Fenotypstest av Cytokrom P450 1A2
Fenotypstest av Cytokrom P450 1A2
Fenotypstest av Cytokrom P450 1A2
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
I Laboratoriet 2/2003 beskrevs farmakogenetiska principer i två artiklar.<br />
Men den genetiska bakgrunden säger inte allt om enzymers funktioner.<br />
De kan även påverkas <strong>av</strong> andra faktorer och då kan det vara aktuellt att<br />
göra ett fenotypstest, vilket Anna Nordmark här beskriver<br />
<strong>Fenotypstest</strong> <strong>av</strong><br />
<strong>Cytokrom</strong> <strong>P450</strong> <strong>1A2</strong><br />
Läkemedel och andra kroppsfrämmande<br />
substanser är ofta fettlösliga<br />
och måste bli mer vattenlösliga för<br />
att kroppen ska kunna utsöndra dem via<br />
urinen. Detta sker via metabolism och<br />
kan delas upp i fas 1 och fas 2 reaktioner.<br />
Fas 1 är ofta en kemisk reaktion då<br />
läkemedlet till exempel oxideras eller<br />
reduceras. Fas 2 är konjugeringsreaktioner<br />
då det kopplas på en endogen substans<br />
till läkemedlet till exempel glukoronidsyra<br />
för att göra läkemedlet ännu<br />
mer vattenlösligt. Ofta är metabolismen<br />
en inaktiveringsprocess men kan även<br />
ge upphov till toxiska metaboliter. En<br />
stor enzymfamilj som deltar i fas1 reaktioner<br />
är cytokrom <strong>P450</strong> (CYP) familjen.<br />
När man tittar på läkemedelsomsättningen<br />
så är de viktigaste enzymerna:<br />
CYP<strong>1A2</strong>, CYP2C9, CYP2C19,<br />
CYP2D6 och CYP3A4/5. Det är välkänt<br />
att nedbrytningen <strong>av</strong> läkemedel varierar<br />
mycket mellan individer men kan även<br />
variera i en individ över tid.<br />
CYP<strong>1A2</strong> deltar i metabolismen <strong>av</strong><br />
cirka 5 % <strong>av</strong> alla läkemedel i dag. Dessutom<br />
deltar den också i metabolismen/<br />
bioaktiveringen <strong>av</strong> procarcinogener<br />
som tex heterocykliska och aromatiska<br />
kolväten som uppstår vid tillagning <strong>av</strong><br />
mat och även i metabolismen <strong>av</strong> heterocykliska<br />
kolväten som finns i tobaksrök.<br />
CYP<strong>1A2</strong> deltar också i metabolismen<br />
<strong>av</strong> endogena substrat såsom estradiol<br />
och ”sömnhormonet” melatonin.<br />
CYP<strong>1A2</strong> aktiviteten varierar mycket<br />
mellan individer och i vissa studier har<br />
man observerat upp till en 100-faldig<br />
variation. Man har letat mycket för att<br />
hitta en genetisk förklaring till denna<br />
stora variation men ännu har ingen hittats.<br />
Istället påverkas CYP<strong>1A2</strong> enzymet<br />
mycket <strong>av</strong> faktorer i omgivningen och<br />
dieten. Tex ger rökning upphov till en<br />
induktion <strong>av</strong> enzymet och detta leder till<br />
att mer enzym bildas och en snabbare<br />
metabolism (1). Intag <strong>av</strong> mycket kolgrillat<br />
kött ger också upphov till en induktion<br />
och det har man också sett efter<br />
intag <strong>av</strong> mycket stor mängd gröna<br />
grönsaker som till exempel kål och<br />
broccoli.<br />
En minskad metabolism har man<br />
visat efter intag <strong>av</strong> p-piller och under<br />
gr<strong>av</strong>iditeten. Intag <strong>av</strong> andra läkemedel<br />
kan också hämma metabolismen <strong>av</strong><br />
CYP<strong>1A2</strong> substrat. Fluvoxamin, som är<br />
en selektiv serotoninåterupptagshämmare<br />
(SSRI), är en väldigt potent hämmare<br />
<strong>av</strong> CYP<strong>1A2</strong> och detta resulterar i<br />
att läkemedel som till stor del metaboliseras<br />
via CYP<strong>1A2</strong> elimineras långsammare<br />
och kan uppvisa högre plasmakoncentrationer<br />
vid samtidig administrering<br />
Tabell: Substrat för CYP<strong>1A2</strong> med ämnen som hämmar eller inducerar CYP<strong>1A2</strong><br />
Substrat Hämmare Inducerare<br />
klozapin fluvoxamin rökning<br />
koffein ciprofloxacin broccoli, kål<br />
ropivakain p-piller kolgrillat kött<br />
takrin gr<strong>av</strong>iditet rifampicin<br />
teofyllin<br />
imipramin<br />
olanzapin<br />
R-warfarin<br />
melatonin<br />
