MONOOXIGENASAS del CITOCROMO P450

Transcripción

1 MONOOXIGENASAS del CITOCROMO P450 Enzimas que catalizan reacciones de oxidación n (FASE I) y que pueden formar metabolitos reactivos

2 REACCIONES DE OXIDACIÓN monooxigenasa oxidasa peroxidasa

3 MONOOXIGENASAs DEL CITOCROMO P450 Grupo de enzimas con actividad monooxigenasa El Cyt P es una hemoproteina que, reducida y asociada a CO, exhibe un máximo de absorción de luz a los 450 nm Presentes en animales, plantas, levaduras y bacterias En mamíferos, algunas enzimas están involucradas en síntesis de esteroides Sin embargo, la gran mayoría de MO oxida a xenobióticos NOMENCLATURAS 1. Monooxigenasas dep. Cit P Oxidasas Función Mixta, OFM (Mixed Function Oxidases, MFO) 3. Enzimas microsomales 4. Enzimas metabolizantes de drogas

4 Componentes del asociados al Ret Endoplásm. Citocromo P450, una cadena de KDa (hemoproteina) Cit P450 reductasa (flavoproteina, FAD, FMN) Citocromo b5

5 El Cit P450 es una hemoproteina Grupo Hemo Grupo hemo (Fe-protoporfirina IX)

6 Características espectrales - El (Fe2+) tiene alta afinidad por CO - El complejo (Fe2+) -CO tiene un máximo de Ab a 450 nm y oxidado a 420 nm - Cuando la preparación de CYP se reduce con ditionito (Fe2+) y se satura con CO el espectro de Ab cambia y aparece el máximo a 450 nm

7 Reacciones catalizadas por Cataliza la mayoría de las oxidaciones de XBs En las reacciones intervienen: - O2 molecular - NADPH Y siempre se produce: La reducción de un átomo del O 2 hasta H 2 O La incorporación de un átomo de O al sustrato RH + NADPH + H+ + O R-OH + NADP+ + H 2 O Los sustratos pueden ser muy variados y poco específicos: endógenos y compuestos XBs.

8 Tipos de Reacciones Catalizadas por enzimas tipo Hidroxilación de compuestos aromáticos y alifáticos Formación de epoxis sobre dobles enlaces N-hidroxilación de aminas aromáticas Desalquilación en O-, N-, S-alquilos Desulfuración oxidativa del paration Reacciones de reducción en ausencia de O 2

9 Tipos de Reacciones Los sustratos son muy variados Tipo de reacción Susbtrato Metabolito(s) A.-oxidaciones Hidroxilación aromática Hidroxilación alifática epoxidación N-hidroxilación O- dealquilación N-dealquilación S-dealquilación desaminación

10 Tipos de hidroxilaciones H alifática H. aromática N-hidroxilación Epoxidaciones

11 Hidroxilación de hormonas sexuales Sobre metabolitos endógenos Testosterona 6β-hidroxiTestosterona

12 Hidroxilación de benzopireno Cyt Cyt P450 P450 Interacción con

13 Hidroxilación de cumarina Desalquilación de aminas

14 N-Hidroxilación de aminas anilina 2-acetil amino-fluoreno (2-AAF)

15 Formación de epoxis en insaturaciones

16 Formación de radicales quinónicos Acetaminofen = paracetamol

17 El también cataliza Reacciones de reducción Azoreducción Reducción de nitroaromáticos Deshalogenación reductora

18 Formación n de metabolitos reactivos: radical quin paracetamol quinóniconico del Sulfo=transferasa Glucuronil=transferasa Acetaminofen o Paracetamol Cit P450 Glutation=S=transferasa N-acetil-p-benzo quinoneimida Union covalente a SH en proteinas Muerte celular

19 Formación de Metabolitos reactivos Cyt COMPUESTO P450 FÓRMULA M.REACTIVO TOXICIDAD bromobenceno Necrosis hepática Cloruro de vinilo cáncer hepático anilina metahemoglobina dimetilnitrosamina carcinogénesis Tetracloruro de C Necrosis hepática cloroformo Necrosis renal

20 Mecanismo de Acción de los componentes del : los e- le llegan al desde el cyt b5 y desde la reductasa (FAD)

21 Esquema del ciclo catalítico del Cyt P 450: el NADPH es el dador de los e- que le llegan al desde el cyt b5 y desde la reductasa (FMN, FAD). A veces puede actuar de dador el NADH

22 Ciclo catalítico reductasa 1. El Fe3+ del Cit P450, con el S unido, se reduce a Fe2+ 2. A continuación éste une una mol de O2 3. 2ª Reducción Sale una molécula de H2O y el Fe2+ pasa a (FeO)3+ 5. El S se hidroxila y se desprende; el Cit queda Fe Cyt b5

23 Las enzimas del Cit P450 presentan muchas isoformas ISOENZIMAS CYP P450

24 Isoenzimas del Cit P450 Los isoenzimas de Cit P450 son responsables del metabolismo oxidativo (fase I) de muchas sustancias endógenas y de XBs: fármacos, drogas, contaminantes, etc. Cada isoenzima del Cit P450 es producto de su gen y a ambos, en general, se les suele denominar como CYP. Los isoenzimas de CYP son un grupo de enzimas hemo situadas en la bicapa lipídica del retículo endoplasmico; muy presentes en los hepatocitos, y también distribuidas en intestino, riñón, pulmón y cerebro. Se han identificado más de treinta (30) isoenzimas diferentes de CYP en humanos.

