Polimorfizm enzymów metabolizujących leki - część 1

Autorzy

Prof. dr hab. Barbara Gawrońska-Szklarz

---

 

Polimorfizm enzymów metabolizujących leki

 

Do najlepiej poznanych dotychczas polimorfizmów genetycznych, które mogą wpływać na bezpieczeństwo i skuteczność farmakoterapii należy polimorfizm enzymów metabolizujących leki. Wiele enzymów katalizujących reakcje I lub II fazy w procesie biotransformacji wykazuje polimorfizm genetyczny. Należy tu wymienić: polimorfizm utleniania, związany z izoenzymami cytochromu P450 (CYP450), polimorfizm acetylacji, odpowiedzialny za przebieg reakcji sprzęgania niektórych związków z aktywną formą kwasu octowego acetylo-CoA, katalizowany przez N-acetylotransferazę 2 (NAT2), a ponadto reakcje S-, N-, O-metylacji z udziałem tzw. metylotransferaz: metylotransferazy tiopuryny (TPMT), metylotransferazy tiolowej (TMT) oraz katecholo-O-metylotransferazy (COMT). Spośród polimorfizmów innych enzymów metabolizujących leki należy wymienić te, które dotyczą leków przeciwnowotworowych: dehydrogenaza aldehydowa (cyklofosfamid, ifosfamid), dehydrogenaza dihydropirymidynowa (DPD) odpowiedzialna za katabolizm 5-fluorouracylu, czy reduktazę metylenotetrahydrofolianów (MTHFR), która katalizuje metabolizm metotreksatu. Oprócz acetylacji i metylacji, należy także wymienić inne reakcje sprzęgania, których przebieg może być uwarunkowany genetycznie, np. proces glukuronizacji bilirubiny, morfiny i innych fenolowych metabolitów leków, związany z defektem w kompleksie genów urydyno-difosfosforoglukuronylolotransferazy (UGTs). Enzymy te katalizują reakcje sprzęgania z kwasem glukuronowym. Genetyczny polimorfizm wykazują również S-transferazy glutationu (GST), które biorą udział w procesie sprzęgania ze zredukowanym glutationem niektórych leków lub ich aktywnych metabolitów powstających w procesie utleniania, a także kancerogennych związków epoksydowych.

 

 

Ryc. 10. Genetyczny polimorfizm enzymów metabolizujących ksenobiotyki.

Na przeźroczu 11 przedstawiono wykres przedstawiający udział poszczególnych enzymów w procesie biotransformacji w reakcjach I (utlenianie, redukcja, hydroliza) i II fazy (sprzęganie: z glutationem, metylacja, acetylacja, glukuronizacja, i inne). Z wykresu widać, że najwięcej ilościowo leków jest utlenianych z udziałem izoenzymu cytochromu P450 z rodziny 3A (objaśnienia w dalszej części wykładu).

 

Ryc. 11. Enzymy metabolizmu leków.

