Abstrakt

Opioidy są ważną grupą leków stosowanych w leczeniu bólu, zwłaszcza przewlekłego, np. nowotworowego. Ich przydatność w leczeniu bólu przewlekłego jest jednak ograniczona z powodu rozwoju tolerancji organizmu na ich działanie przeciwbólowe, skłonności do wywoływania uzależnień oraz działań niepożądanych. Wśród wielu mechanizmów związanych z rozwojem tolerancji na opioidy istotną rolę mogą odgrywać białka transportowe z rodziny ABC obecne w barierze krew-mózg, a zwłaszcza P-glikoproteina (ABCB1, MDR1). Wpływają one na farmakokinetykę wielu leków i ksenobiotyków, będących ich substratami, przez ograniczenie ich wychwytu przez komórki lub zwiększenie ich usuwania z tkanki mózgowej do krwi. Swoistość substratowa P-glikoproteiny jest bardzo duża i obejmuje wiele niespokrewnionych strukturalnie i funkcjonalnie związków. Co ciekawe, swoistość substratowa P-glikoproteiny i niektórych izoform cytochromu P450 zaangażowanych w metabolizm leków znacznie się pokrywają. W artykule omówiono transport opioidów za pośrednictwem białek ABC oraz mechanizmy regulujące ten proces. Opisano także metabolizm poszczególnych leków opioidowych oraz udział transporterów ABC w ich absorpcji, dystrybucji i eliminacji.

Wprowadzenie

Standard leczenia bólu został wprowadzony przez Światową Organizację Zdrowia (WHO, World Health Organization) w 1986 r., jako tzw. drabina analgetyczna [68]. WHO wyodrębnia trzy stopnie analgetyków stosowanych w zależności od stopnia nasilenia bólu. Stopień I obejmuje leki nieopioidowe, takie jak paracetamol i niesteroidowe leki przeciwzapalne (NLPZ), stopień II tworzą słabe opioidy (kodeina, tramadol, hydrokodon), a stopień III to silne opioidy (morfina, hydromorfon, oksykodon, fentanyl, metadon) [27]. Oprócz NLPZ i opioidów stosuje się także środki znieczulające oraz antagonistów receptorów NMDA (N-metylo-D-asparaginianu), jako koanalgetyki, które mogę być włączone do leczenia bólu na każdym stopniu drabiny analgetycznej.

Środki znieczulające, działające lokalnie jak i ogólnie, hamują transmisję nerwową przez inhibicję zależnych od napięcia kanałów sodowych i potasowych. Stosowane u chorych z bólem przewlekłym leki znieczulające miejscowo blokują przewodnictwo zarówno w nerwach obwodowych, korzeniach, jak i zwojach nerwowych [67]. W praktyce klinicznej, w medycynie bólu zastosowanie znajduje lidokaina, bupiwakaina i ropiwakaina. Właściwości farmakokinetyczne i farmakodynamiczne lidokainy umożliwiają osiągnięcie korzystnego działania analgetycznego, co potwierdzono w wielu zespołach bólu przewlekłego, dlatego jest stosowana również poza wskazaniem rejestracyjnym preparatu [33,35]. Obecny stan wiedzy potwierdza, że zastosowanie blokad terapeutycznych może być skuteczne prawie u 60% chorych z bólem przewlekłym, u których zastosowano leczenie połączone z kinezyterapią lub psychoterapią [67].

Wiele wyników badań wskazuje na skuteczne działanie antagonistów receptorów NMDA w zapobieganiu i zmniejszaniu pojawiającej się nadwrażliwości ośrodkowej, co zmniejsza ból. Ze względu jednak na stwierdzoną toksyczność swoistych antagonistów NMDA, w badaniach doświadczalnych i klinicznych stosuje się znane od dawna leki będące niekompetycyjnymi antagonistami receptorów NMDA, takie jak: ketamina, dekstrometorfan, czy memantyna [55].

Niesteroidowe leki przeciwzapalne wykazują przede wszystkim działanie obwodowe i są przeważnie wykorzystywane w leczeniu bólu łagodnego i umiarkowanego [73]. Korzystny obwodowy efekt terapeutyczny NLPZ wynika głównie z ich zdolności do hamowania aktywności cyklooksygenazy-2 (COX-2), enzymu, do którego nadekspresji dochodzi zarówno podczas uszkodzenia tkanek, jak i procesu zapalnego [20].

