Фармакогенетика противоэпилептических препаратов (обзор литературы)

Введение

Известно, что индивидуальный фармакологический ответ зависит от множества факторов, таких как пол, возраст, сопутствующие заболевания, вредные привычки и др. Однако до 50% неблагоприятных фармакологических ответов (развитие нежелательных реакций или недостаточная эффективность) зависят от генетических особенностей пациента [1]. Одной из задач фармакогенетики является выяснение генетических и внешних причин различной реакции индивидуумов на лекарственные препараты [2]. Наследственная индивидуальная чувствительность к лекарственным препаратам (ЛП) определяет такие основные характеристики любого ЛП, как фармакокинетика (адсорбция, распределение, метаболизм и выведение) и фармакодинамика (состояние рецепторных белков) [3]. Гены, полиморфизмы которых могут определять ответ пациента на фармакотерапию, могут быть разделены на 3 группы: гены белков, ответственных за транспорт (белки-транспортеры); гены белков, ответственных за биотрансформацию ЛП; гены белков, ответственных за фармакодинамику ЛП.

Эффективность противоэпилептической терапии в настоящее время в виде полного выздоровления или уменьшения частоты приступов более чем наполовину достигается в 60—70% случаев [4, 5]. При этом частота побочных эффектов и осложнений, по данным разных исследователей, составляет 7—25% [6, 7]. В то же время, по результатам многоцентрового европейского исследования, проведённого с участием более тысячи пациентов, страдающих эпилепсией, из них сообщили о наличии одной и более НПР 68,3% человек [8]. Поиск причин, обуславливающих вариабельность эффективности и безопасности противоэпилептических препаратов (ПЭП) в настоящее время включает анализ фармакогенетических аспектов ПЭП.

Полиморфизм генов, ответственных за транспорт (белки-транспортёры) ПЭП

Одним из основных белков-переносчиков ксенобиотиков является гликопротеин Р. Активность гликопротеина Р зависит от многих факторов, основным из которых является полиморфизм гена MDR1, кодирующего гликопротеин Р [1]. Основной функцией гликопротеина Р является препятствие всасыванию ксенобиотиков, а при их попадании в организм — скорейшее выведение. В структурах гематоэнцефалического барьера (ГЭБ) Р-гликопротеин локализуется в эндотелиальных клетках капилляров и изменяет проникновение многих препаратов через ГЭБ.

По данным ряда авторов, повышенная экспрессия мультилекарственных протеинов обнаружена именно в эпилептогенных очагах больных с некурабельной эпилепсией. Данные экспериментальных исследований свидетельствуют о том, что у резистентных животных уровень гликопротеина P в ГЭБ значительно выше, чем у отвечающих на терапию. В настоящее время разработка ингибитора для гликопротеина P — важная задача фармакотерапии резистентных эпилепсий. Большинство ПЭП (фенитоин, фенобарбитал, окскарбазепин, ламотриджин, габапентин, фелбамат, топирамат) являются субстратом для гликопротеина Р [9, 10].

Известно, что наличие аллеля С полиморфизма С3435Т гена MDR1 повышает риск развития фармакорезистентности к противосудорожным лекарственным средствам, антипсихотикам и антидепрессантам. T/T-генотип обуславливает более чем в 2 раза пониженную экспрессию гликопротеина Р и повышение эффективности терапии, в то же время при этом происходит более интенсивное проникновение психотропных средств через гематоэцефалический барьер и развитие «центральных» нежелательных реакций [11]. При этом, проведённый систематический обзор и мета-анализ не выявили роли С3435Т полиморфизма гена MDR1 в формировании лекарственной устойчивости при эпилепсии [12], а также гаплотипы в локусах C1236T, G2677T/A гена ABCB1 не могут влиять на эффект лечения ПЭП [13]. Частота регистрации полиморфизмов гена MDR1 является этнически-зависимой, необходимы дальнейшие исследования, особенно среди пациентов европеоидной расы [14, 15].

Полиморфизм генов, ответственных за биотрансформацию ПЭП

Большинство реакций I фазы метаболизма лекарственных средств катализируется цитохромом Р450, гемосодержащим белком, связанным с мембранами эндоплазматического ретикулюма. Ферменты семейства цитохрома Р450 локализованы, преимущественно, в гепатоцитах. У человека обнаружено, по меньшей мере, 12 классов цитохрома Р450, различающихся по аминокислотной последовательности. Три из них (CYP1, CYP2, CYP3) ответственны за большинство процессов биотрансформации. Среди около 30 встречающихся у человека изоферментов, наибольший вклад в метаболизм ксенобиотиков вносят СYP1A2, СYP2C9, СYP2C19, СYP2D6, СYP2E1, СYP3A4/5 и, в некоторой мере, СYP2A6 и СYP2B6 [34]. Каждый изофермент цитохрома Р 450 кодируется определённым геном.

