Citocromo P-450
¿Qué, cómo y para qué?
Damaris Díaz, Ignacio Rodríguez · Medellín
El sistema citocromo P-450 (CYP-450) comprende un gran número de isoenzimas altamente conservadas desde el punto de vista filogenético, que están presentes en células de organismos inferiores y superiores. En humanos están ubicadas en múltiples órganos tales como hígado, intestino y riñon, y participan en la biotransformación de sustancias endógenas y exógenas. Dentro de sus sustratos se encuentran esteroides, ácidos grasos, prostaglandinas, vitaminas y múltiples xenobióticos tales como fármacos y químicos del ambiente. Su importancia radica en el papel que poseen en el metabolismo de sustancias endógenas, en la inactivación de la mayoría de los medicamentos y en ocasiones en la activación de sustancias exógenas a productos con mayor efecto terapéutico y/o tóxico. Por esto, es necesario que un médico en ejercicio clínico conozca las implicaciones terapéuticas de esta vía metabólica, identificándola como causa de variabilidad en la respuesta y punto frecuente de interacciones medicamentosas. En el presente artículo revisaremos las principales características estructurales, funcionales y terapéuticas de este importante grupo enzimático. (Acta Med Colomb 2001 ; 26: 86-95).
Palabras clave. Citocromo P-450 (CYP-450), biotransformación, actividad enzimática,
xenobióticos, isoenzimas, polimorfismos, inducción, inhibición, farmacogenética, fenotipificación, genotipificación.
Introducción
El sistema de oxidasas de función mixta, sistema microsomal o citocromo P450, es un grupo de enzimas presentes en la membrana del retículo endoplásmico, que al ser aisladas de lisados celulares totales se localizan en las pequeñas vesículas denominadas microsomas, de don-de don-derivaron el nombre don-de sistema microsomal (1, 2). Estas enzimas fueron identificadas como compuestos co-loreados de naturaleza hémica por lo cual recibieron el nombre de citocromos. Posteriormente fueron diferencia-das gracias a su capacidad de formar un complejo con el monóxido de carbono, cuya longitud de onda de máxima absorción se encontró a 450 nm, cualidad que le dio el nombre de P450 (1-3 ).
Este sistema participa en las rutas biosintéticas de esteroides endógenos tales como aldosterona, Cortisol y estronas, así como de algunos ácidos grasos, prostaglandinas y vitaminas y participa en el metabolismo oxidativo de numerosos xenobióticos, dentro de los cua-les se encuentran medicamentos y sustancias tóxicas (4). Estas enzimas se encuentran ubicadas en diferentes órga-nos como por ejemplo hígado, tracto gastrointestinal, co-razón y riñon (2, 4).
Usualmente los sistemas catalíticos se clasifican tenien-do en cuenta la función específica de cada enzima (transferasas, metilasas, hidrolasas, etc.). Sin embargo,
de-bido a que todas las isoenzimas del sistema CYP450 son oxidasas que siguen el mismo mecanismo de reacción, su clasificación ha sido basada según la homología de las cadenas nucleotídicas (4). Es así como este sistema microsomal se agrupa en familias cuando existe una homología del 35-40%, que son representadas con un nú-mero arábigo seguido de la sigla CYP450 (CYP450-1, CYP450-2, etc). Las subfamilias se identifican por una letra mayúscula e implica que existe homología del 65-70% entre ellas (CYP450-2A, CYP450-2B, CYP450-2C, CYP450-2D). Por último en la nomenclatura se agrega un número arábigo que indica el gen que codifica para esa enzima
(CYP450-1A2, CYP450-2E1, CYP450-3A4) (4-6).
Características estructurales
Las enzimas citocrómicas se encuentran unidas a la membrana del retículo endoplásmico por uno o dos péptidos transmembrana. El sitio activo, constituido por una porción proteica y una hémica, hace parte de un gran dominio citoplasmático que además puede tener uno o dos contactos periféricos adicionales con la membrana del retículo (4).
Cada enzima CYP-450 está constituida por varias estructu-ras: a) un grupo proteico hémico tipo ferroprotoporfirina IX, cuyo átomo de hierro se encuentra basalmente en su estado férrico (estado de oxidación +3); b) una cadena polipeptídica, la cual está codificada por un solo gen, y cuya variación es la razón de la diferencia entre una enzima y otra; c) una enzima flavoproteica dependiente de NADH, que al parecer también se encuentra embebida en la mem-brana, llamada CYP-450 NADPH-reductasa, que participa en el transporte de electrones mediado por el sistema; y d) el citocromo b5, cuya participación ha sido relacionada con el transporte del segundo electrón en el proceso oxidativo catalizado por el sistema (3,7).
