<<
>>

ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ И ТКАНЕВАЯ СПЕЦИФИЧНОСТЬ UGT

Номенклатура УДФ-глюкуронозилтрансфераз базируется на девергентной эволюции генной последовательности фермента. Как и в случае CYP450 (раздел 8.1.1.1.1) аббревиатурой для ферментов человека и экспериментальных животных, кроме мышей является UGT.

Для мышей используется обозначение Ugt. Все суперсемейства UGT делят на два семейства UGT1 и UGT2.

Предполагается [339] наличие более 50-ти изоформ UGT. На сегодняшний день идентифицированы и клонированы 16 изоформ UGT человека, UGT1 включает 8 генов, UGT2 содержит 7 генов. Продукты генов UGT1 на 38—48 % отличаются от аналогичного показателя UGT2. Изоферменты, семейства UGT1 сходны по аминокислотному составу на 62—80 %, а семейства UGT2 — на 57—93 %. Индивидуальные формы трансфераз являются продуктами UGT1A1 гена, которые состоят из общего для них карбоксильного концевого домена, и отличающихся аминоконцевыми участками. Несмотря на наличие общего концевого карбоксильного участка, состоящего из 245 аминокислот, продукты UGT1A гена регулируются и транскрибируются индивидуально.

В целом, UGT человека содержит 529—534 аминокислоты и их последовательность включает в себя консервативный участок на С-конце цепи, который фиксирует фермент в мембране эндоплазматической сети. Все UGT, кроме UGT1A10, содержат N-концевой сигнальный белковый домен, который ориентирует белок в эндоплазматическую сеть [339].

Локус UGT1A содержит более 150 т. п. н., находится во второй хромосоме (2q37) и кодирует UGT1A1, UGT1A3, UGT1A4, UGT1A5, UGT1A7, UGT1A8, UGT1A9, UGT1A10. Этот локус характеризуется уникальной генетической организацией, которая сочетает в себе блоки индивидуального первого экзона на 5'-конце и общие экзоны (2—5) на З'-конце локуса [340].

Гены UGT2B были картированы в 4-й хромосоме (4ql3 и 4q27). Они кодируются отдельно и содержат 6 экзонов. В настоящее время идентифицированы транскрипты UGT2B4, UGT2B7, UGT2B10, UGT2B11, UGT2B15 и UGT2B17. Кроме того, клонирован ген UGT2A1, локализующийся в обонятельных тканях [341].

Наличие изоформ UGT обнаружено практически во всех таксономических группах позвоночных животных, начиная от рыб и кончая всеми млекопитающими. В организме новорожденных активность фермента низкая, однако к 1—3 месяцам жизни она сравнима с таковой у взрослых. Трансфераза находится в кишечнике, легких, головном мозге, почках, обонятельном эпителии, но главным органом, в котором идет образование глюкуронидов, является печень. Различные изоформы UGT в неодинаковой степени экспрессируются в различных органах и тканях. Так UGT1A1, катализирующий глюкурониро- вание билирубина экспрессируется, главным образом, в печени, но не в почках. Однако, UGT1A6 и UGT1A9, для которых маркерными субстратами являются фенолы экспрессируются в равной степени как в печени, так и в почках [342].

Многочисленные лекарственные средства относятся к непосредственным субстратам UGT (табл. 8.14) и еще большая часть является опосредованными субстратами, т.

е. образующимися в реакциях, катализируемыми ферментами первой фазы метаболизма ксенобиотиков.

Начальный этап исследования физиологической роли глюку- ронизации в организме человека был основан на выделении и очистке белков UGT из печени. Внедрение новых технологий молекулярной биологии привело к идентификации новых изоформ фермента, установлению каталитических функций UGT. Освещена их роль в развитии различных патологий у человека, в том числе и неконъюгированных гипербилирубинемий, канцерогенеза, аутоиммунных процессов.