25 Isoenzimas CYP ISOENZIMAS: En base a la similitud de secuencia aminoacídica (40%), se les ha agrupado en familias ( *) ej CYP 2 Mediante un Nº se designa su forma individual, Ej CYP 2E1 Nomenclatura Raíz: CYP Familia: CYP 2 Subfamilia: CYP 2D Gen individual: CYP 2D6 Todos los isoenzimas de CYP de la misma familia tienen por lo menos una semejanza estructural del 40%, y de ellos, para la misma subfamilia, tienen una semejanza estructural al menos del 60%.

26 Polimorfismos del CYP Cambios en la cantidad de enzima expresada (de origen genotípico o fenotípico) El polimorfismo se refiere a la ocurrencia de alelos multiples en un locus, donde al menos dos alelos aparecen con una frecuencia >1% en la población general. Como consecuencia se suele producir una Disminución de la Eficiencia catalítica del enzima o una Disminución de la Afinidad del enzima por los sustratos Consecuencias del polimorfismo enzimático entre individuos: Puede variar la biodisponibilidad y la vida media de un XB La respuesta tóxica puede ser exagerada o la terapéutica ineficaz Se pueden producir interacciones entre diferentes XBs Metabolización exagerada con producción de metabolitos reactivos. Pueden aparecer efectos sinérgicos o antagónicos entre diferentes sustancias xenobióticas en los organismos.

27 Inducción enzimática del CIT P-450P La Inducción enzimática es el aumento de la síntesis s de una proteína enzimática debido a la presencia de su sustrato o de algún n compuesto análogo estructural

28 Inducción enzimática por hormonas esteroideas con receptor nuclear Modelo de acción hormonal: Inducción de la síntesis de proteínas

29 Inducción enzimática por XBs Ah.- Receptor aril hidrocarburo hidroxilasa hsp 90.- proteina shock por calor ARNT.- Transferasa nuclear aril hidrocarburo El complejo entra al núcleo, se une específicamente al DNA y comienza la transcripción de genes, del P450 1A1, en este caso.

30 Inducción del CYP por TCDD Las dioxinas (TCDD) inducen la síntesis de Enzimas tipo Cit P450

31 La Inducción enzimática del CYP Afecta a la interacción de drogas Fentobarbital induce CYP 2C9 La wafarina es metabolizada por CYP 2C9 Habrá que aumentar la dosis del anticoagulante Fentobarbital induce CYP 2C9 Los estrógenos son metabolizados por CYP 2C9 Puede no haber protección anticonceptiva El etanol induce CYP 2E1 Los comp. Policíclicos son metabolizados por CYP 2E1 Pueden formarse cancerígenos en el pulmón de fumadores EFECTOS ANTAGÓNICOS Y SINÉRGICOS ADAPTACIÓN Y RESISTENCIA

32 Isoenzimas del P450 más activas Oxidación de XBs en humanos Más el de 90% de la oxidación de drogas en humanos es debido a seis isoenzimas de CYP: 1A2 2C9 2C19 * 2D6 * 2E1 3A4 ** * Muchos antidepresivos y medicaciones antipsicóticas son metabolizadas por CYP 2C19 o CYP 2D6. Esto da lugar a menudo a interacciones droga-droga con significado clínico, al tratar un individuo (e.g. depresión psicopática) con un antidepresivo y un antipsicótico. Asimismo, las preocupaciones por toxicidad se presentan al co-prescribir un TCA y un SSRI (una práctica aceptada para la depresión resistente del tratamiento).

33 Polimorfismos del P450 Consecuencias de los polimorfismos - Cambios en la cantidad de enzima (de origen genotípico o fenotípico) - Disminución de la eficiencia catalítica de la enzima (genes con mutaciones pero funcionales ) - Reducida afinidad de la enzima por el sustrato (genes defectuosos) Diferencias en la XB-cinética, biodisponibilidad, vida media, etc. Respuesta alterada, deficiencia tetapeútica, efecto tóxico potenciado, etc. Producción anormal de emtbolitos tóxicos o reactivos Interacciones cruzadas entre compuestos

34 VARIABILIDAD INTERINDIVIDUAL FARMACO-XB-GENÉTICA Se producen grandes diferencias interindividuales en el metabolismo de drogas/ XBs Las diferencias pueden estar determinadas genéticamente por el nivel basal de expresión de la enzima, incluyendo los polimorfismos, metabolizadores pobres y extensivos o por los efectos de inducción por XBs de las diferentes isoformas Los metabolizadores pobres tendrán concentraciones altas en plasma de la droga patrón y bajos niveles de los metabolitos derivados.