• Polimorfizm utleniania

Utlenianie jest jedną z najważniejszych przemian metabolicznych leków i innych związków egzo- i endogennych w organizmie. Są to głównie reakcje N-hydroksylacji, N-demetylacji, S-, N-, O-dezalkilacji, oksydatywnej dezaminacji, hydroksylacji pierścieni aromatycznych oraz łańcuchów alifatycznych, i inne. Procesy te są podstawowymi reakcjami I fazy, odbywają się głównie w siateczce endoplazmatycznej komórek wątrobowych i katalizowane są w ponad 95% przez enzymy frakcji mikrosomalnej wątroby, tzw. układ monooksygenaz o mieszanej funkcji (MFO - mixed function oxidase), którego głównym składnikiem jest cytochrom P450 (CYP450). Wyróżnia się kilkanaście rodzin cytochromów P450, różniących się pod względem specyficzności substratów, na które działają, ilościami występującymi okresowo w miejscu syntezy, a także innymi cechami, takimi jak: wrażliwością na indukcję, czy polimorfizmem genetycznym. Identyfikacja i klasyfikacja dotychczas poznanych izoenzymów CYP450 stała się możliwa dzięki wprowadzeniu nowych metod badania genów opartych na technikach biologii molekularnej. Izoenzymy cytochromu P450 uporządkowano zgodnie z następującymi zasadami: na podstawie sekwencji reszt aminokwasowych różne CYP podzielono na rodziny. Enzymy zalicza się do tej samej rodziny, oznaczonej cyfrą arabską, jeśli sekwencja aminokwasów jest identyczna przynajmniej w 40%. W przypadku, gdy w obrębie tej samej grupy, sekwencja jest identyczna przynajmniej w 60%, enzymy takie stanowią tą samą podgrupę (podrodzinę), oznaczoną dużą literą - i wreszcie, jeżeli do tej samej podgrupy należy więcej niż jeden gen, to noszą one kolejne numery oznaczone cyframi arabskimi, np. CYP1A2, CYP2B6,CYP2D6 itp. Dotychczas wykryto kilkadziesiąt izoenzymów CYP450. Dla metabolizmu leków i innych ksenobiotyków szczególnie ważne są rodziny 1-3, a wśród nich: CYP1A1, CYP1A2, CYP1B1, CYP2A6, CYP2B6, CYP2C6, CYP2C9, CYP2C19, CYP2D6, CYP2E1, CYP3A4 i CYP3A5. Największe ilości enzymów występują w wątrobie. Metodami biochemicznymi oraz metodami biologii molekularnej udało się wykazać występowanie niektórych z nich w wielu innych narządach (np. w przewodzie pokarmowym, płucach, mózgu), przy czym szczególnie ich występowanie w jelicie cienkim może ograniczać biodostępność leków podawanych doustnie. Ilości poszczególnych izoenzymów CYP450 wykazują duże różnice międzyosobnicze. Odpowiedzialne za to są dwa zjawiska: omówiony już wcześniej polimorfizm genetyczny, który bezpośrednio warunkuje aktywność niektórych enzymów metabolizujących oraz regulacja aktywności przez indukcję, niezależnie od czynników wrodzonych (CYP1A2, CYP2B6, CYP3A4). Spośród wymienionych izoenzymów tylko CYP1A1 i CYP2E1 nie wykazują polimorfizmu genetycznego. Do najważniejszych izoenzymów katalizujących procesy utleniania leków stosowanych w codziennej praktyce klinicznej należą: CYP1A2, CYP2C9, CYP2C19, CYP2D6 oraz CYP3A4/A5.

 

 

Ryc. 12. Utlenianie leków.

W reakcjach utleniania leki przekształcane są w polarne, nieaktywne i nietoksyczne metabolity wydalane z organizmu z moczem. Często jednak w tych reakcjach powstają aktywne metabolity, silniej działające aniżeli lek macierzysty, albo toksyczne związki, które dopiero po połączeniu z endogennymi substratami w reakcjach sprzęgania (II fazy) są usuwane z organizmu.

CYP1A2

Izoenzymy cytochromu P450 z rodziny 1 tzw. CYP1A1 i CYP1A2, katalizują reakcje utleniania prokarcinogennych policyklicznych węglowodorów aromatycznych do kancerogennych związków o budowie amin aromatycznych. Izoenzymy te mają szczególne znaczenie w toksykologii. W procesie utleniania leków bierze udział głównie CYP1A2. Odgrywa on istotną rolę w procesie utleniania kofeiny, fenacetyny (do aktywnego metabolitu paracetamolu), teofiliny, werapamilu, antypiryny, w mniejszym stopniu trójpierścieniowych leków przeciwdepresyjnych (TLPD), klozapiny i innych leków, które przedstawiono w tabeli 1. Enzym ten nie wykazuje typowego polimorfizmu genetycznego, jednak aktywność CYP1A2 może się różnić znacznie u poszczególnych osób. Ekspresja tego genu niezależnie od czynników wrodzonych regulowana jest przez indukcję. Różne ksenobiotyki, zwłaszcza związki dobrze rozpuszczalne w tłuszczach, działając w organizmie na receptory wewnątrzkomórkowe (np. cytozolowy receptor dla węglowodorów-Ah związany z białkiem szoku termicznego Hsp90, receptor X pregnanu-PXR, konstytutywne receptory androstanowe-CAR), indukują przez to różne układy enzymatyczne, zwiększając znacznie ich aktywność. Obserwowano istotne różnice międzyosobnicze w stężeniach i parametrach farmakokinetycznych leków utlenianych przez CYP1A2 (np. klirens całkowity leku). Jako substancję modelową do oznaczania fenotypu CYP1A2 stosuje się najczęściej kofeinę. W tym celu podaje się doustnie kofeinę w dawce 1-1,5mg/kg (może być 1 filiżanka kawy lub cola). W zebranym moczu w ciągu 6 h oznacza się stężenie metabolitów kofeiny. U osób wolno metabolizujących obserwuje się kumulację leków, które są substratami dla CYP1A2, ich nasilone działanie farmakologiczne, ale też częściej występują działania niepożądane i toksyczne. Ma to istotne znaczenie dla leków toksycznych, o wąskim współczynniku terapeutycznym (np. teofilina, klozapina). Omeprazol, rifampicyna oraz palenie papierosów, częste spożywanie grilowanego mięsa, a nawet intensywne ćwiczenia powodują wzrost aktywności CYP1A2, podczas gdy cymetydyna, fluwoksamina oraz erytromycyna hamują jego aktywność, co może mieć istotne znaczenie w terapii skojarzonej.