Mecanismo de reacción oxidativa
Para realizar la conversión de un sustrato, las enzimas que pertenecen a este sistema siguen una serie de pasos en los cuales, a través de un proceso que involucra latransfe-rencia de dos electrones y la incorporación de un átomo de oxígeno, se logra la oxidación del compuesto (Figura 1) (6, 8).
La primera etapa de la reacción es la unión del sustrato a la CYP450, produciéndose simultáneamente la entrada del primer electrón, cuyo transporte es mediado por la NADPH-reductasa, generando el cambio en el estado de oxidación del átomo de hierro férrico (+3) a ferroso (+2) (3). La reacción oxidativa del sustrato se inicia con la unión de una
molécula de oxígeno (O2) al complejo CYP-450-Fe+2
-sustrato (7). Posteriormente se produce la transferencia del segundo electrón, proceso que ocurre con la intervención del citocromo b5; todos estos eventos favorecen el ingreso de un átomo de oxígeno dentro del sustrato, con la forma-ción de un grupo hidroxilo en el mismo (9, 10). A partir del átomo de oxígeno restante y como producto de la forma-ción de estructuras de oxígeno estables, se logra la libera-ción del sustrato oxidado más una molécula de agua,
mien-Figura 1 .Mecanismo de reacción del sistema CYP-450. En una etapa inicial del proceso, el sustrato se acopla al complejo hémico que contiene un átomo de Fe+3. Por
tras que el sistema se restaura al estado férrico inicial. Esta oxidación del sustrato produce una sustancia más polar y con mayor capacidad de excreción. Algunas de las reaccio-nes o x i d a t i v a s m e d i a d a s por este sistema son hidroxilaciones, tanto de cadena lineal como en anillo aro-mático; N-, O-, y S - d e a l q u i l a c i ó n , desaminación, deshalogenación, entre otras (3,4,6,8,10).
Función
Las enzimas citocrómicas participan activamente en los procesos de biotransformación de xenobióticos en las reac-ciones de fase I (8). Durante esta primera fase del metabo-lismo el objetivo es, mediante reacciones oxidativas, con-vertir compuestos altamente lipofílicos en sustancias más hidrosolubles que puedan ser más fácilmente excretadas del organismo (6). En esta forma se logra la inactivación de fármacos, aunque en ocasiones se obtienen productos con mayor actividad farmacológica y/o tóxica que el compues-to original. Existe la posibilidad que un compuescompues-to sea metabolizado por más de una isoenzima; sin embargo, usualmente una enzima predomina en la vía metabólica de ese compuesto. Por ejemplo, la cafeína puede ser metabolizada por las CYP450-1A2, 2E1 y 3A4, pero la primera es la responsable del 90% del metabolismo de este fármaco (9).
Una característica importante del CYP-450 es la capa-cidad de ser inhibido e inducido por una gran cantidad de moduladores, que incluyen fármacos, tóxicos e incluso sustancias presentes en alimentos de la dieta común (11). La inhibición se da por unión del modulador al sitio activo en la proteína o al grupo hémico, haciendo casi imposible la unión del sustrato. Puede ser competitiva, la cual depende de la concentración de cada una de las sustancias, así como del tiempo de exposición a la enzi-ma. La inhibición irreversible se da cuando el inhibidor es capaz de formar un enlace covalente con la enzima, ocu-pándola permanentemente e impidiendo su interacción con otros sustratos, de tal forma que la única vía para sobrepasar esta inhibición es la producción de nueva enzi-ma (2, 9).