estradiol<br />
klomipramin<br />
6 LABORATORIET 3/2003<br />
med fluvoxamin. Till andra läkemedel<br />
som hämmar CYP<strong>1A2</strong> kan nämnas<br />
gruppen fluorokinoloner där bl a ciprofloxacin<br />
ingår. I populationsstudier har<br />
man hittat skillnader mellan män och<br />
kvinnor, där kvinnor har en lägre aktivitet<br />
<strong>av</strong> CYP<strong>1A2</strong> jämfört med män. Om<br />
detta har någon klinisk relevans i doseringen<br />
<strong>av</strong> läkemedel som bryts ned via<br />
CYP<strong>1A2</strong> har ännu inte undersökts.<br />
Eftersom CYP<strong>1A2</strong> deltar i bioaktiveringen<br />
<strong>av</strong> många kemiska procarcinogener<br />
som till exempel heterocykliska<br />
och aromatiska kolväten, har man i<br />
många studier försökt finna en relation<br />
mellan CYP<strong>1A2</strong> aktiviteten och olika<br />
cancerformer. Det har föreslagits i studier<br />
att en hög CYP<strong>1A2</strong> aktivitet skulle<br />
kunna vara en riskfaktor vid utvecklandet<br />
<strong>av</strong> cancer i tjocktarmen och urinblåsan.<br />
Eftersom CYP<strong>1A2</strong> aktiviteten ej kan<br />
förklaras <strong>av</strong> genetiska faktorer så måste<br />
man fenotypa för att bestämma aktiviteten<br />
(dvs om en person är snabb eller<br />
långsam nedbrytare). Fenotypa är ett<br />
sätt att karaktärisera den sanna aktiviteten<br />
<strong>av</strong> enzymet genom att använda sig<br />
<strong>av</strong> specifika markörläkemedel. Informationen<br />
om fenotypen är <strong>av</strong> klinisk relevans<br />
därför att den speglar den kombinerade<br />
effekten <strong>av</strong> genetiska, endogena<br />
(ev. sjukdomar) och omgivningsfaktorer<br />
(rökning, andra läkemedel etc.).<br />
Själva fenotypstestet går till så att man<br />
ger en låg dos <strong>av</strong> ett läkemedel som specifikt<br />
katalyseras <strong>av</strong> det enzym som man<br />
vill undersöka. Sedan analyserar man<br />
urin eller blod med <strong>av</strong>seende på läkemedlet<br />
och dess metabolit/er och får sedan<br />
ett mått på enzymets aktivitet.<br />
Koffein används idag som ett markörläkemedel<br />
för att fenotypa CYP<strong>1A2</strong>.<br />
Den gängse metodiken för koffein är att<br />
ger man en dos på 100 mg (som motsvarar<br />
en stor kopp kaffe) och samlar<br />
urin upp till 8 timmar eller tar ett<br />
blodprov efter ca 4-5 timmar. I mitt <strong>av</strong>-
I januari disputerade farmakologen Anna Nordmark på en <strong>av</strong>handling med titeln<br />
”Functional Features of Human Cytochrome <strong>P450</strong> <strong>1A2</strong>.<br />
handlingsarbete har jag utvecklat och<br />
använt ett mer förenklat sätt att fenotypa<br />
CYP<strong>1A2</strong> på för att använda i epidemiologiska<br />
studier med många individer<br />
eller när det <strong>av</strong> praktiska eller etiska skäl<br />
inte går att administrera en dos koffein.<br />
Det går till så att vi använder oss <strong>av</strong> koffein<br />
som människor får i sig via dieten.<br />
I min <strong>av</strong>handling utvärderades om dietärt<br />
koffein, dvs. normalt kaffedrickande<br />
på ett enkelt sätt kan användas för att<br />
mäta enzymaktiviteten. Samma personer<br />
fick också en standardiserad dos<br />
koffein. Enzymaktiviteten från de båda<br />
tillfällena visade en stor överensstämmelse<br />
[2]. Denna förenklade metod att<br />
mäta CYP<strong>1A2</strong> aktiviteten baserat på dietärt<br />
koffein har sedan använts i en stor<br />
fall-kontroll studie (3).<br />
Koffein och<br />
andra läkemedel<br />
Koffein är ett <strong>av</strong> de mest konsumerade<br />
läkemedlen i världen. Koffein finns i<br />
kaffe, te, choklad och coca-cola och i<br />
medeltal så innehåller en kopp bryggt<br />
kaffe ca 100-150 mg koffein, så de flesta<br />
får i sig en ansenlig mängd varje dag.<br />
Koffein bryts ned <strong>av</strong> CYP<strong>1A2</strong> och hur<br />
länge koffeinet stannar i kroppen varierar<br />
med aktiviteten <strong>av</strong> enzymet. Halveringstiden<br />
(hur lång tid det tar för hälften<br />