Открытие в 1991 г. UGT, превращающей билирубин человека в соответствующий глюкуронид, послужило началом изучения

Лекарственные препараты — непосредственные субстраты UGT [3411

Таблица 8.14
UGT1A1 UGT1A4 UGT1A6 UGT1A10 UGT1A9 UGT1B7
Билирубин Имипрамин 1-нафтол Микофенольная Профопол Морфин
Бупренорфин Амитриптилин Ацетаминофен кислота Вальпроат Клофибрат
Хлорпромазин Буметанид Напроксен Фенопрофен
Ламотриджин Ибупрофен Кетопрофен Зомепирак
Доксепин Вальпроат Лабетолол Дифлунизал
Прометазин Пропранолол Фенопрофен
Ципрогептидин Этинилэстрадиол Ибупрофен
Кетотифен Дапсон Кетопрофен
Микофенольная кислота Оксазепам

Примечание: первыми в таблице представлены маркерные субстраты



локуса UGT1A. Начиная с этого времени, идентифицировано 33 аллели UGT1A1 и стало понятным, что неконъюгированная ги- пербилирубинемия — результат гомозиготной или компаундной гетерозиготной мутации этой изоформы [343]. UGT1A1 является единственным эффективным ферментом глюкуронизации билирубина у человека. Это было доказано после обнаружения мутаций исключительно экзон 1 — кодирующего участка UGT1A1, которые приводят к полному отсутствию глюкуронизации билирубина у больных людей. Из-за этого все остальные продукты гена UGT1A1 интактны. Полное отсутствие активности UGT1A1 ведет к летальному типу 1 болезни Криглера-Найа- ра. Снижение активности билирубина меньше, чем на 30 %, характерно для болезни Криглера-Найара типа 2. Установлено также, что причиной болезни Гилберта является мутация промотора UGT1A1, приводящая к уменьшению экспрессии продуктов этого гена. Анализ известных 32 полиморфных аллелей UGT1A1 показал, что мутантные аллели как при типе 1, так и при типе 2 болезни Криглера-Найара, могут затрагивать все пять экзонов. Различные комбинации мутаций промотора и гомозиготной или компаундной гетерозиготной комбинации, кодирующих участков мутантных аллелей может привести ко всем описанным выше патологиям. На основании этих исследований полагают, что неконъюгируемая билирубинемия наследуется скорее по аутосомно-рецессивному типу [344, 345].

Первоначально, основываясь на открытии UGT билирубина, считали, что глюкуронизация характерна для метаболических процессов печени. Это было доказано путем клонирования UGT1A1, UGT1A3, UGT1A4, UGT1A6, UGT1A9 из кДНК библиотек печени.

Принимая во внимание предположение о том, что UGT может функционировать как метаболический барьер, необходимый для тканей, взаимодействующих с ксенобиотиками, например, желудочно-кишечного тракта, была разработана основанная на ПЦР методология для определения индивидуальных UGT1A экзонов с высокой гомологией.

Исследования показали [346], что активность UGT имеется в почках, тонкой и толстой кишке. Анализ тканей пищевода, желчного пузыря и толстой кишки показал присутствие активности фермента и экспрессию иРНК UGT1A в этих органах, которые непосредственно контактируют с поглощенными человеком веществами. При этом были выделены новые UGT и РНК, не присутствующие в печени: UGT1A7 — в пищеводе и желудке, UGT1A8 — в пищеводе и толстой кишке и UGT1A10 во всем желудочно-кишечном тракте, кроме печени. Внепече- ночные продукты гена UGT1A были подвержены молекулярногенетическим исследованиям, что позволило выявить типичные транскрипты UGT1A с отличающимся первым экзоном. Как UGT1A7, так и UGT1A10 обладали каталитической активностью; они глюкуронировали простые и сложные фенольные субстраты, как и печеночные UGT1A6 и UGT1A9.

UGT1A10 проявлял каталитическую активность по отношению к стероидным гормонам (Р-эстрадиол, эстрон, андросте- рон), но все они не метаболизируются UGT1A7. Есть и другие особенности этих изоформ. Таким образом, существует качественное и количественное отличие в регулировании UGT в печени и других органах желудочно-кишечного тракта, что составляет биохимическую основу тканеспецифической глюкуро- низации у человека.

Исследование ферментативной активности в печени и толстой кишке человека показало отличие каталитических профилей этих органов. Скорость активности в печени по отношению к фенольным субстратам была в 96 раз, а к 4-изопропилфенолу в 64 раза выше, чем в толстой кишке. Однако скорость конъюгирования группы химических соединений, включающих амитриптилин, дез- мипрамин, эстрон, имипрамин, ацетаминофен была сравнима в обоих органах. Это указывает на тканеспецифическое распределение глюкуронизации в тканях человека и позволяет считать толстую кишку местом активного метаболизма [347].