Inną grupę leków znajdujących zastosowane w leczeniu bólu tworzą opioidowe leki przeciwbólowe. Większość opioidów stosowanych w leczeniu bólu, zwłaszcza o podłożu nowotworowym, to leki o działaniu agonistycznym w stosunku do znanych typów receptorów opioidowych. Należą do związków chemicznych, które działają podobnie do endogennych peptydów opioidowych przez wydłużoną aktywację receptorów opioidowych. Wśród klasycznych typów receptorów opioidowych można wymienić: receptory MOR (μ-opioid receptor), DOR (δ-opioid receptor), KOR (κ-opioid receptor). Są to receptory sprzężone z białkami G (GPCR). Pobudzenie wszystkich typów receptorów opioidowych wywołuje efekt analgetyczny, przy czym udział poszczególnych receptorów w uzyskaniu danego efektu jest różny [59]. Przykładowo, oksykodon charakteryzujący się silnym powinowactwem do receptora MOR, wykazuje dużą skuteczność w leczeniu bólów trzewnych, co może wynikać z dodatkowego silnego powinowactwa do receptora KOR [36].

Stosując leki opioidowe wykorzystuje się ich działanie na receptory MOR, DOR i KOR, znajdujące się zarówno w strukturach ośrodkowego (mózg i rdzeń kręgowy), jak i obwodowego układu nerwowego, na zakończeniach nerwów czuciowych oraz w tkankach o pochodzeniu innym niż neuronalne [29]. W zależności od powinowactwa do receptora i sposobu stymulacji, opioidy można podzielić na: pełnych agonistów, częściowych agonistów oraz opioidy o mieszanych właściwościach. W leczeniu bólu nowotworowego znajdują zastosowanie niemal wyłącznie opioidy o czystym działaniu agonistycznym [37]. Mechanizm działania agonistów receptorów opioidowych ma charakter hamowania presynaptycznego i wynika z zablokowania kanałów wapniowych i otwarcia kanałów potasowych, a to ogranicza napływ wapnia do wnętrza komórki nerwowej i zmniejsza uwalnianie neuroprzekaźników. Mechanizm działania opioidów polega również na pobudzaniu noradrenergicznego i serotoninergicznego układu zstępującego hamowania bólu [66].

Stosowanie farmakoterapii bólu zgodnie z drabiną analgetyczną pozwala zarówno na dobór indywidualnej terapii, jak i ograniczenie niepożądanych działań leków przeciwbólowych. Mimo korzystnych efektów analgetycznych ryzyko rozwoju tolerancji na działanie przeciwbólowe, rozwoju uzależnień, a także działania niepożądane ograniczają przydatność farmaceutyków stosowanych w leczeniu bólu przewlekłego. Na rozwój tolerancji mogą wpływać zarówno procesy farmakokinetyczne, farmakodynamiczne, jak i czynniki psychologiczne. Nie wiadomo jaki jest udział poszczególnych mechanizmów działania opioidów w rozwoju tolerancji. Początkowo uważano, że ma to związek ze zmianami dotyczącymi desensytyzacji receptorów opioidowych [65]. Przyczyną powstawania tolerancji może być także zmienione – pod wpływem przedłużającej się obecności agonisty – działanie systemu kinaza GRK-arestyna, regulującego aktywność receptora [65]. Problemem związanym z przewlekłą terapią opioidami może być również zjawisko hiperalgezji (opioid-induced hyperalgesia). Objawia się ono przez nasilenie dolegliwości bólowych lub przez paradoksalne pojawienie się bólu podczas stosowania opioidowych leków przeciwbólowych i ma związek ze zmianami konformacyjnymi receptorów opioidowych [40]. Okazuje się jednak, że nie można w ten sposób wytłumaczyć wszystkich obserwowanych zjawisk. Istnieje coraz więcej dowodów, które wskazują na udział transporterów błonowych obecnych w barierze krew-mózg (BBB, blood-brain barier), jako czynników sprzyjających rozwojowi tolerancji na działanie opioidów [63].

