Фармакокинетический профиль и переносимость ЛВ у разных людей отличается, причем, как правило, определяющим фактором индивидуальной чувствительности к фармакологическим воздействиям является наследственность.
Фармакогенетика* изучает индивидуальные особенности метаболизма и распределения лекарственных веществ в организме, определяемые на генетическом уровне и являющиеся биологическим базисом индивидуальной чувствительности к ЛВ. Основная задача фармакогенетики — изучение индивидуальной вариабельности ответа на введение лекарственных веществ и предсказание индивидуального ответа.
Как правило, особенности распределения и выведения препаратов связаны с мутациями генов, кодирующих ферменты, которые метаболизируют эти вещества. При этом или снижается содержание фермента и/или его активность. При повышении активности ферментов или увеличении их содержания возрастает скорость метаболизма и экскреции ЛВ. Соответственно, уменьшение экспрессии ферментов или снижение их активности приводят к замедлению выведения ЛВ из организма и увеличению его концентрации в плазме крови. Гены, ответственные за проявления тех или особенностей, могут быть рецессивными и доминантными:

• если ген является доминантным, то фенотипические особенности проявляются как у гомозигот, так и у гетерозигот;
• если ген является рецессивным, то эти особенности проявляются только у гомозигот.

• Термин впервые предложен в 1959 г. Фогелем.

• 124 —

При этом большинство генов отличаются полиморфизмом; некоторые особенности фармакокинетики и фармакодинамики лекарственных веществ определяются не одним, а несколькими генами. В табл. 4.1 приведены примеры индивидуальных особенностей метаболизма и распределения ЛВ в организме человека, которые определяются на генетическом уровне.
Таблица 4.1. Некоторые клинико-биохимические и генетические особенности, определяющие фармакокинетику и фармакодинамику лекарственных веществ

Биохимическая особенность	Клинические проявления	Ключевой фермент, рецептор и др. клеточные структуры	Частота встречаемости	Лекарственные вещества
Медленное гидроксили рование дебризоквинов	При замедлении метаболизма возможно развитие токсических эффектов	CYP2D6	5—10% европеоиды 3,8% негроиды 1 % арабы 0,9% монголоиды	Кодеин, метопролол, декстрометорфан, дебризоквин
Медленное гидроксилирование S-мефенитоина	При замедлении метаболизма возможно возрастание седативного эффекта	СYP2С	16% монголоиды 3—5% европеоиды	Диазепам
Быстрое или медленное ацетилирование изониазида	При медленном ацетилировании возможно развитие токсических эффектов	N-ацетилтрансфераза	59% жители южных районов Индии 58,6% европеоиды 54,6% негроиды 22% китайцы 12% японцы 10,5% эскимосы	Клоназепам, гидралазин, сульфаметазин, сульфасалазин
Медленный гидролиз сукцинилхолина	Нарушения дыхания	Холинэстераза плазмы крови (псевдохолинэстераза)	1 на 2500 чел. в мире, 10% евреи 7% словаки 2,5% жителей южных районов Индии	Сукницилхолин
Нет данных	Резистентность к антикоагулянтам	Нарушение рецептора или фермента печени, сопровождающееся уменьшением чувствительности к витамину К	Нет данных	Варфарин
Нет данных	Гемолиз в ответ на введение ряда ЛВ	Глюкозо-6-фосфат дегидрогеназа	Примерно 100 млн чел. в мире, чаще встречается в районе эпидемического распространения малярийного плазмодия	Ацетанилид, нитрофунганы, хлорамфениколы и др.