La inducción puede darse cuando una sustancia que interacciona con este complejo es capaz de incrementar la velocidad de síntesis de la proteína, aumentando la canti-dad de enzima presente (12). En el caso de la activación de profármacos, la inducción causará aumento de la sustancia terapéutica (y/o tóxica), mientras que la inhibición dismi-nuirá la producción de metabolitos activos. Cuando el com-puesto activo es metabolizado por la CYP450 para su inactivación, la inducción de este sistema producirá una disminución acelerada de las concentraciones séricas del medicamento con la potencial falla terapéutica. El caso contrario sucede con la inhibición, produciéndose un incre-mento en la cantidad de fármaco sin metabolizar, predispo-niendo a los pacientes a los efectos tóxicos (11). Un ejem-plo ampliamente estudiado y documentado de la
modula-ción de este sistema es la aparimodula-ción de arritmias ventriculares secundarias a la inhibición del metabolismo de la cisaprida, cuando ésta es administrada concomitantemente con inhibidores de la CYP3A4, tales como ketoconazol o jugo de toronja; esta interacción lleva a que los niveles séricos de la cisaprida se aumenten, potenciando sus efectos proarritmogénicos (11-15).
Además de los cambios funcionales determinados por diversos inductores e inhibidores, el CYP450 tiene una gran variabilidad determinada genéticamente y que está relacionada con la presencia de polimorfismos (16). Un polimorfismo genético se define como cambios en la se-cuencia nucleotídica de un gen, que origina una modifica-ción estructural y funcional en la proteína, y que se encuen-tra presente en más del 1% de la población (Figura 2) (17). Como consecuencia, el comportamiento desde el punto de vista de la función oxidativa de una vía específica adquiere una característica bimodal, lo que significa que un subgrupo de la población tiene mayor o menor capacidad metabólica que otro. Se han descrito polimorfismos en una gran pro-porción de enzimas de la fase I, que ocasionan metabolismos ausentes, defectuosos, parcialmente defectuosos, rápidos e incluso ultrarrápidos, que difieren según el bagaje genético de cada población (Tabla 1) (9, 16-18).
Las enzimas citocrómicas han sido ampliamente estu-diadas, logrando identificar polimorfismos para enzimas como 1A1, 2A6, 2C9, 2C19, 2D6 y 2E1 (19-20). Es importante tener en cuenta que así como no todo cambio genético genera cambios funcionales en la enzima, no todo cambio fisiológico implica manifestaciones clínicas. Si el sujeto nunca se expone a un xenobiótico metabolizado por una vía, o si existen rutas metabólicas alternas, proba-blemente nunca se expresarán clínicamente las deficien-cias metabólicas genéticamente determinadas. Por otro lado, cuando un solo grupo enzimático es el responsable del metabolismo de una gran variedad de medicamentos, la presencia de cambios (genéticos o adquiridos) en su actividad metabólica adquiere vital importancia en el ma-nejo de pacientes que requieren la administración de este tipo de fármacos. Un ejemplo es el caso de la CYP450-2D6, que metaboliza medicamentos como antidepresivos tricíclicos (ADT), inhibidores de recaptación de serotonina (SSRI), antiarrítmicos, bloqueadores β-adrenérgicos, etc.; esta enzima tiene un comportamiento polimórfico siendo metabolizadores lentos aproximadamente el 7% de la po-blación y además puede ser inducida o inhibida por dife-rentes medicamentos (16-19).
Figura 2. Mecanismos genéticos de variabilidad en la actividad enzimática: (A) Durante el proceso de transcripción del DNA se puede producir una deleción del gen,
con lo cual no habrá enzima presente. (B) En las etapas de edición y de corte y empalme del RNA, se pueden producir cambios que generan una enzima incompleta, especificidad por el sustrato alterada o actividad disminuida. (C) Un cambio en la secuencia de nucleótidos (polimorfismo) puede generar una enzima con actividad variable. (D) El gen puede ser duplicado, obteniéndose gran cantidad de enzima con una mayor actividad (UR).
Investigación farmacogenética del sistema CYP450
La farmacogenética busca identificar las variaciones en las respuestas a los medicamentos que son determinadas genéticamente (17, 21). Estas variaciones pueden darse tanto por cambios en el metabolismo de los fármacos (farmacocinéticos) como en la interacción de los mismos con los sitios de unión y/o acción (farmacodinámicos). En el metabolismo de los fármacos, las respuestas determina-das polimórficamente por CYP450 son de gran interés debido al gran número de medicamentos que requieren de esta vía para su biotransformación.