Rola p-glikoproteiny w transporcie leków przez barierę krew mózg

Bariera krew-mózg powstaje po wewnętrznej stronie naczyń krwionośnych w mózgu z warstwy komórek śródbłonka i utrudnia przenikanie znacznej części substancji polarnych z krwiobiegu do mózgu. Leki działające w ośrodkowym układzie nerwowym (OUN) muszą być zdolne do przenikania przez nią. Dla większości leków transport przez błony odbywa się za pomocą dwóch mechanizmów: poprzez dyfuzję bierną i transport aktywny z udziałem białek błonowych (nośniki i transportery). W wyniku dyfuzji są transportowane głównie drobnocząsteczkowe substancje odżywcze i związki rozpuszczalne w tłuszczach. Z transportu komórkowego opartego na transporcie aktywnym z udziałem integralnych białek błonowych korzystają natomiast peptydy, białka regulacyjne, w tym m.in oksytocyna, insulina, somatostatyna, jak również opioidy.

W błonie komórek śródbłonka naczyń krwionośnych tworzących barierę krew-mózg zachodzi ekspresja białek transportowych z rodziny ABC (ATP-binding cassette transporters). Wpływają one na farmakokinetykę wielu leków i ksenobiotyków, będących ich substratami, przez ograniczenie wychwytu przez komórki lub przez zwiększenie ich usuwania z tkanki mózgowej do krwi [1]. Ma to bezpośrednie odzwierciedlenie w farmakodynamice wielu leków w mózgu, a także w całym OUN.

W organizmie człowieka zidentyfikowano około 50 genów kodujących białka ABC. Usystematyzowano je w siedem podrodzin, którym przypisano kolejne litery alfabetu od A do G. Należą tu takie białka jak: P-glikoproteina (P-gp, ABCB1, MDR1), BCRP (ABCG2) oraz białka z rodziny MRP (ABCC). Białka te zawierają domeny transbłonowe (MSD, membrane spanning domain) oraz wewnątrzkomórkowe domeny wiążące nukleotydy (NBD, nucleotide binding domains). Pełnią funkcję transporterów, które – kosztem energii uzyskanej z hydrolizy ATP – aktywnie przenoszą swoje substraty przez błonę. Swoistość substratowa niektórych białek z rodziny ABC, zwanych transporterami wielolekowymi, może być bardzo duża i obejmować wiele niespokrewnionych strukturalnie i funkcjonalnie związków [43].

Do najważniejszych transporterów wielolekowych obecnych w BBB należy P-glikoproteina, której substratami są nie tylko morfina, ale także inne opioidy. Wykazano także ekspresję białek MRP1-6 oraz BCRP [39]. P-gp o ciężarze cząsteczkowym 170 kDa jest najlepiej poznanym transporterem ABC. Występuje w komórkach różnych nabłonków wyspecjalizowanych w funkcji wydzielniczej lub wydalniczej [48]. Jest obecna na wierzchołkowej stronie śródbłonka naczyń włosowatych ośrodkowego układu nerwowego, współtworzących BBB [41]. Takie umiejscowienie umożliwia transport potencjalnie toksycznych substancji z powrotem do krwi, chroniąc przed ich przedostaniem się do centralnego układu nerwowego [13].

P-gp cechuje się niezwykle szeroką swoistością substratową [2]. Mimo wielu badań nad jej substratami, mających na celu określenie zależności struktura-aktywność (SAR, structure-activity relationship), wciąż niewyjaśniony pozostaje szeroki zakres swoistości substratowej tego białka. Wśród charakterystycznych elementów, jakie można wymienić w budowie substratów P-gp, znajdują się: duża liczba wiązań wodorowych, obecność zasadowego atomu azotu w cząsteczce i charakter lipofilowy [34]. Znaczna część substratów P-gp może być wspólna z innym białkiem z grupy transporterów ABC, białkiem BCRP [58]. Stąd też, wiele spośród stosowanych obecnie opioidów może wchodzić w interakcje zarówno z P-gp, jak i BCRP. Inna grupa białek ABC, jaką tworzą transportery MRP przenoszące głównie związki anionowe (np. koniugaty glukuronianowe), może mieć wpływ na farmakodynamikę koniugatów opioidowych transportowanych w OUN [14,60]. Oddziaływanie transporterów ABC z opioidami jest przedmiotem badań w wielu ośrodkach, lecz ze względu na ich szeroką swoistość substratową, interakcje transporterów z wieloma lekami z tej grupy pozostają nieznane.