• 125 —

Таблица 4.1. Окончание

Биохимическая особенность	Клинические проявления	Ключевой фермент, рецептор и др. клеточные структуры	Частота встречаемости	Лекарственные вещества
Нет данных	Неконтролируемое повышение температуры тела (злокачественная гипертермия), мышечная дрожь	Са++-связывающий белок	Примерно 1 на 15 000 чел., которым проводится анестезия	Большинство анестетиков, особенно мышечные миорелаксанты
Снижение скорости метаболизма перекисей и гидроперекисей	Изъязвление десен, альвеолярная гангрена, атрофия десен, выпадение зубов	Каталаза	Описано более 100 больных в мире	Перекись водорода, спирты
Замедление скорости активации К+-каналов	Чрезмерное удлинение интервала QT	К+-каналы сердца	Нет данных	Цизаприд, дезипрамин, эритромицин, галоперидол, пентамидин, пимозид, рисперидон, тамоксифен, спарфлоксацин, терфенадин
Резистентность тканей к витамину D	Снижение минерализации костей	Рецепторы к витамину D	Нет данных	Витамин D
Медленное метилирование меркаптопуринов	При нарушении метаболизма возможно развитие тяжелых токсических осложнений, в том числе сердечной недостаточности	Тиопурин S- метилтрансфераза	1 из 300 чел. в мире имеет чрезвычайно низкую активность фермента или активность фермента отсутствует 50% корейцы, японцы 17% негроиды 14% европеоиды	Азатиоприн
Медленный или быстрый метаболизм пиримидинов	При снижении скорости метаболизма — развитие токсических осложнений, при повышении — резистентность к терапии	Дигидропиримидин дегидрогеназа	3% чел. в мире имеют сниженную активность фермента lt;1 из 1000 чел. в мире имеют повышенную активность фермента	5-фторурацил

• 126 —

-О-
Генетические особенности наиболее часто связаны с нарушением процессов окисления, S-метилирования и ацетилиро- вания, что приводит к:

• замедлению выведения ЛВ из организма и повышению вероятности возникновения токсических осложнений при применении соответствующих веществ;
• увеличению скорости метаболизма и в свою очередь к неэффективности применения обычных терапевтических схем. Окислению подвергается большинство липофильных соединений, при этом основным ферментом, метаболизиру- ющим лекарственные вещества и другие ксенобиотики, является цитохром Р450 (см. гл. 3). Для генов кодирующих цитохром Р450, характерен большой полиморфизм (табл. 4.2)2.

Таблица 4.2. Частота встречаемости различных изоформ цитохрома Р4503

Фермент	Основные	Мутации	Изменение	Частота встречаемости аллели, %
	аллели		функции	Евро пеоиды	Монго лоиды	Негро иды	Эфиопы
CYP2A6	CYP2A6*2	Leu160 на His	Неактивный фермент	1—3	0	НО	НО
	CYP2A6del	Делеция гена	Фермент не вырабатывается	1	15	НО	НО
CYP2C9	CYP2C9*2	Arg144 на Cys	Снижение сродства к Р450 окси- доредуктазе	8—13	0	НО	НО
	CYP2C9*3	Il359 на Leu	Нарушение субстратной специфич ности	6—9	2—3	НО	НО
CYPC19	CYPC19*2	Хромосомная абберация	Неактивный фермент	13	23—32	13	14—15
	CYPC19*3	Дополнительный стоп-кодон	Неактивный фермент	0	6—10	НО	0—2
CYP2D6	CYP2D6*2xN	Дупликация или мультидупликация гена	Снижение активности фермента	1—5	0—2	2	10—16
	CYP2D6*4	Нарушение сплайсинга	Неактивный фермент	12—21	1	2	1—4
	CYP2D6*5	Делеция гена	Фермент не вырабатывается	2—7	6	4	1—3
	CYP2D6*10	Pro34 на Ser, Ser486 на Thr	Нестабильный фермент	1—2	51	6	3—9
	CYP2D6*17	Thr107 на Ile, Arg296 на Cys, Ser486 на Thr	Снижение сродства к субстратам	0	НО	34	3—9

НО — не определяется.