Tabela 1. Substraty, induktory i inhibitory dla CYP1A2

Substraty	Induktory	Inhibitory	Substancje modelowe
Antypiryna Kofeina Fenacetyna Klozapina Klomipramina Imipramina Amitryptylina Teofilina Tamoksyfen Paracetamol R-warfaryna Estradiol Propranolol Ondansetron Meksyletyna Werapamil	Policykliczne węglowodory aromatyczne Aktywne ćwiczenia Benzopiren Rifampicyna Fenobarbital Omeprazol	Cymetydyna Fluwoksamina Erytromycyna Cyprofloksacyna Amiodaron Tiklopidyna	Kofeina Antypiryna

CYP2C9

Izoenzym CYP2C9 (Tabela 2), zwany hydroksylazą S-warfaryny (aktywny stereoizomer warfaryny), odgrywa istotną rolę w utlenianiu niesteroidowych leków przeciwzapalnych (NLPZ), warfaryny i jej pochodnych, fenytoiny, leków z grupy antagonistów receptora angiotensyny II (zartany): lozartanu, walzartanu, irbezartanu, fluwastatyny, leków przeciwcukrzycowych: tolbutamidu, glipizydu. Gen kodujący enzym CYP2C9 wykazuje genetyczny polimorfizm. Dotychczas wykryto kilka zmutowanych alleli CYP2C9. Za upośledzoną aktywność enzymu odpowiada allel, w którym nastąpiła zamiana nukleotydu w eksonie 7, która doprowadziła do zamiany izoleucyny w pozycji 359 na leucynę (I359L-allel: CYP2C9*3). Wykazano, że u osobników z genotypem heterozygotycznym składającym się z jednego allelu zmutowanego (mut) i jednego prawidłowego (genotyp: CYP2C9*3/CYP2C9*1) oraz homozygotycznym z dwoma zmutowanymi allelami (CYP2C9*3/CYP2C9*3), występuje upośledzona aktywność enzymu. Osoby te powinny otrzymywać mniejsze dawki warfaryny oraz innych leków metabolizowanych przez CYP2C9. W Polsce warfaryna nie jest zarejestrowana, ale stosuje się jej pochodne (acenokumarol, dikumarol), które są metabolizowane przez CYP2C9. U pacjentów ze zmniejszoną aktywnością CYP2C9 należy podawać znacznie mniejsze dawki leków przeciwzakrzepowych, ponieważ przy podawaniu standardowych dawek są oni narażeni na większe ryzyko wystąpienia krwawień. Częstość występowania osobników (PM) z upośledzoną zdolnością do utleniania leków, które są substratami dla CYP2C9, ocenia się w krajach europejskich (rasa kaukaska) na 0,2-1%, natomiast z genotypem heterozygotycznym (I359/wt), który również wiąże się zmniejszona aktywnością CYP2C9 na 2-6%. Zaleca się zmniejszenie dawek leków przeciwzakrzepowych z grupy kumaryny u tych osobników oraz częstszą kontrolę czasu protrombinowego (wskaźnik INR).

W przypadku leków, których aktywny metabolit charakteryzuje się większą siłą działania, aniżeli lek macierzysty (zartany np. lozartan), u wolnych metabolizerów skuteczność leczenia jest mniejsza.