Obecność P-gp zarówno na szczytowej, jak i przypodstawnej powierzchni komórek śródbłonka naczyń włosowatych mózgu, wskazuje na jej udział nie tylko w usuwaniu, ale i transporcie opioidów do OUN [4]. Jej uszkodzenie zwiększa potencjał przeciwbólowy morfiny, podczas gdy długoterminowe podawanie morfiny powoduje podwyższenie poziomu ekspresji P-gp w mózgu. Sytuacja taka, może być prawdopodobną przyczyną powstawania tolerancji na morfinę ze względu na jej obniżoną zdolność przenikania do mózgu.

Pierwsza hipoteza dotycząca związku między transporterami ABC i „tolerancją” mózgu na leki została zaproponowana podczas próby wyjaśnienia mechanizmu oporności na leki przeciwdrgawkowe występującego w niektórych rodzajach padaczki [70]. W 1993 r. Callahan i Riordan, jako pierwsi odkryli związek między transportem syntetycznych i naturalnych opioidów a P-glikoproteiną w komórkach opornych na leki [9]. Od tego czasu, wiele opioidów zostało zidentyfikowanych jako substraty P-gp (ryc. 1).

Ryc. 1. Udział białek ABC bariery krew-mózg w aktywnym transporcie wybranych substratów z grupy leków opioidowych. Transportery ABC chronią OUN przed wnikaniem aksenobiotyków. Leki są wypompowywane z powrotem do strumienia krwi; BCRP – białko oporności raka piersi; MRP1 – białko związane z opornością wielolekową 1; MRP2 – białko związane z opornością wielolekową 2; MRP3 – białko związane z opornością wielolekową 3; P-gp – P–glikoproteina

Transportery ABC mogą wpływać na stężenie leków i ich metabolitów we krwi, ponieważ białka te ulegają ekspresji w takich narządach jak nerki, jelito czy wątroba [32]. Chociaż izoforma P-gp jest taka sama w całym organizmie, parametry charakteryzujące transport, takie jak KM, czy Vmax mogą się różnić między jedną a drugą tkanką, ponieważ P-gp jest bardzo wrażliwa na zmiany zachodzące w środowisku ją otaczającym, m.in. na skład błony komórkowej, w której jest ulokowana [52].

Transport opioidów, w który są zaangażowane transportery ABC, może również podlegać modulacji poprzez zmiany w aktywności lub syntezie transporterów. Poziom ekspresji białka P-gp może się zmieniać w wyniku inhibicji bądź indukcji ekspresji genu MDR1. Pośrednio na syntezę białka P-gp przez stymulację transkrypcji genu MDR1 mają wpływ czynniki transkrypcyjne wśród których można wymienić: GC, HSF1, AP-1, NF-IL6, NF-Y, EGR1, YB-1 oraz MEF-1 [53] (ryc. 2).

Ryc. 2. Schemat transkrypcji genu MDR1, dojrzewania i transportu P-glikoproteiny do błony komórkowej. Poziom ekspresji genu kodującego P-gp (MDR1) jest regulowany przez czynniki transkrypcyjne. P-gp jest syntezowane na rybosomach przylegających do szorstkiej siateczki śródplazmatycznej i już w czasie syntezy trafia do wnętrza kanałów siateczki. W procesie transportu pęcherzykowego przemieszcza się do aparatu Golgiego. Prekursorową postacią P-gp jest białko pozbawione właściwych funkcji. Aktywna postać białka powstaje w następstwie modyfikacji potranslacyjnych, takich jak glikozylacja oraz fosforylacja i jest transportowana do błony komórkowej. Dojrzała P-gp, kosztem energii uzyskanej z hydrolizy ATP, aktywnie przenosi swoje substraty przez błonę

