Ksenobiotiku metabolisma enzīmu citohroma P450 aktivitātes audzēju šūnu līnijās

Abstract

Jaunu zāļu vielu meklējumi pasaulē notiek ļoti aktīvi. Šobrīd jauno savienojumu īpašību, tai skaitā toksiskuma, izpētei plaši izmanto šūnu līniju modeļus in vitro. Viena no šūnu svarīgākajām sistēmām, kurai ir milzīga ietekme uz jebkura preparāta darbību organismā, ir citohroma P450 sistēma. Tai ir svarīga loma ķīmiskās homeostāzes uzturēšanā organismā gan fozioloģiskos, gan pataloģiskos apstākļos. Citohromi piedalās ļoti daudzu ksenobiotiķu eliminācijā no šūnām. Turklāt, zinot, ka ksenobiotiķu biotransformācijas procesā var veidoties organismam bīstami toksiski metabolīti, zināšanas par citohromu aktivitāti kļūst īpaši svarīgas. Šī darba mērķis ir citohroma P450 sistēmas raksturojums šūnu līniju modeļos, kuri tiek izmantoti jaunu zāļu vielu skrīningā. Tika izpētīta 10 dažādu citohroma P450 izoformu aktivitāte trijās šūnu līnijās: SHSY5Y сilvēka neiroblastomā, HepG2 cilvēka hapatocītu karcinomā, H9C2 žurku embrionālajos mioblastos. Iegūtie rezultāti parādīja, ka hepatocītos, kur notiek visaktīvākie metabolisma procesi, ir aktīvas 8 citohroma izoformas. Bet neiroblastomā un miocītos tikai 6. Augstāko aktivitāti visās šūnu līnijās uzradīja CYP2A6 izoforma, kas katalizē daudzu klīniski nozīmīgu zāļu: antidepresantu, neiroleptiķu, anti-aritmisko preparātu, lipofīlo beta adrenoreceptoru blokatoru un opioīdu metabolismu. Ilgstošas šūnu kultivācijas laikā un šūnu diferenciācijas rezultātā tika novērotas citohromu aktivitātes izmaiņas. Hepatocītu šūnās, kas tika kultivētas 20 pasāžas, samazinājās CYP2D6 un CYP2C19 izoformu aktivitāte un pieauga CYP3A4, CYP2E1 un CYP2B6 aktivitāte. Savukārt, šūnu diferenciācija veicina visu pārbaudīto izoformu aktivitātes pieaugumu, izņemot CYP2D6, kura samazinājās. Neiroblastomas šūnās gan diferenciācija, gan kultivēšanas laiks izsauc CYP2D6, CYP2C19, CYP3A4 un CYP2E1 izoformu aktivitātes pieaugumu. Mioblastos, ilgstošas kultivācijas procesā, nekonstatējām būtiskas citohromu aktivitātes izmaiņas. Ņemot vēra, ka izmaiņas fermentu aktivitātē sasniedza pat 18 reizes, šūnu kultivēšanas ilgums un diferenciācija var ievērojami ietekmēt jauno savienojumu skrīninga rezultātus.

The search for new drug substances is currently very active in the world. At present, in vitro cell lines are widely used as models for exploring the properties of new drug substances, including toxicity. One of the most important cell systems, which has a huge impact on any product in the body, is the cytochrome P450 system. It plays an important role in the maintenance of chemical homeostasis in the body’s physiological and pathological processes. Cytochromes participate in the elimination of a large number of xenobiotics from cells; additionally, knowing that dangerously toxic metabolites may occur in the body during biotransformation of xenobiotics, knowledge of cytochrome activity becomes especially important. The aim of this work is the characterization of the cytochrome P450 system in cell line models used in the screening of new drug substances. Ten different cytochrome P450 isoforms in three cell lines were studied: SHSY5Y human neuroblastoma, HepG2 human hepatocyte carcinoma, H9C2 embryonal rat myoblast. The results showed that the hepatocytes, in which the most active metabolic processes occur, contain 8 active cytochrome isoforms, while the neuroblastoma and myocyte lines contain only 6. Highest activity in all cell lines was shown by the CYP2A6 isoform, which catalyzes many clinically significant drugs: antidepressants, neuroleptics, anti-arrhythmic preparation of lipophilic beta-blockers and the opioid metabolism. Cytochrome activity changes were observed during prolonged cell cultivation time as a result of cell differentiation. Hepatocyte cells, which were cultured in 20 passages, decreased in CYP2D6 and CYP2C19 isozyme activity and increased in CYP3A4, CYP2E1 and CYP2B6 activity. However, cell differentiation promotes an increase the activity of all tested isoforms, with the exception of CYP2D6, which decreases. Differentiation and the cultivation time of neuroblastoma cells caused CYP2D6, CYP2C19, CYP3A4 and CYP2E1 isoform activity. Significant changes in the cytochrome activity of myoblasts in long-term cultivation process were not observed. Taking into account that changes in enzyme activity reached up to 18 times, the duration of cell culture and differentiation can significantly affect the screening results of new compounds.