Fenotypowanie pacjentów w kierunku aktywności CYP2C9 można wykonać stosując lek modelowy (S-warfarynę, heksobarbital, tolbutamid), natomiast genotyp oznacza się metodami biologii molekularnej – metodą PCR-RFLP. Barbiturany i rifampicyna są induktorami CYP2C9, zaś amiodaron, cymetydyna, metronidazol, fluoksetyna hamują jego aktywność. Na przeźroczu 13 przedstawiono podawane dawki warfaryny w zależności od genotypu pacjenta i wskaźnik INR. U pacjentów posiadających 2 zmutowane allele (genotyp-mut/mut) powinno się zmniejszyć dawkę warfaryny lub jej pochodnych.

 

 

Ryc. 13. Polimorfizm CYP2C9 (7-hydroksylaza S-warfaryny).

Tabela 2. Substraty, induktory i inhibitory dla CYP2C9

Substraty	Induktory	Inhibitory	Substancje modelowe
NLPZ: Diklofenak Ibuprofen Lornoksykam Mefenamil Naproksen Piroksykam Tenoksykam Zartany: Irbezartan Lozartan Walzartan Leki p.cukrzycowe: Tolbutamid Glipizyd Glimepiryd Inne: S-warfaryna Fenytoina Heksobarbital Fluwastatyna Amitryptylina Fluoksetyna Sulfametoksazol Tamoksyfen	Barbiturany Rifampicyna	Cymetydyna Sulfafenazol Fluwoksamina Fluoksetyna Fluwastatyna Metronidazol Kotrimoksazol Flukonazol Izoniazyd Trimetoprim Amiodaron	Heksobarbital Tolbutamid Warfaryna

CYP2C19

Izoenzym cytochromu P450 CYP2C19 katalizuje N-demetylację leków z grupy inhibitorów pompy protonowej: omeprazolu, lanzoprazolu, pantoprazolu, a ponadto leków przeciwdepresyjnych, takich jak: citalopram, amitryptylina, klomipramina, leku przeciwmalarycznego chloroguanidu, diazepamu, propranololu i innych (Tabela 3). CYP2C19 wykazuje klasyczny polimorfizm genetyczny. Częstość mutacji genu CYP2C19 jest stosunkowo rzadka w populacji kaukaskiej (3-5% PM) w porównaniu z populacjami orientalnymi (18-23% PM). Główną przyczyną defektu enzymatycznego o sposobie dziedziczenia autosomalnym recesywnym jest występowanie zmutowanych alleli CYP2C19*2 zawierających mutację punktową w eksonie 5 (zamiana guaniny na adeninę; G-A), która powoduje zmianę ramki odczytu, i w efekcie enzym pozbawiony aktywności. Mutacja ta odpowiedzialna jest za około 80% przypadków występowania fenotypu PM w populacjach rasy kaukaskiej i wśród Japończyków. Pozostałe 20% osobników PM posiada allele typu CYP2C19*3, zawierające mutację punktową w eksonie 4 (G-A), która prowadzi do przedwcześnie występującego kodonu stop i syntezy enzymu pozbawionego aktywności. Mutacja ta występuje głównie u osobników rasy orientalnej. Fenotypowanie pacjentów w kierunku aktywności CYP2C19 przeprowadza się stosując jako lek modelowy mefenytoinę (lek przeciwdrgawkowy, niedostępny już obecnie w handlu), a genotypowanie – metodą PCR-RFLP. Aktywność enzymu hamowana jest przez fluoksetynę, ketokonazol, tiklopidynę i cymetydynę, natomiast fenobarbital i rifampicyna są induktorami CYP2C19.

U osobników z defektem CYP2C19 nie obserwuje się istotnych zmian w działaniu farmakologicznym leków metabolizowanych przez CYP2C19, gdyż większość substratów dla CYP2C19 charakteryzuje się szerokim współczynnikiem terapeutycznym. Stwierdzono jednak, że skuteczność eradykacji Helicobacter pylori u pacjentów z chorobą wrzodową leczonych omeprazolem była lepsza u osobników PM. Dlatego też wśród rasy orientalnej (przewaga PM) efekty leczenia standardowymi dawkami inhibitorów pompy protonowej są lepsze. Ostatnio wykryto jeszcze jeden allel CYP2C19*17, który jest odpowiedzialny za ultra szybki metabolizm z udziałem tego enzymu. Homozygota z dwoma allelami CYP2C19*17, leczony standardowymi dawkami inhibitorów pompy protonowej (np. omeprazolu) lub leków przeciwdepresyjnych, nie odniesie korzyści z podjętego leczenia.