Para la investigación farmacogenética se utilizan dos metodologías: la fenotipificación y la genotipificación (22-23). Un fenotipo es la expresión fisiológica y clínica de la información genética (17). En el caso de las enzimas metabólicas, el fenotipo es la capacidad natural de la enzi-ma de participar en una reacción que conlleva a la activa-ción o inactivaactiva-ción de un sustrato, obteniéndose los corres-pondientes metabolitos. La fenotipificación permite valo-rar el funcionamiento de una ruta enzimática, y se realiza administrando un fármaco prueba, con mediciones
poste-riores tanto del fármaco como de sus metabolitos, con lo cual se determina el porcentaje de fármaco metabolizado por la vía en estudio. Esto permite conocer la distribución de una población específica en cuanto a comportamiento metabólico y ayuda a predecir la respuesta a otros fármacos que son metabolizados por esta misma vía. La administra-ción de una sustancia exógena, así como la exposiadministra-ción a los efectos adversos que ésta pueda tener, constituyen limitantes de esta técnica (22-24).
La genotipificación analiza la información genética que codifica para una determinada característica fenotípica y se lleva a cabo mediante la aplicación de técnicas de biología molecular (PCR, RT-PCR, SSCP, etc.), que nos permiten identificar los posibles cambios genéticos. La información que ofrece este método es limitada, puesto que no siempre estas alteraciones genéticas se traducen en cambios fisioló-gicos. Por este motivo, la utilidad de los estudios del genotipo depende, al menos inicialmente, de la fenotipificación con-comitante (17, 23-24).
manifestaciones clínicas, haciendo más sencilla la predic-ción del comportamiento de la ruta metabólica, a partir de ensayos rutinarios en el DNA obtenido de pequeñas mues-tras (Ejemplo: sangre, mucosa bucal, etc.). Esto será de gran utilidad en la optimización e individualización de los esquemas terapéuticos, evitando efectos indeseables y po-tenciales interacciones medicamentosas. Un ejemplo de la importancia de los polimorfismos en la práctica médica diaria, es la investigación rutinaria de los polimorfismos de los grupos sanguíneos antes de definir la terapia transfusional. En un futuro, lo mismo será aplicado a la terapia farmacológica buscando optimizar la eficacia y al mismo tiempo minimizar la toxicidad asociada con el uso de medicamentos.
Familias del CYP450
En mamíferos, existen dos clases generales de CYP-450: la primera de ellas, que incluye a seis familias, partici-pa en rutas biosintéticas de esteroides y ácidos biliares; la segunda, a la cual pertenecen cuatro familias, participa en la biotransformación de xenobióticos (6, 9, 19, 25).
Reacciones endógenas
Las seis familias de enzimas citocrómicas que partici-pan en el metabolismo de sustancias endógenas son: 7, 11,
17, 19, 21 y 22; éstas se encuentran de manera preponde-rante en mitocondrias, aunque algunas se localizan en el retículo endoplásmico (9,19). Se expresan predominante-mente en aquellos órganos donde sus productos metabólicos (esteroides, hormonas, etc.) son de mayor interés, por ejem-plo: tejidos reproductivos, adiposo, entre otros (26).
La CYP450 7, también llamada colesterol-7-α-hidroxilasa, cataliza el primer paso en la formación de ácidos biliares; en la familia 11, la enzima CYP450 11Al, participa en la conversión de colesterol a pregnenolona; en la familia 17, es importante la participación de enzimas como la 17-a-hidroxilasa, cuya deficiencia ha sido asocia-da con una disminución en la producción de Cortisol y andrógenos. La CYP450-19 o aromatasa, participa en la conversión de andrógenos a estrógenos. Recientemente se han reportado polimorfismos en estas dos últimas enzimas, los cuales han sido relacionados con un aumento en los niveles séricos de estradiol; en igual forma, continúa en estudio la asociación entre poseer la enzima polimórfica y el riesgo de padecer cáncer de seno (26). La enzima CYP450-21A2, pariticipa en las reacciones de 21-hidroxilación de progesterona y de la 17-hidroxiprogesterona (3, 4, 19, 26).
Metabolismo de xenobióticos
En el metabolismo de xenobióticos las familias 1, 2 y 3 participan en una proporción mayor, siendo la CYP4 de menor importancia, por lo cual no la tendremos en cuenta en esta revisión. Estas enzimas microsomales se encuen-tran ubicadas en su totalidad en el retículo endoplásmico. De cada una de las familias, sólo detallaremos aquellas
enzimas que tienen actividad relevante en el metabolismo de fármacos de uso frecuente. La Tabla 2 ilustra los princi-pales sustratos y moduladores de las más importantes isoenzimas CYP, y se propone como intrumento de refe-rencia al momento de definir la terapéutica. Debemos re-saltar que no toda potencial interacción metabólica implica consecuencias clínicas, pero en la medida en que conozca-mos las rutas metabólicas involucradas podreconozca-mos optimizar los esquemas que requieren más de un medicamento, así como identificar fuentes de variabilidad. Esto es de princi-pal interés cuando se requiere utilizar medicamentos con rango terapéutico estrecho.