• 127 —

Частота встречаемости низкой скорости метаболизма ЛВ CYP2D6 в разных популяциях приведена на рис. 4.1. Множество лекарственных веществ метаболизируется с участием этого фермента, кроме того, ряд препаратов может повлиять на этот метаболизм (см. рис. 3.8 и комментарии к нему). При низкой скорости метаболизма лекарственного вещества основным ферментом может наблюдаться его перекрестная (альтернативная) утилизация другим ферментом (рис. 3.8), что в ряде случаев приводит к появлению токсических или канцерогенных соединений4.
О
В результате изменения скорости и/или направления метаболизма наблюдается изменение клиренса лекарственного вещества, повышается его концентрация в плазме крови, увеличивается время полувыведения, возрастает риск развития токсических осложнений при лекарственной терапии. Если больному одновременно назначается несколько препаратов, метаболизирующихся с участием цитохрома Р450, то вероятность развития токсических осложнений лекарственной терапии возрастает в несколько раз. Наиболее опасные осложнения могут возникать при назначении антипсихотических препаратов и ряда антибиотиков (см. гл. 5).
Генетический полиморфизм установлен у большинства ферментов цитохрома Р450. Однако наиболее часто генетический полиморфизм наблюдается у следующих четырех изофермен-

• 128 —

тов: CYP 2A6, 2C9, 2C19, 2D6, на которые приходится примерно 40% метаболизма ЛВ. В изоформе CYP 3A4, метаболизиру- ющей до 50% ЛВ, мутации встречаются с частотой около 1%.
Другим ферментом, активность метаболизма лекарственных веществ которого определяется на генетическом уровне, является N-ацетилтрансфераза.
ПРИМЕР. Впервые вариабельность ацетилирования была показана для противотуберкулезного препарата изониазида в 1960 г. Обнаружено, что через 6 ч после введения препарата per os распределение его концентраций в плазме крови является полимодальным. При этом, если взять кровь через 2 ч после перорального введения препарата, распределение его концентраций будет мономодальным, то есть имеются индивидуальные особенности метаболизма, а не всасывания изониазида. Выявлено, что особенности метаболизма данного ЛВ связаны с ферментом N-ацетилт- расферазой-2 (NAT-2). При этом и у европеоидов, и у негроидов встречаются лица как с более быстрым, так и с более медленным метаболизмом изониазида. Быстрый и медленный метаболизм наследуются аутосомно рецессивно, частота встречаемости гена, кодирующего NAT-2 с высокой активностью, составляет примерно 5,5%, с низкой — 76,7%6.
После внедрения в широкую практику изониазида (гидра- зида изоникотиновой кислоты) было показано, что переносимость препарата разная: у ряда больных наблюдалось развитие токсических эффектов (головная боль, головокружение, тошнота, рвота, боли за грудиной, раздражительность, бессонница, тахикардия, полиневрит и т.д.). Обнаружено, что основной путь метаболизма препарата — ацетилирование N-ацетилтрансферазой печени, при этом у одних больных скорость выведения этого ЛВ в 2—3 раза ниже, чем у других. Доказано, что скорость метаболизма не влияет на эффективность терапии туберкулеза, но резко повышает вероятность развития токсических эффектов при терапии7.
Псевдохолинэстераза, гидролизующая эфиры холина и ароматических и алифатических аминокислот, синтезируется в печени. Фермент метаболизирует деполяризующий миоре- лаксант сукцинилхолин (суксаметония холин). У большинства людей он вызывает кратковременное (2—3 мин) расслабление поперечно-полосатых мышц, что связано с быстрым гидролизом сукцинилхолина. У лиц с мутантной формой фермента время выведения сукцинила может составлять 2—3 ч и более, что приводит к параличу дыхания8.
При недостаточности глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы прием ряда препаратов может вызывать гемолиз эритроцитов, что связано со снижением содержания в них восстановленного глутатиона и дестабилизации мембран. Следует иметь в виду, что гемолиз могут вызывать не только лекарственные вещества, но и конские бобы, красная смородина и крыжовник. У ряда больных гемолиз развивается только при наличии предрасполагающих факторов: недостаточность печени или почек, метаболический ацидоз и т.д.9
Каталаза является ферментом, осуществляющим расщепление перекисей и гидроперекисей. Акаталазия — редкое ау- тосомное рецессивное заболевание, определяемое несколькими генами, при котором полностью отсутствует каталаза во