Tabela 3. Substraty, induktory i inhibitory dla CYP2C19

Substraty	Induktory	Inhibitory	Substancje modelowe
Inhibitory pompy protonowej: Omeprazol Lanzoprazol Pantoprazol Inne: Diazepam Fenytoina Heksobarbital Klomipramina Amitryptylina Imipramina Citalopram Moklobemid Proguanil Cyklofosfamid Progesteron	Barbiturany Rifampicyna Fenytoina Prednizon	Cymetydyna Fluoksetyna Ketokonazol Tiklopidyna Indometacyna Paroksetyna Topiramat	S-mefenytoina

CYP2D6

Cytochrom CYP2D6 (zwany hydroksylazą debryzochiny-sparteiny) katalizuje metabolizm około 25-30% (ponad 40) ważnych klinicznie leków z grupy nasercowych, psychotropowych, pochodnych morfiny, kodeiny, trójpierścieniowych leków przeciwdepresyjnych, ondansetronu i innych (Tabela 4). Do chwili obecnej opisano około 50 alleli wariantowych genu związanych ze zmniejszoną lub brakiem aktywności enzymu, spośród których 5 występuje bardzo często. Allele, w których nastąpiła mutacja, doprowadzają albo do całkowitej utraty aktywności enzymu CYP2D6 (CYP2D6*4, CYP2D*5, CYP2D*6) lub ograniczenia jego aktywności (CYP2D6*3, CYP2D6*10). Sposób dziedziczenia jest autosomalny recesywny i dlatego fenotyp (PM) z powolnym metabolizowaniem pojawia się tylko wtedy, kiedy pacjent ma dwa zmutowane allele. Częstość występowania osobników z fenotypwm PM ocenia się w populacji kaukaskiej na około 7% (5-10%). Do najbardziej rozpowszechnionych alleli w populacji kaukaskiej odpowiedzialnych za upośledzony metabolizm u PM należą: CYP2D6*3 oraz CYP2D6*4. Najrzadziej występuje allel CYP2D6*5. Allel CYP2D6*4 zawiera mutację punktową (zamiana G-A w połączeniu intronu 3 z eksonem 4) będącą przyczyną defektu składania, zmiany ramki odczytu i w efekcie produkcji nietrwałego enzymu. Allele tego typu stanowią ponad 70% zmutowanych alleli rasy kaukaskiej. Brak takiej mutacji u osobników rasy orientalnej powoduje, że częstość występowania fenotypu PM jest w tym przypadku znacznie mniejsza (1%) w porównaniu z rasą kaukaską. Allel CYP2D6*3 (delecja A w eksonie 5 w pozycji 2637) jest przyczyną zmiany ramki odczytu i wczesnego wprowadzenia kodonu stop, co powoduje syntezę pozbawionego aktywności enzymu. Mutacja ta wraz z innymi rzadziej spotykanymi w populacji kaukaskiej, odpowiada za około 15% fenotypu PM. Allele CYP2D6*5 charakteryzują się całkowitym brakiem genu CYP2D6 (delecja całego genu) i stanowią pozostałe 15% osobników o fenotypie PM. W populacji kaukaskiej 75-85% osób wykazuje prawidłową aktywność enzymatyczną, 10-15% pośrednią aktywność, natomiast 5-10% znacznie zmniejszoną. Wśród osób rasy kaukaskiej ok. 1-10% posiada wiele aktywnych kopii genu odpowiedzialnych za znacznie zwiększoną aktywność metaboliczną (ultra-szybki fenotyp - UM). Osobnicy z takim fenotypem wymagają kilkanaście razy większych dawek leków w celu uzyskania efektu terapeutycznego (Przeźrocze 3). Jako substancje modelowe do fenotypowania pacjentów w kierunku aktywności CYP2D6 stosuje się debryzochinę, sparteinę, metoprolol lub dekstrommetorfan. Na przeźroczu 14 przedstawiono rozkład fenotypów EM, PM, UM w populacji kaukaskiej wyznaczonych w oparciu o współczynnik metaboliczny (MR) debryzochiny (substancja modelowa). Genotyp oznacza się metodą PCR-RFLP. Dotychczas nie wykryto związków, które wykazywałyby indukujący wpływ na aktywność CYP2D6, podczas gdy cymetydyna, propafenon, tiorydazyna, fluoksetyna, haloperidol, paroksetyna, amiodaron i rzadko obecnie stosowana chinidyna, hamują jego aktywność. Ma to istotne znaczenie w leczeniu skojarzonym.