Podwyższenie poziomu ekspresji P-glikoproteiny jest także wynikiem działania wielu receptorów jądrowych, nazywanych ksenosensorami. Białka te działają jak czynniki transkrypcyjne, których aktywacja zachodzi w odpowiedzi na obecność niektórych leków czy ksenobiotyków. Związanie odpowiedniego liganda do ksenosensora powoduje powstanie aktywnej postaci czynnika transkrypcyjnego i inicjację translacji genu MDR1. Wśród najważniejszych ksenosensorów należy wymienić PXR (pregnane X receptor), RXRα (retinoid xenobiotic receptor α), CAR (constitutive androstane receptor) i SXR (steroid xenobiotic receptor) [3,49].

Zarówno konstytutywny receptor androstanu (CAR), jak i receptor pregnanu X (PXR), biorą udział w regulacji transkrypcji licznych genów zaangażowanych w biotransformację i eliminację ksenobiotyków z organizmu. Są czynnikami transkrypcyjnymi regulującymi ekspresję izoform cytochromu P450, które są odpowiedzialne za metabolizm większości leków stosowanych klinicznie [21]. Ponadto, CAR i PXR są obecne w komórkach śródbłonka naczyń włosowatych mózgu, gdzie wpływają także na poziom ekspresji wielu transporterów z rodziny ABC (ryc. 3). Uważa się, że w niektórych przypadkach wpływ ksenobiotyku na transkrypcję genów (np. MDR1) jest złożony i zależy od jego działania zarówno na receptor CAR jak i PXR.

Ryc. 3. Wpływ ksenobiotyków na ekspresję genów kodujących białka związane z ich metabolizmem i eliminacją z organizmu poprzez szlaki sygnalizacji PXR, RXR i CAR

Ponadto zwiększenie ekspresji genu MDR1 może być modyfikowane za pomocą mechanizmów epigenetycznych, takich jak acetylacja czy zwiększona metylacja histonu 3 [24]. Leki, które aktywują wymienione szlaki, wpływając na wzrost poziomu białka P-gp w BBB, przyczyniają się do obniżenia działania przeciwbólowego opioidów.

Istnieje wiele wyników badań, które potwierdzają, że eliminacja genu kodującego P-gp (knock-out) lub obniżenie poziomu jego ekspresji przez zastosowanie małych interferujących cząstek RNA (siRNA, small interfering RNA), zapobiega rozwojowi tolerancji na przeciwbólowe działanie morfiny [31,72].

Innym mechanizmem, który może odpowiadać za zmniejszenie skuteczności opioidów, może być indukcja ekspresji P-gp przez same opioidy. Taka autoindukcja może wyjaśnić zjawisko tolerancji morfiny, które występuje w leczeniu przewlekłym [31]. Mechanizm ten hipotetycznie może wpływać na jej stężenie w mózgu, a przez to na działanie fizjologiczne endorfin i innych endogennych opioidów będących substratami P-gp [7].

Rola p-glikoproteiny i cytochromu p450 w metabolizmie i farmakokinetyce leków opioidowych

Metabolizm leków opioidowych (ryc. 4) jest procesem złożonym, charakterystycznym dla danego leku. Zachodzi zarówno w przebiegu reakcji katalizowanych przez cytochrom P450, jak i w wyniku sprzęgania tych związków z kwasem glukuronowym i siarkowym [56]. Poszczególne izoformy cytochromu P450 występują w różnych typach tkanek i komórek, a ekspresja ich genów i aktywność, podlega selektywnej regulacji. Istnieje korelacja między swoistością substratową P-gp i izoformy 3A4 cytochromu P450 (CYP3A4) [16,23]. W wielu badaniach klinicznych zaobserwowano istnienie interakcji lek-lek, gdy jednocześnie z inhibitorem P-gp podawano substrat CYP 3A4. Należy podkreślić, że w przeciwieństwie do aktywności rodziny enzymów cytochromu P450, które są zaangażowane tylko w metabolizm leku, P-gp bierze udział także absorpcji, dystrybucji i eliminacji leków [54], a tym samym może wpływać na ich biodostępność [44].