• 129 —

всех тканях. Впервые на это заболевание обратили внимание японские врачи, которые обнаружили, что у девочки, прооперированной по поводу гангренозной гранулемы, обработка перекисью водорода не вызывала образования пузырьков, а цвет крови становился коричнево-желтым10.
Выяснилось, что существует несколько генов, кодирующих К+-каналы сердца, причем эти гены локализованы в разных хромосомах. Несколько аутосомных рецессивных мутаций определяют варианты К+-каналов, часть из которых характеризуется замедленным возбуждением. У лиц с такими каналами может отмечаться синдром удлинения интервала QT. Однако более часто у лиц с мутантными генами, кодирующими К+-ка- налы в интактном состоянии, длительность интервала QT не отличается от нормы. При этом ряд лекарственных веществ (см. табл. 4.1) могут резко увеличивать его11 (см. с. 241).
Относительно недавно установлено, что фармакогенетичес- кие особенности могут определять не только токсические эффекты противораковой терапии, но и резистентность к ней. Первым ключевым ферментом, с изменением активности которого могут быть связаны токсические эффекты применения цитостатических препаратов, является тиопурин S-метилтра- сфераза. Он катализирует S-метилирование 6-меркаптопури- нов с образованием неактивных продуктов. У лиц с низкой активностью фермента развиваются тяжелые апластические анемии, что связано с подавлением гемопоэза.
Другой фермент — дегидропиримидин дегидрогеназа — катализирует начальное превращение пиримидинов (тимиди- на, урацила, 5-фторурацила и др.) в соединения, не обладающие биологической активностью. 5-фторурацил широко используется для лечения рака молочных желез и некоторых других видов опухолей. При сниженной скорости метаболизма отмечается развитие токсических эффектов терапии, при повышенной — резистентность к ней12.
Как следует из приведенных данных, индивидуальная активность ферментных систем может иметь существенное значение для появления побочных эффектов лекарственной терапии. Возникает естественный вопрос: в какой мере можно предвидеть индивидуальные особенности метаболизма лекарственных средств до назначения соответствующей терапии? До начала 1990-х гг. были доступны методы определения вероятности встречаемости мутантных вариантов генов ферментов в различных популяциях. В соответствии с ними вычисляли вероятность развития осложнения при назначении лекарственной терапии, исходя из данных о наследственности13. Также предлагалось использовать провокационные тесты: назначать больному небольшую дозу препарата и при этом определять скорость его элиминации*. Однако такие исследования оказались достаточно дорогими, кроме того, они не учитывали кумулятивных эффектов лекарственных веществ14.
В настоящее время интенсивно разрабатываются методы ДНК-диагностики мутантных форм ферментов. В частности, в США с 1990 г. широко используется диагностика ал-

• По своей сути эти методы сходны с терапевтическим лекарственным мониторингом, выявляющим генетические аномалии.