 

 

Ryc. 14. Polimorfizm CYP2D6 (sparteiny – debryzochiny).

Konsekwencją kliniczną polimorfizmu CYP2D6 u osobników z fenotypem PM jest nasilone działanie leków. Większość z tych leków stosowana jest przewlekle, co przy upośledzonym metabolizmie może spowodować nadmierną kumulację i nasilone działania niepożądane, a nawet toksyczne. Osobnicy PM osiągają często stężenia znacznie przekraczające zakres terapeutyczny po podaniu standardowych dawek, w odróżnieniu od ultra-szybkich metabolizerów, u których standardowe dawki są nieskuteczne. W przypadku trójpierścieniowych leków przeciwdepresyjnych (TLPD), np. nortryptyliny, wymagane jest podawanie wielokrotnie większych dawek leków u chorych posiadających wiele aktywnych kopii CYP2D6 (Przeźrocze 3). Podobne spostrzeżenia poczyniono w przypadku tramadolu, szybciej degradowanego przez pacjentów z wieloma kopiami tego genu. Szczególną uwagę należy zwrócić na działanie kardiotoksyczne i antycholinergiczne efekty niepożądane TLPD, które mogą wystąpić u osób z fenotypem PM po podaniu standardowych dawek tych leków. Nasilone działania niepożądane pod postacią niekorzystnych efektów pozapiramidowych, sedacji oraz zmniejszenia działania leczniczego obserwowano u osobników PM po zastosowaniu neuroleptyków pochodnych fenotiazyny i butyrofenonu, Istotnym spostrzeżeniem jest również zależność szybkości eliminacji wielu leków nasercowych od fenotypu CYP2D6 (metoprolol, tymolol, propafenon). Perheksylina i fenformina (substraty dla CYP2D6) zostały wycofane z rynku farmaceutycznego z powodu działań niepożądanych zagrażających życiu u osobników PM. Inaczej zachowują się leki stosowane w postaci „proleków” (np. proguanil, kodeina) lub takie, których metabolit jest bardziej aktywny niż lek macierzysty (enkainid). U wolnych metabolizerów (PM) nie wykazują działania farmakologicznego lub ich efekt farmakologiczny jest osłabiony. Powszechnie stosowana jako lek przeciwbólowy kodeina działa przeciwbólowo poprzez swój metabolit aktywowany przez CYP2D6 – morfinę. Wykazano, że pacjenci pozbawieni aktywności metabolicznej CYP2D6 nie odnoszą korzyści z leczenia przeciwbólowego kodeiną.

 

 

Ryc. 15. Konsekwencje kliniczne polimorfizmu utleniania CYP2D6.

W wielu krajach zachodnich przed rozpoczęciem terapii TLPD oznacza się fenotyp lub genotyp pacjenta.

Tabela 4. Substraty, induktory i inhibitory dla CYP2D6

Substraty	Inhibitory	Substancje modelowe
Alprenolol Amiodaron Amitryptylina Bufuralol Cyklofosfamid Dezipramina Dekstrometorfan Enkainid Fentanyl Flekainid Fluwoksamina Fluoksetyna Karwedylol Klomipramina Kodeina Maprotylina Metoprolol Metadon Meksyletyna Nortryptylina Ondansetron Paroksetyna Propranolol Propafenon Tymolol Tamoksyfen Tramadol	Cymetydyna Chinidyna Fluoksetyna Haloperydol Paroksetyna Ritonavir	Debryzochina Sparteina Metoprolol Dekstrometorfan