Ryc. 4. Struktura chemiczna omawianych leków opioidowych

W farmakoterapii wymagającej jednoczesnego zastosowania różnych leków, modulacja aktywności transporterów (takich jak P-gp) oraz enzymów z rodziny cytochromu P450 jest jedną z możliwych przyczyn wystąpienia działań niepożądanych. Wśród wspólnych substratów P-gp i enzymu CYP3A4 znajduje się, zaliczany do trzeciego stopnia drabiny analgetycznej, fentanyl. Jest to związek o dużej lipofilowości, który jest metabolizowany przez CYP3A4 do nieaktywnego norfentanylu [36]. Fentanyl, jak również jego syntetyczne pochodne alfentanyl i sulfentanyl są swoistymi agonistami receptorów MOR. Wykazują szybkie i krótkotrwałe działanie przeciwbólowe. Związki te są wykorzystywane głównie w intensywnej opiece medycznej podczas zabiegu chirurgicznego, choć sam fentanyl znajduje również zastosowanie w łagodzeniu bólu przewlekłego [5]. Zastosowanie GF120918, inhibitora transporterów P-gp i BCRP w nieznaczny sposób ogranicza transport fentanylu, alfentanylu i sufentanylu w komórkach linii MDCKII-MDR1 z nasiloną ekspresją białka P-gp [42]. Doustne podanie fentanylu pacjentom, u których aktywność P-gp została zahamowana przez chinidynę, spowodowało wzrost stężenia fentanylu we krwi, co wskazuje, że obecne w jelitach białko P-gp lub inne wrażliwe na działanie chinidyny transportery, wpływają na wchłanianie, biodostępność, a tym samym kliniczne skutki fentanylu podanego doustnie. Aktywność transportera P-gp nie ma istotnego wpływu na transport fentanylu do mózgu, po dożylnym podaniu leku. Potwierdzono to w badaniach dwóch grup pacjentów – grupie, której podano chinidynę i fentanyl oraz grupie, której podano placebo i fentanyl [30].

Innym, dostępnym i stosowanym w polskim lecznictwie opioidem z trzeciego szczebla drabiny analgetycznej jest oksykodon [15]. Lek ten będący, podobnie jak fentanyl, substratem białka P-gp jest metabolizowany do noroksykodonu przez enzym CYP3A4 oraz do oksymorfonu przez enzym CYP2D6. Biodostępność oksykodonu po podaniu doustnym jest duża i wynosi 60-87% [46]. Stosując oksykodon u pacjentów z bólem nowotworowym warto pamiętać, że zarówno oksykodon, jak i fentanyl mogą wpływać na farmakokinetykę leku przeciwnowotworowego – paklitakselu, co potwierdziły wyniki badań na modelach zwierzęcych [22,69]. Fentanyl, hamując aktywność P-gp, wpływał na eliminację paklitakselu z komórek nowotworowych, zwiększając jego hepatotoksyczność [69]. Natomiast oksykodon, przez podwyższenie ekspresji P-gp, doprowadzał do wzmożonego usuwania paklitakselu z komórek, a przez to do zmniejszenia skuteczności terapii [22].

Opioidem stosowanym w zwalczaniu silnego bólu, stanowiącym złoty standard, wobec którego mierzy się działanie innych opioidów podawanych doustnie lub w iniekcjach, jest morfina. Ten prototypowy lek jest również substratem P-gp, a jego transport potwierdzono w eksperymentach z użyciem linii komórkowej MDCK-MDR1, charakteryzującej się ekspresją tego transportera [42]. Siła odpowiedzi pacjenta na działanie przeciwbólowe morfiny może również wynikać z polimorfizmu genu kodującego transporter P-gp. W badaniach 145 pacjentów otrzymujących morfinę wykazano istnienie korelacji między obecnością zmiany typu SNP (single nucleotide polymorphism) w pozycji 3435 tego genu, a intensywnością reakcji pacjenta na podanie leku [10].