• 130 —

Фармакогеномика — перспектива XXI века	лельных форм CYP2D615. С середины 1990-х гг. этот метод используется в большинстве европейских стран. К сожалению, он практически не применяется в Российской Федерации. С нашей точки зрения, ограниченное использование методов фармакогенетики связано с инерционностью мышления чиновников от медицины и недостаточной обеспеченностью материально-технической базы большинства лечебных учреждений. По уровню развития прикладной фармакогенетики Россия все еще остается в прошлом веке. Среди методов генетической диагностики наибольшее распространение получило определение полиморфизма отдельных нуклеотидов (SNP—single nucleotide polymorphisms). Эта методика позволяет не проводить трудоемкую процедуру полного анализа ДНК, а определять лишь те участки, в которых могут быть мутации, отвечающие за активность соответствующих ферментов. Однако для ее успешного применения необходимы популяционные исследования, которые позволили бы выявить все мутации и их значение с точки зрения фармакогенетики16. В заключение отметим, что в последние годы намечается тенденция к расширению понятия "фармакогенетика" до понятия "фармакогеномика". При этом под фармакогеномикой понимаются не только индивидуальные реакции на введение лекарственных веществ, но и связанные с ними заболевания человека. Так, обсуждается роль мутаций генов, кодирующих Са++-каналы, как этиологического фактора мигрени17, серото- ниновых рецепторов как причины нейропсихических заболеваний18 и др. (табл. 4.3). При этом считается, что генетически обусловленные заболевания также могут определять особенности метаболизма и распределения ряда препаратов. Однако решение данной проблемы возможно лишь в XXI веке.
Таблица 4.3. Наиболее часто встречаемые фармакогенетические заболевания
Заболевание		Ключевой белок
Снижение активности ферментов или нарушение биосинтеза белка
Полиморфизм N-ацетилирования		N-ацетиламинотрансфераза
Лекарственная гемолитическая анемия		Глюкозо-6-фосфат дегидрогеназа
Дефицит тиопуринметилтрансферазы		Тиопуринметилтрансфераза
Болезнь Жильберта		Глюкуронозилтрансфераза
Непереносимость алкоголя		Алкогольдегидрогеназа
Акаталазия		Каталаза
Чувствительность к сукцинилхолину		Холинэстераза плазмы крови
Синдром Дабина—Джонсон	а	Мультисферический транспортер для органических анионов
Некоторые нейропсихические заболевания		Серотониновые и дофаминовые рецепторы, транспортеры серотонина и дофамина
Снижение минерализации костей		Рецепторы к витамину D
Мигрень		Са++-каналы

• 131 —

КЛИНИЧЕСКАЯ ФАРМАКОКИНЕТИКА
Таблица 4.3. Окончание
Заболевание	Ключевой белок
Нарушение чувствительности к лекарственной терапии
Резистентность к андрогенам	Андрогеновые рецепторы
Резистентность к эстрогенам	Эстрогеновые рецепторы
Резистентность к инсулину	Инсулиновые рецепторы
Гиперпигментация ретины	Родопсин
Резистентность к вазопрессину	Вазопрессиновые рецепторы
Злокачественная гипертермия	Са++-связывающий белок
Генетические аномалии АПФ	АПФ плазмы крови
Резистентность к правастатину	Белок-переносчик эфиров холестерина
Резистентность к клозапину	Серотониновые 5НТ2А-рецепторы
Поздние дискинезии при лечении нейролептиками	Дофаминовые йг-рецепторы
Резистентность к 5-фторурацилу и метотрексату	Тимидинкиназа, дигидрофолатредуктаза

Нарушение обмена микроэлементов

Болезнь Менкеса	Белок-транспортер меди
Болезнь Вильсона—Коновалова	Белок-транспортер меди
Анемия	Ферритин, трансферрин
Другие заболевания неизвестной этиологии
Кортикостероид-индуцированная глаукома	Нет данных
Галотан-индуцированный гепатит	Нет данных
Хлорамфеникол-индуцированная апластическая анемия	Нет данных
Индуцированные бериллием заболевания легких	Нет данных
Синдром удлинения QT	Гены К+-каналов?
Нарушение толерантности к лактозе и фруктозе	Нет данных

4.1 Резюме
Фармакогенетика изучает генетические особенности индивидуальной чувствительности к ЛВ, основанные на вариабельности метаболизма и распределения лекарственных веществ в организме.
Полиморфизм генов, кодирующих ферменты метаболизма лекарственных веществ, определяет эффективность и переносимость проводимой терапии.
Для определения генетических особенностей могут использоваться методы терапевтического лекарственного мониторинга, но более перспективным представляется определение генетических аномалий методами ДНК-диа- гностики.
Генетические особенности определяют не только эффективность терапии, но и ряд наследственных заболеваний.

• 132 —