CYP1. Los genes que codifican para esta familia se encuentran ubicados en el cromosoma 15. Poseen la capa-cidad de ser inducidas por hidrocaburos aromáticos, como aquellos presentes en el humo del cigarrillo, a través de un elemento potenciador de su transcripción conocido como elemento de respuesta a xenobióticos. Dentro de esta fami-lia, las enzimas que tienen participación en procesos de biotransformación son las enzimas 1 Al y 1A2 (19).
Las enzimas 1A1 y 1A2 poseen como característica diferencial su capacidad de oxidar compuestos aromáticos directamente en el anillo, capacidad que no poseen otras enzimas citocrómicas. La primera de éstas se encuentra en mayor proporción en tejidos extrahepáticos tales como pul-mones, placenta y linfocitos, y cataliza el metabolismo de químicos presentes en el ambiente; su nivel de expresión es de moderado a bajo y está mediado por la alta inducibilidad que ejercen compuestos presentes en el humo del cigarrillo (19, 27).
La enzima CYP 1A2 está predominantemente en el hígado, aunque recientemente se ha reportado su presencia en muy bajo porcentaje en tejidos como el cardíaco, donde aún no se conoce con exactitud el papel que ejerce (28). Participa en la oxidación de fármacos tales como tacrina, clozapina, xantinas como la cafeína y la teofilina, y tam-bién sustancias químicas con propiedades carcinogénicas y mutagénicas. Su actividad se ha encontrado que posee un comportamiento bi y trimodal en diferentes poblaciones analizadas, pero estos cambios no han podido ser correlacionados con variaciones en la secuencia de nucleótidos en el gen. Se han descubierto modificaciones nucleotídicas en la región inducible del mismo gen que hasta el momento han explicado la alta variabilidad interindividual encontrada (27-29).
T a b l a 2. Enzimas citocrómicas más importantes en el metabolismo de fármacos y algunos de sus sustratos.
puede estar mediada por la interacción con fármacos como fluoroquinolonas (ciprofloxacina, pefloxacina y enoxacina), fluvoxamina, amiodarona, cimetidina y la ticlopidina, to-dos ellos por mecanismos basato-dos en la interacción con el sitio activo de la enzima, impidiendo el metabolismo de otros sustratos de la misma (9, 19, 27, 30-35).
Las proteínas CYP IB son expresadas constitutivamente a bajos niveles en diferentes tejidos, tales como corazón, cerebro, placenta, pulmón, hígado, intestino delgado, entre otros, pero su importancia metabólica aún se desconoce (19).
de uso común. Sus genes se encuentran en el cromosoma 10, exceptuando la CYP450-2D6, que se ubica en el cromosoma 22. Dentro de este grupo cabe resaltar enzimas como la 2A6, 2C9, 2C19, 2D6 y 2E1 (19, 20).
De la subfamilia 2A, la 2A6 es la única que se expresa en el hígado, y es responsable de la oxidación de la nicotina (19). Existe evidencia que los polimorfismos que presenta esta enzima están relacionados con la susceptibilidad de adicción al cigarrillo. Hasta la fecha, se han reportado 3 alelos: CYP2A6*1 (tipo silvestre) *2 y *3 (alelos defectuo-sos o inactivos); los dos últimos generan un metabolismo deficiente (36). En estudios realizados con individuos que poseen estos polimorfismos, se ha tratado de relacionar a los metabolizadores lentos (PM's) con un menor riesgo de ser grandes fumadores y de tener menor incidencia de cáncer (37-39). La teoría propuesta es que los PM's al tener menor metabolismo de la nicotina, cuando fuman mantie-nen sus niveles séricos por más tiempo, motivo por el cual fuman menos y además estarán expuestos a menores canti-dades de metabolitos potencialmente cancerígenos. De he-cho, se está estudiando la posibilidad de agregar inhibidores de esta enzima (ejemplo: metoxalen o tranilcipromina) en los programas de tratamiento del tabaquismo (20, 38).