W organizmie morfina ulega N-demetylacji w wyniku działania enzymów CYP3A4 i CYP2C8 [51]. Dwa główne metabolity glukuronid-3-morfiny (M3G) oraz w mniejszym stopniu glukuronid-6-morfiny (M6G) (ryc. 5) powstają głównie w wyniku działania enzymu wątrobowego UDP 2B7 glukuronozylotransferazy (UGT2B7) [11]. Na uwagę zasługuje to, że M3G nie wykazuje właściwości przeciwbólowych, podczas gdy M6G jest silnym agonistą receptorów opioidowych. Enzym UGT2B7 jest też obecny w ludzkim mózgu [50], gdzie może w pewnym stopniu metabolizować morfinę [71], co wskazuje, że część przeciwbólowego działania morfiny na OUN jest spowodowana wytwarzaniem M6G in situ.

Ryc. 5. Metabolizm i transport morfiny w wątrobie z udziałem transporterów należących do rodziny białek ABC. M3G – glukuronid-3-morfiny; M6G– glukuronid-6-morfiny; (UGT2B7) – UDP 2B7 glukuronozylotransferaza; CYP3A4 – cytochrom P450 3A4

Hydrofilne metabolity morfiny z trudem przenikają przez BBB i powoli są też usuwane z płynu mózgowo-rdzeniowego. Wyniki badań przeprowadzonych na myszach potwierdziły, że glukuronidy morfiny są substratami transporterów Mrp2 i Mrp3 (białek również należących do rodziny ABC), ale nie transportera P-gp [64]. Obecność Mrp2/Mrp3 wykazano w komórkach wątroby, przy czym udowodniono, że Mrp3 znacznie zwiększa usuwanie glukuronidów morfiny z hepatocytów do krwiobiegu. Brak ekspresji białka Mrp3 zmniejsza stężenie morfiny w osoczu, co pośrednio wpływa też na jej stężenie w mózgu i działanie przeciwbólowe. Niemodyfikowana morfina, choć wykazuje powinowactwo do P-gp, nie jest substratem dla białek Mrp2 i Mrp3 u myszy [60], nie hamuje także aktywności ludzkiego transportera BCRP [12].

Szybko narastająca tolerancja na działanie przeciwbólowe opioidów, jak również objawy toksyczne są wskazaniem do zmiany leku przeciwbólowego. Jednym z analgetyków znajdującym zastosowanie u pacjentów, którzy nie reagują na podawanie dużych dawek innych opioidów, jest metadon. Jest to związek o wysokim stopniu lipofilowości, metabolizowany przez N-demetylację i cyklizację do nieaktywnej postaci 2-etylideno-1,5-dimetylo-3,3-difenylopirolidyny (EDDP) [17]. Wątrobowy i jelitowy metabolizm metadonu zachodzi głównie dzięki aktywności izoformy CYP3A4 cytochromu P450 i niewielkiemu udziałowi izoform CY2B6 i CYP2C19 [18]. Istnieją doniesienia, że farmakokinetyka metadonu może być modulowana przez białko P-gp, ponieważ metadon został zidentyfikowany jako substrat tego transportera [6].

W zwalczaniu bólu nowotworowego o umiarkowanym natężeniu zazwyczaj stosuje się analgetyki z drugiego stopnia drabiny analgetycznej, tzw. słabe opioidy. Oprócz kodeiny, głównym przedstawicielem tej grupy analgetyków jest tramadol. Lek jest metabolizowany w wątrobie i wydalany przez nerki. Nie należy do grupy substratów transportera P-gp. Potwierdzają to wyniki badań transportu dwukierunkowego, z wykorzystaniem linii komórek enterocytopodobnych Caco-2, w których zastosowano inhibitory P-gp, takie jak cyklosporyna i GF120918 [28]. Metabolit tramadolu, O-demetylotramadol, powstający w wyniku aktywności izoformy CYP2D6 cytochromu P450, jest silnym agonistą receptorów opioidowych, podczas gdy sam tramadol wykazuje małe powinowactwo do receptorów opioidowych MOR, DOR i KOR hamuje wychwyt zwrotny serotoniny oraz noradrenaliny [25]. Aktywna postać O-demetylotramadolu, który jak wiadomo wiąże się w swoisty sposób z receptorem MOR około 200 razy silniej niż tramadol, wykazuje przy tym sześciokrotnie silniejsze działanie przeciwbólowe. Dlatego też odgrywa istotną rolę w działaniu przeciwbólowym przez blokadę impulsów nocyceptywnych na poziomie rdzenia [19,61]. Podobnie jak tramadol, również enancjomery O-demetylotramadolu nie należą do grupy substratów białka P-gp [28].