CYP3A4/5

Rodzina 3A cytochromu P450 stanowi ilościowo największą grupę wszystkich enzymów CYP450. Izoenzymy CYP3A katalizują reakcje utleniania ponad 100 leków (50%) stosowanych w codziennej praktyce klinicznej (Przeźrocze 11). Są to m.in. nifedypina i około 20 pochodnych dihydropirydyny, statyny z wyjątkiem prawastatyny i fluwastatyny, cyklosporyna, takrolimus, glikokortykosteroidy, alkaloidy barwinka, etopozyd, cyklofosfamid, diazepam, imipramina, lidokaina, terfenadyna, cizapryd (Tabela 5). Na aktywność CYP3A wpływają 3 izoenzymy z tej rodziny, a mianowicie: CYP3A4, CYP3A5 i CYP3A7. Pomimo, że geny kodujące te enzymy sąsiadują ze sobą na chromosomie 7, ich ekspresja jest niezależna. Funkcjonalny gen CYP3A4 występuje u większości osób dorosłych. Jego obecność wykazano w wątrobie, jelicie i nerkach. Ma to istotne znaczenie dla leków metabolizowanych w efekcie I przejścia już w jelicie. CYP3A7 występuje głównie w wieku płodowym, a jego aktywność znika po urodzeniu. Tylko niewielka liczba dorosłych osobników wykazuje obecność mRNA CYP3A7. Izoenzym CYP3A5 stanowi największą ilościowo część CYP3A. Występuje on głównie w wątrobie i jelicie. Jego aktywność wykazano u około 33% dorosłych osobników rasy kaukaskiej i 60% Murzynów amerykańskich. Dotychczas nie zidentyfikowano dokładnie, które leki są substratami dla CYP3A4, a które są metabolizowane przez CYP3A5. Uważa się, że w procesie utleniania biorą udział oba enzymy, dlatego też często podaje się leki metabolizowane przez CYP3A, jako substraty dla CYP3A4/5. Enzymy te niezależnie od czynników wrodzonych są bardzo wrażliwe na indukcję. W regulacji ekspresji tych genów biorą udział receptory jądrowe SXR (steroid/ksenobiotyk/receptor), które łączą się z odpowiednim odcinkiem promotora genów CYP3A. Różnice w aktywności izoenzymów CYP3A4/A5 u poszczególnych osób mogą być także związane z polimorfizmem pojedynczych nukleotydów najczęściej w odcinku regulatorowym tych genów. Do chwili obecnej zidentyfikowano kilka miejsc polimorficznych w obrębie genów CYP3A4/5, jednakże ich znacznie czynnościowe nie zostało ściśle zdefiniowane. Aktywność enzymu CYP3A4/5 może różnić się nawet 40-krotnie u poszczególnych osób. Wykazano, że 20% osobników rasy kaukaskiej posiada zwiększoną ilość CYP3A4/5. Aktywność enzymu CYP3A4/5 można określić za pomocą substancji modelowych, takich jak: kortyzol, midazolam, erytromycyna czy nifedypina. W celu oceny zdolności metabolicznej CYP3A4/5 lek modelowy powinien być podany doustnie. W terapii skojarzonej z lekami, które są metabolizowane przez CYP3A4/5 szczególną uwagę należy zwrócić na interakcje. Większość substratów CYP3A4/5 należy do leków o wąskim współczynniku terapeutycznym i powoduje groźne dla życia działania niepożądane, jeżeli stężenia są wyższe od stężeń terapeutycznych (np. zaburzenia komorowe rytmu - cizapryd, terfenadyna; rabdomioliza – statyny; nefrotoksyczność – cyklosporyna, takrolimus; nasilona immunosupresja - glikokortyksteroidy). Silnym inhibitorem CYP3A4/5 są flawonoidy (naringina i naringenina) oraz furanokumaryny (bergamotyna) zawarte w soku grejpfrutowym, dlatego też leki metabolizowane przez CYP3A4/5 nie powinny być podawane z sokiem grejpfrutowym. Do leków hamujących aktywność tego enzymu należą ponadto: antybiotyki makrolidowe, szczególnie erytromycyna i klarytromycyna (z wyjątkiem azytromycyny), azolowe leki przeciwgrzybicze (ketokonazol, itrakonazol), cymetydyna. Aktywność CYP3A4/5 zwiększają: rifampicyna, wyciąg z dziurawca, deksametazon.

Tabela 5. Substraty, induktory i inhibitory dla CYP3A4/5

Substraty	Induktory	Inhibitory	Substancje modelowe
Astemizol Atorwastatyna Cizapryd Cyklofosfamid CyklosporynA Dapson Diltiazem Felodypina Glikokortykosteroidy Inhibitory protezy (HIV) Karbamazepina Lidokaina Lowastatyna Nifedypina Simwastatyna Takrolimus Tamoksyfen Terfenadyna Testosteron Werapamil	Barbiturany Rifampicyna Karbamazepina	Cymetydyna Diltiazem Erytromycyna Fluoksetyna Fluwoksamina Flukonazol Indinavir Itrakonazol Ketokonazol Klarytromycyna Mikonazol Sok grejpfrutowy	Kortyzol Nifedypina Midazolam