La enzima CYP 2C9 participa en el metabolismo de la warfarina, la tolbutamida, el tamoxifen y la fenitoína, entre otros. Se considera una de las enzimas más abundantes de la subfamilia 2C (19). Se han descrito dos polimorfismos, CYP2C9*2 y CYP2C9*3, los cuales ocasionan una dismi-nución de hasta un 90% en la capacidad de la enzima para metabolizar la S-warfarina (40). Además, esta enzima pue-de ser inducida por otros fármacos tales como la rifampicina y la isoniazida, por lo cual en terapias donde se necesita la administración concomitante de estos medicamentos, se requiere el monitoreo constante de los niveles de los mis-mos y realizar ajustes en su dosificación (9, 20).
La S-mefenitoína hidroxilasa, o enzima CYP450-2C19 participa en la biotransformación de fármacos como amitriptilina, omeprazol, fenitoína y moclobemida (19). También posee una actividad polimórfica, encontrándose hasta la fecha dos alelos que dividen la población en metabolizadores rápidos y lentos. Los individuos que se comportan fenotípicamente como metabolizadores lentos de esta enzima tienen una mayor incidencia de efectos adversos en el tratamiento con fenitoína, mefobarbital y hexobarbital (18, 40). En forma similar que con otras enzimas citocrómicas, esta vía también es fuente frecuente de interacciones con otros fármacos, siendo inhibida por el omeprazol, la fluoxetina, el ketoconazol y la ticlopidina, e inducida por la rifampicina (19, 41-43).
La CYP2C19 participa en la activación de proguanilo a cicloguanilo, y en las terapias profilácticas contra malaria por Plasmodium falciparum (44). Se ha observado que los individuos metabolizadores lentos presentan menor efica-cia en los efectos de este antimalárico, fenómeno posible-mente relacionado con el polimorfismo, aunque se requiere
de más estudios que permitan valorar esta asociación (42, 44).
En cuanto a la subfamilia 2D, la única enzima expresada en humanos es la 2D6 (18,19,20). Esta enzima, a pesar de tener un bajo nivel de expresión (2-4% del sistema microsomal), es responsable del metabolismo del 20% de los fármacos que sufren biotransformación por el sistema CYP450, razón por la cual se le considera la segunda en importancia, después de la 3A (20, 41, 45). Participa en el m e t a b o l i s m o de d i f e r e n t e s grupo f a r m a c o l ó g i c o s : antidepresivos tricíclicos (ADT) como la imipramina y la desipramina; inhibidores de la recaptación de serotonina (SSRI), como la fluoxetina y la paroxetina; bloqueadores β-adrenérgicos como el propranolol y el metoprolol; antipsicóticos como el haloperidol y la tioridazina; analgésicos como codeína; antiarrítmicos como la lidocaína y la mexiletina, entre otros (6, 18, 20, 41).
Esta enzima se caracteriza por poseer una actividad altamente polimórfica, logrando la identificación de aproxi-madamente 55 alelos diferentes, de los cuales 20 están asociados con alteraciones en el metabolismo de fármacos (18, 46). Estas alteraciones permiten la distribución de la población según su fenotipo en metabolizadores lentos (PM's), rápidos (EM's) y ultrarrápidos (UR) (47,48). Un individuo PM posee 2 alelos defectuosos para la CYP2D6 (autosómico recesivo), mientras que un EM posee al menos un alelo (homo o heterocigoto) para la función normal. Los principales alelos asociados con el fenotipo PM difieren según la población estudiada; es así como este fenotipo ha sido relacionado con los genotipos CYP2D6*3, CYP2D6*4 y C Y P 2 D 6 * 5 en c a u c á s i c o s (18), los g e n o t i p o s CYP2D6*10A, CYP2D6*10B y CYP2D6*10C en asiáti-cos (49) y el genotipo CYP2D6*17 en negros (18, 20, 41). Por otra parte, el alelo CYP2D6*2 representa la enzima de actividad normal, la cual puede estar duplicada o multipli-cada para el caso del fenotipo UR (CYP2D6*2xN) (18, 48).