Hydrokodon nie należy do leków stosowanych w Polsce, używany jest w innych krajach europejskich. Jest stosowany jako środek przeciwbólowy lub przeciwkaszlowy; metabolizowany głównie przez izoformę CYP2D6 cytochromu P450 do bardzo silnego opioidu jakim jest hydromorfon [47]. Polimorfizm enzymu CYP2D6 może zmieniać podatność organizmu na działanie analgetyczne hydrokodonu [26]. Analiza farmakokinetyczna hydrokodonu u myszy z niedoborem P-glikoproteiny wskazuje, że jest on substratem transportera P-gp [57].

Przeciwbólowe leki opioidowe, oprócz analgezji, mają wiele działań niepożądanych, wśród których występują zaburzenia czynności przewodu pokarmowego, określane jako poopioidowe zaburzenia jelitowe (opioid-induced bowel dysfunction) [8]. Istotnym problemem pojawiającym się w trakcie terapii, wymienionym wcześniej, oksykodonem są zaparcia. Jedną z możliwości złagodzenia zaburzeń pracy jelit jest jednoczesne zastosowanie oksykodonu z innym lekiem, będącym antagonistą receptora opioidowego, a mianowicie naloksenem [38]. W związku z niemal całkowitą inaktywacją w wątrobie nalokson działa miejscowo, hamując pobudzenie receptorów opioidowych w przewodzie pokarmowym.

Nie tylko nalokson, ale także jego analog naltrekson są antagonistami receptora opioidowego [23]. Są to jedyne leki, które poza wyżej wymienionym zastosowaniem są wykorzystywane w leczeniu przedawkowania/niewłaściwego zastosowania opioidów. Nalokson jest podawany dożylnie, podczas gdy w przybliżeniu dwukrotnie silniejszy naltrekson, jest głównie podawany doustnie w uzależnieniu od alkoholu. Słaba biodostępność dostarczanego doustnie naloksonu skłoniła wiele ośrodków naukowych do badania jego transportu w komórkach Caco-2. Analiza wyników badań wykazała, że ani nalokson, ani naltrekson nie należą do grupy substratów P-gp [45]. Brak udziału tego białka w ich transporcie, potwierdzono także w badaniach z wykorzystaniem komórek linii MDCK-MDR1 nadekspesjonujących P-gp [62]. Wykazano również, że ani nalokson ani naltrekson nie hamują transportu w którym pośredniczą P-gp i/lub BCRP [12].

Podsumowanie

Następstwem długotrwałej terapii opioidami jest obniżenie progu bólowego u chorych oraz rozwój tolerancji na działanie przeciwbólowe leków. Leki opioidowe wykazują istotne różnice w profilu działania, związane m.in. z odmiennymi właściwościami fizykochemicznymi, powinowactwem do różnych receptorów opioidowych, jak również działaniem na inne niż opioidowe receptory. Również wybór drogi podania leku warunkuje wykorzystanie takiego, a nie innego mechanizmu działania opioidu.

Transportery błonowe obecne w BBB należą do czynników sprzyjających rozwojowi tolerancji na działanie opioidów. Istotną rolę transporterów ABC w rozwoju zjawiska tolerancji na przeciwbólowe działanie opioidów potwierdza to, że eliminacja genu kodującego P-gp, a także obniżenie poziomu jego ekspresji, zapobiegają rozwojowi tolerancji na ich przeciwbólowe działanie. Za spadek skuteczności opioidów może również odpowiadać zwiększenie poziomu ekspresji genu kodującego P-gp przez same opioidy (autoindukcja). W polifarmakoterapii transportery z rodziny białek ABC mogą determinować biodostępność, szybkość i kierunek transportu opioidów oraz być przyczyną występowania interakcji między przyjmowanymi lekami.

Autorzy deklarują brak potencjalnych konfliktów interesów.

Pełna treść artykułu