MONOOXIGENASAS MONOOXIGENASAS del CITOCROMO P450del CITOCROMO P450Enzimas que catalizan reacciones de Enzimas que catalizan reacciones de oxidacioxidacióón (FASE I) y que pueden n (FASE I) y que pueden formar metabolitos reactivosformar metabolitos reactivos

Cyt P450

REACCIONES DE REACCIONES DE OXIDACIOXIDACIÓÓNN

monooxigenasa

oxidasa

peroxidasa

Cyt P450

MONOOXIGENASAsMONOOXIGENASAs DEL DEL CITOCROMO P450CITOCROMO P450

Grupo de enzimas con actividad monooxigenasaEl 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 bacteri as

En mamíferos, algunas enzimas están involucradas en síntesis de esteroides

Sin embargo, la gran mayoría de MO oxida a xenobiót icos

NOMENCLATURASNOMENCLATURAS1. Monooxigenasas dep. Cit P4502. Oxidasas Función Mixta, OFM (Mixed Function Oxidases, MFO)3. Enzimas microsomales4. Enzimas metabolizantes de drogas

Cyt P450

Componentes del Cyt P450 asociados al Ret Endoplásm.

•Citocromo P450, una cadena de 35-40 KDa

(hemoproteina)•Cit P450 reductasa(flavoproteina, FAD, FMN)•Citocromo b5

Cyt P450

El Cit P450 esuna hemoproteina

Grupo hemo (Fe-protoporfirina IX)

Grupo Hemo

Cyt P450

Característicasespectrales

- El 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 Abcambia y aparece el máximo a 450 nm

Cyt P450

Reacciones catalizadas por Cyt P450Cataliza la mayoría de las oxidaciones de XBsEn 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.

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 O 2

Tipos de Reacciones Catalizadas por enzimas tipo Cyt P450

Cyt P450

Tipos de ReaccionesLos sustratos son muy variados

Cyt P450

Tipo de reacción Susbtrato Metabolito(s)

A.-oxidaciones

Hidroxilación aromática

Hidroxilación alifática

epoxidación

N-hidroxilación

O- dealquilaciónN-dealquilaciónS-dealquilacióndesaminación

Cyt P450

Tipos de hidroxilaciones

•H alifática

•H. aromática

•N-hidroxilación

•Epoxidaciones

Cyt P450

Hidroxilaciónde hormonas sexuales

Sobre metabolitos endógenos

Testosterona 6ββββ-hidroxiTestosterona

Cyt P450

Hidroxilación de benzopireno

Cyt P450

Interacción con

Cyt P450

HidroxilaciHidroxilaci óónnde de cumarinacumarina

DesalquilaciDesalquilaci óónn de aminasde aminas

Cyt P450

N-Hidroxilación de aminas

22--acetilacetil aminoamino --fluorenofluoreno (2(2--AAF)AAF)

anilinaanilinaCyt P450

Formaciónde epoxis en insaturaciones

Cyt P450

Formaciónde radicales quinónicos

Acetaminofen = paracetamol

Cyt P450

El Cyt P450 también cataliza Reacciones de reducción

Azoreducción

Reducción de nitroaromáticos

Deshalogenaciónreductora

Cyt P450

FormaciFormaci óón de n de metabolitos metabolitos reactivos: reactivos: radical radical quinquin óóniconico del del paracetamolparacetamol

Acetaminofeno

Paracetamol

Glucuronil=transferasa

Glutation=S=transferasa

Sulfo=transferasa

Union covalente aSH en proteinas

Muertecelular

N-acetil-p-benzoquinoneimida

Cit P450

Cyt P450

Cyt P450

Formación deMetabolitos reactivos

Cyt P450

bromobenceno

Cloruro de vinilo

anilina

dimetilnitrosamina

Tetracloruro de C

cloroformo

COMPUESTO FÓRMULA M.REACTIVO TOXICIDAD

Necrosis hepática

cáncer hepático

metahemoglobina

carcinogénesis

Necrosis hepática

Necrosis renal

Mecanismo de Acción de los componentes del Cyt P450:los e- le llegan al Cyt P450 desde el cytb5 y desde la Cyt P450 reductasa (FAD)

Cyt P450

Cyt P450

Esquema del ciclo catalítico del Cyt P 450:

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

Cyt P450

Ciclo catalítico

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 Reducción4. Sale una molécula de

H2O y el Fe2+ pasa a (FeO)3+

5. El S se hidroxila y se desprende; el Citqueda Fe3+.

3+

3+3+

3+2+

2+

Cyt b5

reductasa

Cyt P450

Las enzimas del Las enzimas del CitCitP450 presentan P450 presentan

muchas muchas isoformasisoformas

ISOENZIMASISOENZIMASCYP P450CYP P450

Cyt P450

Isoenzimas del Cit P450

•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 hemosituadas en la bicapa lipídica del retículo endoplasm ico; muy presentes en los hepatocitos, y también distrib uidas en intestino, riñón, pulmón y cerebro.