Aquellos individuos que carecen de la enzima, son inca-paces de metabolizar los fármacos que la requieran. Por ejemplo, los individuos PM's que reciben un ADT presen-tan una acumulación de los compuestos originales y metabolitos N-demetilados activos que se producen por otra vía, los cuales además requieren de la CYP2D6 para su depuración total; todo esto lleva a la aparición de los efec-tos adversos relacionados con el aumento de los niveles p l a s m á t i c o s de ambas s u s t a n c i a s (22, 48). Los metabolizadores UR que reciben dosis convencionales de estos fármacos, por el contrario, los metabolizan tan rápi-damente que no alcanzan a obtener concentraciones plasmáticas suficientes para obtener el efecto terapéutico.
conco-mitantemente con fármacos como ADT produce un incre-mento de tres a cuatro veces en las concentraciones plasmáticas de éstos últimos (20, 25).
El CYP450-2D6 sufre inducción enzimática por acción de fármacos como la rifampicina, la cual induce el metabo-lismo de ß-hidroxicortisol, incrementando la excreción de este fármaco (18, 48). También se han reportado disminu-ciones en los niveles de analgésicos narcóticos como la morfina, la meperidina y la metadona, por inducción del metabolismo ejercida por rifampicina (9). Hasta la fecha se conocen pocos inductores del metabolismo de esta enzima, aunque se ha reportado que la dexametasona también pue-de tener esta capacidad.
La enzima 2E1 se expresa en el hígado y tiene un reducido número de sustratos. En el metabolismo del acetaminofén, esta enzima contribuye a la toxicidad de este fármaco al convertirlo en N-acetil-p-iminobenzoquinona (NAPQI), molécula altamente reactiva que puede interactuar con proteínas y otras moléculas intranucleares de células hepáticas, generando cambios intracelulares que conducen a la muerte celular (9, 50). Esta reacción tóxica es de especial interés en individuos que consumen crónicamente alcohol, ya que éste es un potente inductor de la enzima, incrementando así los niveles de NAPQI, hasta concentra-ciones tóxicas. De igual manera, es importante la contribu-ción que tiene esta e n z i m a en los p r o c e s o s de biotransformación de procarcinógenos y en la generación de numerosos radicales libres durante el mismo (51-53)
CYP3. La subfamilia 3A es la que ocupa el lugar de mayor importancia dentro de las enzimas citocrómicas por ser la de mayor expresión, y por ser responsable de la biotransformación de más del 50% de los fármacos (6, 9, 19). Las isoenzimas con mayor participación son la 3A4 y la 3A5, que se encuentran expresadas en tejidos tales como hígado, tracto gastrointestinal, riñon, placenta y pulmón, entre otros. A nivel hepático aproximadamente el 30% de las enzimas citocrómicas pertenecen a esta familia, mien-tras que en la pared intestinal la subfamilia CYP 3A consti-tuye aproximadamente el 70% (6). Esta alta expresión en el intestino delgado es de gran importancia en el metabolismo de fármacos administrados por vía oral y conlleva a cam-bios en la biodisponibilidad de múltiples xenobióticos, cons-tituyéndose en una barrera funcional útil en el fenómeno de primer paso (54).
En el intestino delgado la CYP3A se encuentra coexpresada con una glicoproteína de membrana denomi-nada glicoproteína Ρ (P-gp) (54). Esta glicoproteína Ρ es un sistema transportador de membrana dependiente de ATP, cuya función principal es evitar la acumulación de xenobióticos bombeándolos fuera de la célula, impidiendo su ingreso a la circulación sistémica (55, 56). Esta coexpresión intestinal de la enzima CYP3A y la P-gp ha sido propuesta como un mecanismo de defensa del organis-mo contra las sustancias exógenas mediante el cual las sustancias pueden ser exportadas de la célula, o aquellas
que logran ingresar son metabolizadas a sustancias inacti-vas que posteriormente son eliminadas (55, 56).
Una gran diversidad de grupos farmacológicos con dife-rentes estructuras y funciones, son metabolizados por esta enzima, dentro de los cuales se encuentran: macrólidos como la eritromicina y la claritromicina; inhibidores de proteasas del VIH, como el indinavir y el ritonavir; proquinéticos, como la cisaprida y el ondansetron; benzodiacepinas, como el alprazolam y el diazepam; antihistamínicos, como el astemizol y la terfenadina; bloqueadores de los canales de calcio como el nifedipino y el verapamilo; inhibidores de las HMG-CoA reductasa, como la simvastatina y la lovastatina; inmunomoduladores como la ciclosporina y el tacrolimus, etc. (19, 54, 57).