Различия в скорости метаболизма ЛП позволяют выделить группы пациентов, различающиеся по активности того или иного изофермента [16]:

• экстенсивные или распространённые метаболизаторы — лица с нормальной скоростью метаболизма, к этой группе принадлежит большинство населения;
• медленные метаболизаторы — в результате снижения или отсутствия ферментативной активности ЛП накапливается в организме в высоких концентрациях, что приводит к появ-лению выраженных НПР. Это требует применения меньших доз ЛП;
• быстрые метаболизаторы — повышенная скорость метаболизма приводит к созданию в крови концентраций, недостаточных для достижения терапевтического эффекта. Это требует применения более высоких, чем в группе нормальной скорости метаболизма, доз ЛП.

Метаболизм ПЭП, в основном, осуществляется цитохромами Р450 подсемейств CYP1-3, причём наиболее важными являются ферменты CYP1A2, CYP2C9, CYP2C19, CYP2D6, CYP3A3, CYP3A4 [17]. Информация о путях метаболизма противоэпилептических средств представлена в табл. 1.

Исключением является леветирацетам и ламотриджин. У леветирацетама образование первичного фармакологически неактивного метаболита происходит без участия цитохрома P450 печени, поэтому леветирацетам практически не взаимодействует с индукторами или ингибиторами ферментов печени. Леветирацетам не влияет на ферментативную активность гепатоцитов [18]. Ламотриджин подвергается интенсивному метаболизму с образованием основного метаболита N-глюкуронида без участия системы цитохрома Р450 [19].

В настоящее время активно изучается вопрос об использовании фармакогенетического подхода к персонализированному выбору и дозированию ПЭП с целью снижения риска развития НПР [20—23].

Полиморфизмы CYP2C9*2, CYP2C9*3 — «медленные метаболизаторы» — встречаются у 1-3% представителей европейцев, 0,026% — китайцев, 0,05% — афроамериканцев и 0,06% — белого населения США [1]. В популяции детей, страдающих эпилепсией, проживающих в Северной Индии, распространённость «медленных метаболизаторов» CYP2C9*2 и CYP2C9*3 составила 4,5% и 10,1%, соответственно, уровень фенитоина в сыворотке крови в группе CYP2C9*3 был достоверно выше (р=0,009), чем в группе «дикого» варианта [24]. Аналогичный результат был получен в Мексике: в группе пациентов, страдающих эпилепсией и имеющих изофермент цитохрома Р450 CYP2C9*3: концентрация фенитоина была достоверно выше (р=0,03), и эта аллель выявлена достоверно чаще в группе пациентов, имеющих высокие концентрации фенитоина, по сравнению с группой пациентов, имеющих субтерапевтические концентрации фенитоина в плазме крови [25]. Пациенты, несущие генотипы CYP2C9, связанные с уменьшением клиренса фенитоина, подвергаются большему риску развития НПР со стороны ЦНС, а также серьёзных кожных НПР при введении обычной дозировки фенитоина [26, 27]. Все исследователи указывают, что фармакогенетическое тестирование по CYP2C9 целесообразно проводить всем пациентам, получающим фенитоин, с целью оптимизации его дозирования.

Изучение этнических аспектов носительства полиморфизмов гена CYP2C9 у детей и подростков с эпилепсией в Восточной и Северо-восточной Сибири показало, что гомозиготный генотип CYP2C9*1/*1 (экстенсивные или распространённые метаболизаторы) доминировал во всех группах. При этом статистически значимо чаще встречался у якутов (88,9%) и тувинцев (81,5%) в сравнении с русскими (65,0%). Гетерозиготные генотипы CYP2C9*1/*2 и CYP2C9*1/*3 статистически значимо преобладали в группе русских (18,0% и 15,0%, соответственно) в сравнении с якутами (7,4% и 3,7%, соответственно) и тувинцами (6,0% и 12,5%, соответственно) [28]. Риск кумуляции вальпроевой кислоты (ВК) в крови в 1,82, 2,1 и 5,46 раза выше у медленных метаболизаторов при генотипах CYP2C9*1/*3, CYP2C9*1/*2 и CYP2C9*2/*3, соответственно, чем у распространённых метаболизаторов при генотипе CYP2C9*1/*1 [29].