При анализе желудочного эпителия, был определен полиморфный характер экспрессии продуктов гена UGT1. Установленный регуляторный полиморфизм, который отличается от бимодального распределения генетического полиморфизма, обнаруженного у других ферментов метаболизма лекарственных средств, что может быть биохимической основой межиндивидуальных отличий во внепеченочном микросомальном метаболизме лекарственных средств.

В 1973 г. у человека были выявлены аутоантитела против эндоплазматической сети клеток печени и проксимальных почечных канальцев (печень-почки микросомальные — LKM аутоантитела). В настоящее время их рассматривают как антитела против микросомальных ферментов, метаболизирующих лекарственные средства. С помощью LKM-аутоантител (анти CYP2D6), как серологических маркеров, идентифицировали клинически различимую вторую форму аутоиммунного гепатита (аутоиммунный гепатит тип 2). Другой тип LKM-аутоантител был открыт в 1983 г. у больного с хроническим гепатитом D. Их обозначили как LKM-З и установили, что эти антитела направлены против семейства UGT1. Как серологические маркеры они были обнаружены у 10 % больных гепатитом D. Кроме того, LKM-З выявлялись у 10 % больных аутоиммунным гепатитом типа 2. У человека антигенами для LKM-З были определены UGT1A1, UGT1A6, UGT1A4, а у кролика — UGT1A6 [348].

В-клеточный иммунный ответ при гепатите С и гепатите D является специфичным и неперекрестным. ЬКМ-З-анти-ІЮТІА аутоантитела не определены при аутоиммунном гепатите тип 1, а также при вирусном гепатите С. В то же время, LKM-1-анти- CYP2D6 аутоантитела не определяются при гепатите D, но есть при гепатите С.

На основании этого высказывается мнение, что белки CYP и UGT могут становиться мишенями иммунной системы при взаимодействии вируса и специфической эндогенной иммунологической дисрегуляции. Эти аутоантигенные мишени могут служить моделью для изучения механизма потери аутотолерантности, составляющей основу аутоагрессии (Глава 10).

Рассматривая мутации генов UGT необходимо обратить внимание на уникальный случай в фармакогенетике — стереоизби- рательный полиморфизм фермента. Известно, что все 3-окси- производные 1,4-бенздиазепинов имеют в структуре хиральный центр [329]. При введении пациентам рацемической формы окса- зепама предпочтительнее выводится с мочой S-глюкуронид и поэтому соотношение S/R — глюкуронидов может служить маркером нормального состояния UGT2B7 [349]. Выяснено [350], что около 10 % всей популяции людей в значительно меньшей степени образуют S-глюкуронид оксазепама, что по-видимому связано с полиморфизмом изофермента.

8.4.1.2.

<< | >>
Источник: Головенко М. Я.. Фізико-хімічна фармакологія: Монографія. — Одеса: Астропринт,2004. —720 с.. 2004
Помощь с написанием учебных работ

Еще по теме ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ И ТКАНЕВАЯ СПЕЦИФИЧНОСТЬ UGT:

  1. ТКАНЕВАЯ И ВИДОВАЯ СПЕЦИФИЧНОСТЬ FMO
  2. Гетерогенность тучных клеток: тканевая и видовая специфичность хромогликата
  3. Циркулирующая и тканевая РАС
  4. СУБСТРАТНАЯ СПЕЦИФИЧНОСТЬ И МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ
  5. Приложение 1Методические рекомендации по организации розничной продажи БАД в аптечных организациях
  6. ИНФЕКЦИОННЫЕ БОЛЕЗНИ, СПЕЦИФИЧНЫЕ ДЛЯ ПЕРИНАТАЛЬНОГО ПЕРИОДА (P35-P39)
  7. РОЛЬ МАССОПЕРЕНОСА В ТКАНЕВОМ ГОМЕОСТАЗЕ
  8. 2.1. Организации фармацевтической системы как объекты упрл ния. Внутренняя среда организаций
  9. РОЛЬ ТКАНЕВЫХ БАРЬЕРОВ В РАСПРЕДЕЛЕНИИ ЛЕКАРСТВ В ОРГАНИЗМЕ
  10. ТКАНЕВЫЕ ТУЧНЫЕ КЛЕТКИ И БАЗОФИЛЫ КРОВИ ПРИ АЛЛЕРГИИ
  11. Генетическая детерминированность основных психофизиологических характеристик
  12. МЕДИКО-ГЕНЕТИЧЕСКОЕ КОНСУЛЬТИРОВАНИЕ
  13. ill. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
  14. Молекулярные и генетические характеристики