En cuanto a la inducción enzimática, casi 40 años atrás se describió por primera vez la capacidad inductora del fenobarbital sobre esta enzima, y actualmente se reconoce como inductor de otras enzimas citocrómicas (6, 19, 54). Posteriormente la rifampicina también fue identificada como inductor de este sistema, siendo muy estudiada la interacción con los anticonceptivos orales. Otras sustancias con igual c a p a c i d a d sobre la C Y P 3 A son la f e n i t o í n a , la carbamazepina y los glucocorticoides (57-59). Un meca-nismo propuesto para explicar la inducción es el incremen-to en la cantidad de enzima dada por interacciones del modulador con regiones del DNA que potencian la trans-cripción del gen.
Las interacciones en esta vía metabólica son tan fre-cuentes que han incluso obligado a retirar del mercado medicamentos ampliamente utilizados como la terfenadina y la cisaprida, los cuales cuando son administrados en forma concomitante con inhibidores tales como los macrólidos, los antimicóticos o el jugo de toronja, predis-ponen a los efectos proarritmogénicos de los primeros (13, 65, 66). Por otro lado, las interacciones en este sistema han sido estudiadas como potencial herramienta para disminuir la necesidad en la dosificación de ciertos medicamentos; este es el caso de la ciclosporina A la cual cuando se administra concomitantemente con inhibidores CYP 3A4 (ejemplo: el diltiazem o el ketoconazol), se reduce el núme-ro total de tabletas diarias, logrando reducción en los costos de tratamiento y potencialmente se aumenta el cumpli-miento con el régimen terapéutico de pacientes trasplanta-dos (9, 19).
Al igual que otras enzimas del sistema, la CYP3 A4 y la CYP3A5 han presentado actividad variable en algunas poblaciones, pero hasta la fecha no se ha podido correlacionar dicha actividad con cambios en el gen, mo-tivo por el cual no son consideradas como polimórficas (9, 19).
Conclusiones
ubicación e importancia. Sin embargo, aún existen vacíos en el conocimiento del papel que ejercen algunas de ellas en órganos donde hasta hace muy poco ni siquiera se sabía que existían. Además, debido a su complejo meca-nismo de reacción, aún falta definir en forma detallada cada uno de los proceso s m e t a b ó l i c o s , sustratos, interacciones y variaciones interindividuales (congénitas y adquiridas).
Los xenobióticos metabolizados por este sistema son múltiples, así como numerosas son las interacciones farmacológicas que se presentan entre los mismos. Esto aunado a las variaciones interindividuales genéticamente determinadas hacen que el sistema CYP sea causa frecuen-te de fallas en la frecuen-terapia y/o toxicidad asociada con la farmacoterapéutica. Si bien el sistema puede ser algo com-plicado, se simplifica en la medida en que se individualiza cada uno de los medicamentos, por este motivo considera-mos aconsejable que los profesionales en salud utilicen un armamentario farmacológico limitado, pero conociendo a fondo las características tanto cinéticas como dinámicas de las drogas que formulan.
La utilización de herramientas como la genotipificación y la f e n o t i p i f i c a c i ó n permitir á desarrollar nuevas metodologías menos invasivas y menos costosas para la determinación futura, en una forma rápida y sencilla, de los esquemas terapéuticos óptimos para cada individuo, reduciendo al máximo la aparición de los efectos adver-sos, e incluso evitando la exposición a sustancias quími-cas del ambiente con potenciales efectos tóxicos indivi-duales.
Summary
The Cytochrome P-450 (CYP-450) system includes a great number of phylogenetically highly conserved isoenzymes found in cells from both lower and higher organisms. In human beings this enzymatic system is found in many organs such as liver, gut and kidney and participates in the biotransformation of exogenous and endogenous compounds. There are a wide variety of s u b s t r a t e s t h a t i n c l u d e s t e r o i d s , f a t t y a c i d s , prostaglandins, vitamins and many xenobiotics such as d r u g s and e n v i r o n m e n t a l c o m p o u n d s . T h e C Y P importance is founded on its key role in the metabolism of endogenous compounds, inactivation of many drugs and occasionally activation of exogenous compounds to products with greater therapeutic or toxic effects. For these reasons, its necessary for practicing physicians to understand the therapeutic implications of this metabolic pathway, identifying it as a potential cause of drug response variability and f r e q u e n t source for drug interactions. The aim of this article is to review the main structural, functional and therapeutical characteristics of this system.
Key words: Cytochrome P-450 (CYP-450), enzymatic activity, xenobiotics.
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