Фермент CYP2C19 метаболизирует несколько классов ЛП, среди которых ПЭП, некоторые антидепрессанты и ингибиторы протонной помпы. В настоящее время известно более 30 основных полиморфных аллелей гена CYP2C19. Образование фермента с пониженной активностью обуславливается в основном «медленными» аллелями CYP2C19*2 (rs4244285) и CYP2C19*3 (rs4986893). Образование фермента с повышенной активностью обуславливается «быстрым» аллелем CYP2C19*17 (rs12248560). Частота встречаемости генотипов CYP2C19, соответствующих медленным метаболизаторам (носительство аллельных вариантов CYP2C19*2 и CYP2C19*3) в европейской популяции, составляет 13%. Медленные метаболизаторы, имеющие два модифицированных аллеля гена CYP2C19 (CYP2C19*2/*2, *2/*3 или *3/*3), встречаются с частотой 2—5% среди представителей европеоидной расы и афроамериканцев и 13-23% среди азиатов. Аллель CYP2C19*3 в основном встречается среди азиатов. Носительство «медленных» аллельных вариантов CYP2C19*2, CYP2C19*3 ассоциируется с замедлением биотрансформации вальпроата, карбамазепина, топирамата, фенитоина, окскарбазепина, диазепама, фенобарбитала, примидона в печени, более высокими их концентрациями в плазме крови, более высоким риском развития нежелательных лекарственных реакций. Наличие быстрого аллельного варианта CYP2C19*17 обуславливает отсутствие противосудорожного действия данных лекарственных средств [30].

Цитохром CYP1A2 — фермент семейства цитохромов CYP450, составляет 15% всех цитохромов в человеческой печени и метаболизирует более 20 ЛП, в т.ч. многие ПЭП. Известно более 30 аллельных вариантов гена CYP1A2. Нормальную активность фермента кодирует аллель CYP1A2*1A. Аллельный вариант CYP1A2*1C (rs2069514) обуславливает снижение активности фермента, а CYP1A2*1F (rs762551) — обуславливает повышенную индуцибельность фермента. Наличие быстрого аллельного варианта CYP1A2*1F обуславливает отсутствие противосудорожного действия карбамазепина, вальпроевой кислоты, фенобарбитала, диазепама. В связи с этим данные лекарственные средства рекомендуется назначать в дозировках на 30—50% выше регламентируемых инструкцией [30].

Изоферменты подсемейства ША цитохрома Р450 составляют 30% всех изоферментов цитохрома Р450 клеток печени и 70% изоферментов цитохрома Р450 клеток стенки ЖКТ. Из изоферментов подсемейства ША наиболее важную роль в метаболизме ЛП играет CYP3A4 [31]. В эпилептологии изучению индивидуального фармакологического ответа на приём ПЭП у пациентов с изоферментами CYP3A4 уделяется большое внимание. В базе данных медицинских и биологических публикаций Pub Med (на 14.05.2017 г.) обнаружено 110 статей, посвящённых этому вопросу. Так, при изучении влияния генетических полиморфизмов гена CYP3A4 на концентрацию в плазме крови карбамазепина у китайских пациентов с эпилепсией установлено, что CYP3A4*1G вариант аллели не имел существенного влияния [32]. У тунисских пациентов, страдающих эпилепсией, наличие изофермента CYP3A4*22 достоверно приводило к более высоким концентрациям карбамазепина в плазме крови [33]. При этом карбамазепин является не только субстратом CYP3A4, но и индуктором этого фермента [31, 34].

Полиморфизм генов, ответственных за фармакодинамику ПЭП

К этой группе относятся гены, кодирующие молекулы-мишени ЛП (рецепторы, ферменты, ионные каналы), и гены, продукты которых вовлечены в патогенетические процессы [35].

Проявляя противоэпилептическую активность, препараты могут воздействовать на одну и более молекулярные цели в головном мозге. Эти цели включают в себя вольтаж-зависимые ионные каналы, нейротрансмиттерные рецепторы и транспортеры или метаболические энзимы, включающиеся в высвобождение, захват и метаболизм нейротрансмиттеров [36].

Вольтаж-зависимые натриевые каналы (ВЗНК) повсеместно представлены в возбудимых нейронах и являются целью для большинства ПЭП первой линии (карбамазепин, фенитоин, ламотриджин). Потеря медикаментозной чувствительности натриевых каналов приводит к существенному снижению эффективности ПЭП, что обычно трактуется как развитие резистентной эпилепсии. Выявлена связь между фармакорезистентностью и аллельным вариантом TT (rs3812718) гена SCN1A, кодирующего ВЗНК [37]. Существует гипотеза о специфичности «целевых» механизмов, типичных для определённых клеток и специфичных к ПЭП. Один из механизмов нарушения чувствительности натриевых каналов — повреждение композиции субъединиц каналов. Следующим механизмом является нарушение ГАМК-медиаторной ингибиции. Нарушение экспрессии субъединиц ГАМКА-рецепторов (снижение a1-, b1- и повышение экспрессии a4-, и d-субъединиц) — одна из причин резистентности к действию ПЭП.

Таким образом, имеющийся в настоящее время объём информации свидетельствует о возможности типирования пациентов по признакам, прогнозирующим индивидуальные эффекты лекарств, что позволит заранее прогнозировать фармакологический ответ и, следовательно, персонализированно подойти к выбору ПЭП и его режима дозирования.