•Se han identificado más de treinta (30) isoenzimasdiferentes de CYP en humanos.

•Los isoenzimas de Cit P450 son responsables del metabolismo oxidativo (fase I) de muchas sustancias endógenas y de XBs: fármacos, drogas, contaminantes, etc.

Cyt P450

Isoenzimas CYP

Nomenclatura•Raíz: CYP •Familia: CYP 2•Subfamilia: CYP 2D•Gen individual: CYP 2D6Todos los isoenzimas de CYP de la misma familia tien en por lo menos una semejanza estructural del 40%, y d e ellos, para la misma subfamilia, tienen una semejan za estructural al menos del 60%.

ISOENZIMAS: En base a la similitud de secuencia aminoacídica (40%), se les ha agrupado en familias (1 - 2 - 3 - 4 *) ej CYP 2Mediante un Nº se designa su forma individual, Ej CYP 2E1

Cyt P450

Polimorfismos del CYPCambios en la cantidad de enzima expresada (de origen genotípico o fenotípico)El polimorfismo se refiere a la ocurrencia de alelos multiplesen 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 ind ividuos:

•Puede variar la biodisponibilidad y la vida media de un XB•La respuesta tóxica puede ser exagerada o la terapé utica ineficaz•Se pueden producir interacciones entre diferentes X Bs•Metabolización exagerada con producción de metabolit os reactivos.•Pueden aparecer efectos sinérgicos o antagónicos en tre diferentes sustancias xenobióticas en los organismos.

Cyt P450

InducciInducci óón n enzimenzim ááticatica del del

CIT PCIT P--450450

La InducciLa Inducci óón n enzimenzim ááticatica es el aumento es el aumento de la sde la s ííntesis de una protentesis de una prote íína na enzimenzim ááticaticadebido a la presencia de su sustrato o de debido a la presencia de su sustrato o de algalg úún compuesto ann compuesto an áálogo estructurallogo estructural

Cyt P450

InducciInducci óón n enzimenzim ááticatica por hormonas por hormonas esteroideasesteroideas con receptor nuclear con receptor nuclear

Modelo de acción hormonal:Inducción de la síntesis de proteínas

Cyt P450

Inducción enzimáticapor XBs

Ah .- Receptor arilhidrocarburo hidroxilasahsp 90.- proteina shock por calorARNT .- Transferasanuclear aril hidrocarburo

El complejo entra al núcleo, se une específicamente al DNA y comienza la transcripción de genes, del P450 1A1, en este caso.

Cyt P450

Inducción del CYPpor TCDD

Las dioxinas (TCDD)inducen lasíntesis deEnzimas tipo Cit P450

Cyt P450

La Inducción enzimática del CYPAfecta a la interacción de drogas

Fentobarbital induce CYP 2C9La wafarina es metabolizada por CYP 2C9Habrá que aumentar la dosis del anticoagulante

Fentobarbital induce CYP 2C9Los estrógenos son metabolizados por CYP 2C9Puede no haber protección anticonceptiva

El etanol induce CYP 2E1Los comp. Policíclicos son metabolizados por CYP 2E1Pueden formarse cancerígenos en el pulmón de fumadores

EFECTOS ANTAGÓNICOS Y SINÉRGICOSADAPTACIÓN Y RESISTENCIA

Cyt P450

Isoenzimas del P450 más activasOxidación de XBs en humanos

* 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 psi copática) con un antidepresivo y un antipsicótico. Asimismo, las preocupaciones por toxicidad se presentan al co-pre scribir un TCA y un SSRI (una práctica aceptada para la dep resión resistente del tratamiento).

Más el de 90% de la oxidación de drogas en humanos es debido a seis isoenzimas de CYP:

•1A2 2C9•2C19 * 2D6 *•2E1 3A4 **

Cyt P450

Polimorfismos del P450Consecuencias 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

VARIABILIDADVARIABILIDADINTERINDIVIDUAL INTERINDIVIDUAL FARMACO-XB-GENÉTICA

Se producen grandes diferencias interindividuales en el metabolismo de “drogas/ XBs ”

Las diferencias pueden estar determinadas genéticam ente por el nivel basal de expresión de la enzima Cyt P45 0, incluyendo los polimorfismos, “ metabolizadores pobres y extensivos” o por los efectos de inducción por XBs de las diferentes isoformas

Los metabolizadores pobres tendrán concentraciones a ltas en plasma de la “droga” patrón y bajos niveles de lo s metabolitos derivados.

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