<strong>av</strong> koffeinet att försvinna) hos koffein är<br />
ca 4-5 timmar hos ”normala” människor,<br />
hos rökare som har en relativt hög<br />
CYP<strong>1A2</strong> aktivitet är halveringstiden ca<br />
1-3 timmar. De som tar p-piller får en<br />
längre halveringstid på ca 8-10 timmar<br />
och under gr<strong>av</strong>iditeten blir halveringstiden<br />
mellan 9-18 timmar pga. att<br />
CYP<strong>1A2</strong> aktiviteten hämmas <strong>av</strong> dessa<br />
faktorer. Den fråga man kan ställa sig är<br />
hur påverkar denna stora variation i eliminationen<br />
effekten <strong>av</strong> koffein? Förenklat<br />
kan man säga att för att koffeinet<br />
ska kunna få effekt behöver det stanna<br />
kvar i kroppen och interagera med sin<br />
receptor. Om man har en hög CYP<strong>1A2</strong><br />
aktivitet så försvinner koffeinet snabbare<br />
ut ur kroppen och därmed <strong>av</strong>tar effekten,<br />
om man å andra sidan har en låg<br />
CYP<strong>1A2</strong> aktivitet då stannar koffeinet<br />
längre tid i kroppen och kan då utöva sin<br />
effekt en längre tid. Sedan kommer själva<br />
receptorn in i bilden men det är en<br />
helt annat område.<br />
Två andra läkemedel som bryts ned<br />
via CYP<strong>1A2</strong> är klozapin (ett neuroleptikum)<br />
och teofyllin (vid astmabehandling).<br />
Dessa båda läkemedel uppvisar<br />
karaktäristiska tecken på att de bryts ned<br />
via CYP<strong>1A2</strong>, tex induktion <strong>av</strong> rökning<br />
och hämmad nedbrytning vid samtida<br />
intag <strong>av</strong> p-piller. Klozapin liksom teofyllin<br />
uppvisar stora variationer i plasma<br />
koncentration för olika individer vid en<br />
och samma dos. Mot denna bakgrund<br />
bör dessa läkemedel doseras individuellt<br />
och plasmakoncentrationsbestämning<br />
är här ett hjälpmedel. För klozapin<br />
har man visat att nedbrytningen korrelerar<br />
väl med CYP<strong>1A2</strong> aktiviteten, mätt<br />
med koffein. Därför har det föreslagits<br />
att man skulle kunna göra denna koffe-<br />
intest innan behandlingsstart för att<br />
utifrån denna bestämma dosen (4).<br />
Däremot är det prediktiva värdet <strong>av</strong> en<br />
koffeintest inte utvärderad så vid dosjusteringar<br />
och biverkningar är plasmakoncentrationsbestämningarfortfarande<br />
att rekommendera.<br />
Det finns vissa nackdelar med att använda<br />
fenotypning i den kliniska situationen.<br />
Det förutsätter att patienten<br />
medverkar till läkemedelsintaget och insamlingen<br />
<strong>av</strong> urin eller blodprov. Dessutom<br />
kan eventuellt andra läkemedel<br />
som patienten står på påverka fenotypstesten.<br />
I framtiden skulle fenotypning kunna<br />
vara ett hjälpmedel att individualisera<br />
läkemedelsdosen men idag används fenotypning<br />
enbart i forskningssammanhang<br />
för att vi ska lära oss mer om hur<br />
och varför enzymerna varierar. Detta är<br />
nödvändigt för att i framtiden förbättra<br />
läkemedelsbehandlingen till den enskilde<br />
patienten.<br />
Referenser<br />
1. Kalow W and Tang B-K,<br />
Caffeine as a metabolic probe:<br />
Exploration of the enzyme-inducing effect<br />
of cigarette smoking.<br />
Clin Pharmacol Ther 1991; 49:44-48.<br />
2. Nordmark A, Lundgren S, Cnattingius S<br />
and Rane A,<br />
Dietary caffeine as a probe agent for<br />
assessment of cytochrome <strong>P450</strong><strong>1A2</strong><br />
activity in random urine samples.<br />
Br J Clin Pharmacol 1999; 47:397-402.<br />
3. Signorello LB, Nordmark A, Granath F,<br />
Blot WJ, McLaughlin JK, Anneren G, et al<br />
Caffeine metabolism and the risk for<br />
spontaneous abortion of normal<br />
karyotype fetuses.<br />
Obstetric and Gynecology 2001.<br />
4. Jerling M, Merlé Y, Mentré F and Mallet A<br />
Population pharmacokinetics of clozapine<br />
evaluated with the nonparametric<br />
maximum likelihood method.<br />
Br J Clin Pharmacol 1997; 44:447-453.<br />
ANNA NORDMARK ÄR VERKSAM PÅ AV-<br />
DELNINGEN FÖR KLINISK FARMAKOLOGI,<br />
KI, HUDDINGE UNIVERSITETSSJUKHUS.<br />
LABORATORIET 3/2003 7
Change language