Cyt P450

MONOOXIGENASAS
del CITOCROMO P450
Cyt P450
Enzimas que catalizan reacciones de
oxidación (FASE I) y que pueden
formar metabolitos reactivos
REACCIONES DE
OXIDACIÓN
Cyt P450
monooxigenasa
oxidasa
peroxidasa
MONOOXIGENASAs DEL
CITOCROMO P450
Cyt 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 P450
2. Oxidasas Función Mixta, OFM (Mixed Function Oxidases, MFO)
3. Enzimas microsomales
4. Enzimas metabolizantes de drogas
Componentes del Cyt P450
asociados al Ret Endoplásm.
Cyt P450
•Citocromo P450, una
cadena de 35-40 KDa
(hemoproteina)
•Cit P450 reductasa
(flavoproteina, FAD,
FMN)
•Citocromo b5
El Cit P450 es
una hemoproteina
Cyt P450
Grupo Hemo
Grupo hemo (Fe-protoporfirina IX)
Características
espectrales
- El
Cyt P450
Cyt P450 (Fe2+) tiene alta afinidad por CO
- El complejo Cyt P450(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
Reacciones
catalizadas por Cyt P450
Cyt P450
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 O2 hasta H2O
•La incorporación de un átomo de O al sustrato
RH + NADPH + H+ + O2 ---
R-OH + NADP+ + H2O
Los sustratos pueden ser muy variados y poco
específicos: endógenos y compuestos XBs.
Tipos de Reacciones
Catalizadas por enzimas
tipo Cyt P450
Cyt P450
•
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 O2
Cyt P450
Tipos de Reacciones
Los sustratos son muy variados
Tipo de reacción
Cyt P450
A.-oxidaciones
Hidroxilación aromática
Hidroxilación alifática
epoxidación
N-hidroxilación
O- dealquilación
N-dealquilación
S-dealquilación
desaminación
Susbtrato
Metabolito(s)
Tipos de hidroxilaciones
Cyt P450
•H alifática
•H. aromática
•N-hidroxilación
•Epoxidaciones
Hidroxilación
de hormonas sexuales
Cyt P450
Sobre metabolitos endógenos
Testosterona
6β
β-hidroxiTestosterona
Hidroxilación de benzopireno
Cyt
P450
Cyt
P450
Interacción con
Hidroxilación
de cumarina
Cyt P450
Desalquilación de aminas
N-Hidroxilación de aminas
anilina
Cyt P450
2-acetil amino-fluoreno (2-AAF)
Formación
de epoxis en insaturaciones
Cyt P450
Formación
de radicales quinónicos
Cyt P450
Acetaminofen = paracetamol
El Cyt P450 también cataliza
Reacciones de reducción
Cyt P450
Azoreducción
Reducción de
nitroaromáticos
Deshalogenación
reductora
Formación de metabolitos
reactivos: radical quinónico del
Cyt P450
paracetamol
Sulfo=transferasa
Acetaminofen
o
Paracetamol
Glucuronil=transferasa
Cit P450
Glutation=S=transferasa
N-acetil-p-benzo
quinoneimida
Union covalente a
SH en proteinas
Muerte
celular
Cyt P450
Formación de
Metabolitos reactivos
Cyt
P450
COMPUESTO
bromobenceno
Cloruro de vinilo
anilina
dimetilnitrosamina
Tetracloruro de C
cloroformo
FÓRMULA
M.REACTIVO
TOXICIDAD
Necrosis hepática
cáncer hepático
metahemoglobina
carcinogénesis
Necrosis hepática
Necrosis renal
Cyt P450
Cyt P450
Mecanismo de Acción de los
componentes del Cyt P450:
los e- le llegan al Cyt P450 desde el cyt
b5 y desde la Cyt P450 reductasa (FAD)
Esquema del ciclo catalítico del
Cyt P 450:
Cyt P450
el NADPH es el
dador de los e- que
le llegan al Cyt P450
desde el cyt b5 y
desde la reductasa
(FMN, FAD). A
veces puede actuar
de dador el NADH
Ciclo catalítico
Cyt P450
3+
3+
3+
1.
2.
3.
4.
5.
El Fe3+ del Cit P450,
con el S unido, se
reduce a Fe2+
A continuación éste
une una mol de O2
2ª Reducción
Sale una molécula de
H2O y el Fe2+ pasa a
(FeO)3+
El S se hidroxila y se
desprende; el Cit
queda Fe3+.
3+
reductasa
2+
2+
Cyt b5
Cyt P450
Las enzimas del Cit
P450 presentan
muchas isoformas
ISOENZIMAS
CYP P450
Isoenzimas del Cit P450
Cyt 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.
Isoenzimas CYP
Cyt P450
ISOENZIMAS: En base a la similitud de
secuencia aminoacídica (40%), se les ha
agrupado en familias (1 - 2 - 3 - 4*) 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%.
Polimorfismos del CYP
Cambios en la cantidad de enzima expresada
(de origen genotípico o fenotípico)
Cyt P450
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.
Cyt P450
Inducción
enzimática del
CIT P-450
La Inducción enzimática es el aumento
de la síntesis de una proteína enzimática
debido a la presencia de su sustrato o de
algún compuesto análogo estructural
Inducción enzimática por hormonas
esteroideas con receptor nuclear
Cyt P450
Modelo de
acción
hormonal:
Inducción
de la
síntesis de
proteínas
Inducción enzimática
por XBs
Cyt P450
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.
Inducción del CYP
por TCDD
Cyt P450
Las dioxinas
(TCDD)
inducen la
síntesis de
Enzimas tipo
Cit P450
La Inducción enzimática del CYP
Afecta a la interacción de drogas
Cyt P450
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
Isoenzimas del P450 más activas
Oxidación de XBs en humanos
Cyt P450
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).
Polimorfismos del P450
Consecuencias de los polimorfismos
Cyt P450
- 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
VARIABILIDAD
INTERINDIVIDUAL
FARMACO-XB-GENÉTICA
Cyt P450
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 Cyt P450,
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.