiczną. P-gp jest białkiem pełniącym rolę transportera przezbłonowego. Występuje ona w hepatocytach, komórkach proksymalnych cewek nerkowych, rąbku szczoteczkowym jelita cienkiego, w komórkach jelita grubego, komórkach nadnerczy, komórkach śródbłonka naczyń krwionośnych mózgu i jąder, komórkach łożyska i limfocytach oraz, jak już wcześniej wspomniano, w komórkach wielu nowotworów. Czynność P-gp polega na aktywnym wypompowywaniu z komórki do przestrzeni pozakomórkowej związków chemicznych o charakterze hydrofilnym, w tym także cytostatyków. Z tego względu P-gp uczestniczy w eliminacji licznych ksenobiotyków (działanie oczyszczające np. w wątrobie, jelitach, nerkach) albo chroni organizm lub narząd przed dostaniem się związków egzogennych (bariera, np. w jelitach, łożysku, mózgu). Na przeźroczu 21 przedstawiono zasadę działania przenośników ABC na przykładzie glikoproteiny P (wg Mutschler i wsp. Farmakologia i Toksykologia).

Ryc. 21. Polimorfizm glikoproteiny P

Wykazano, że P-gp często występuje w tych samych komórkach co CYP3A4, a ponadto większość substratów P-gp jest również metabolizowanych z udziałem CYP3A4 (Tabela 8), dlatego przyjmuje się, że białka te stanowią część złożonego mechanizmu detoksykacyjnego. Glikoproteina P kodowana jest przez gen MDR1 (Multi-Drug-Resistance gen) zlokalizowany na ramieniu długim chromosomu 7 i należący do prawidłowego genomu ludzkiego. Ekspresja i aktywność P-gp podlegają dużej zmienności osobniczej. Różnice w ekspresji i aktywności P-gp wiążą się najprawdopodobniej z występowaniem polimorfizmu pojedynczych nukleotydów (SNP) genu MDR1 dotyczącego locus 3435 w eksonie 26 i polegającego na zastąpieniu cytozyny (C) tyminą (T). Najwyższą ekspresję P-gp obserwuje się u osobników z genotypem prawidłowym -„dzikim” (3435CC), podczas gdy osobnicy heterozygotyczni (3435CT) mają aktywność niższą, a najniższa charakteryzuje homozygoty 3435TT. U osobników homozygotycznych 3435TT dostępność biologiczna substratów dla P-gp podanych doustnie (np. digoksyna, cyklosporyna, takrolimus, i inne) może być większa w porównaniu z osobnikami (3435CC). Obserwowano także zwiększone przenikanie leków przez barierę krew-mózg, ograniczoną eliminację z moczem lub/i z żółcią, a w efekcie większą skuteczność niektórych leków, substratów dla P-gp u homozygot 3435TT. Zrozumienie procesów transportu leków w organizmie ma istotne znaczenie dla skutecznej i bezpiecznej farmakoterapii z dwóch przyczyn. Po pierwsze może dochodzić do istotnych interakcji (konkurencja o miejsca wiążące w nośniku) np. glikozydy nasercowe z cyklosporyną, werapamilem, amiodaronem, propafenonem, a po drugie – niewielka i zmienna dostępność biologiczna substratów dla P-gp (np. inhibitory protezy HIV). Zahamowanie aktywności P-gp może zwiększać dostępność biologiczną niektórych leków.

Tabela 8. Wybrane substraty dla P-gp

Oprócz P-gp istnieją inne przekaźniki ABC transportujące leki i metabolity przez błony biologiczne, np. MRP (Multidrug Resistance Related Protein). Zidentyfikowano wiele izomerów MRP, z których przykładowo MRP2 może brać udział w transporcie glikokortykosteroidów. Stosunkowo niewiele wiadomo jest o regulacji układów nośnikowych, mimo że zarówno P-gp, jak i MRP2 enterocytów jelitowych są indukowane przez rifampicynę. Prowadzone obecnie badania sugerują, że polimorfizm dotyczy także innych białek współodpowiedzialnych za zjawisko oporności wielolekowej. Opisano na przykład 3 polimorfizmy dotyczące genu białka BCRP (Breast Cancer Resistance Protein). Występowanie polimorfizmu C376T oraz C421A wiąże się ze znacznie obniżoną aktywnością BCRP i koreluje z dużą wrażliwością in vitro komórek na leki cytostatyczne. Znaczenie tych polimorfizmów u ludzi nie zostało jeszcze poznane.
Znany jest także polimorfizm genu dla białka transportującego zredukowane foliany (RFC-Reduced Folate Carrier), zlokalizowanego na chromosomie 21. RFC odpowiada za wewnątrzkomórkowy transport i wykorzystanie 5-metylenotetyrahydrofolianu, produktu reduktazy 5,10- metylenotetrahydrofolianów. Dotychczas jednoznacznie nie udowodniono, że polimorfizm G80A wpływa na wewnątrzkomórkowe stężenie folianów. Wstępne badania kliniczne wskazują jednak, że polimorfizm G80A RFC może wpływać na stężenie metotreksatu w osoczu i wynik leczenia dzieci z ostrą białaczką limfoblastyczną.