Enfermedades del Aparato Digestivo

Volumen 2 - Número 2 ABRIL - JUNIO 1999

EL CITOCROMO P450 Y SU ROL EN LA HEPATOTOXICIDAD INDUCIDA POR LAS DROGAS. Dr. Hugo Chilo Nuñez. Médico Gastroenterólogo. Clínica Vitarte.

La mayoría de agentes farmacológicos lleva a cabo la biotransformación o detoxificación en el hígado. Aunque el metabolismo de las drogas generalmente resulta en productos inactivos, la detoxificación usando el sistema del citocromo P450 puede dar lugar a metabolitos activos y potencialmente tóxicos.

Las Familias de las Enzimas del Citocromo P450 Las familias de estas enzimas son designadas por las letras CYP, seguidas por un número del 1 al 10. Las subfamilias se distinguen por una letra pequeña que sigue al número, y a veces por un número adicional.

Algunas drogas potencialmente hepatotóxicas que son metabolizadas por el sistema del citocromo P450: Acetaminofén Amiodarona Amitriptilina Carbamacepina Clorpromazina Ciclofosfamida Dapsona Diazepan Isoniazida Acido valpróico

Lovastatin Perhexilina Perfenacina Fenacetina Fenobarbital Diclofenaco Dietilestilbestrol Eritromicina Etanol

Hay 27 familias de genes responsables de las enzimas del citocromo P450. Las enzimas del citocromo P450 tienen dos componentes proteicos mayores: una hemoproteína que contiene hierro, y la otra es una flavoproteica, ésta última es responsable de la transferencia de electrones del NADPH al complejo substrato del citocromo P450. El sitio de ligazón de las drogas sobre la molécula del citocromo P450, está localizado próximo al hierro del hem.

Etinilestradiol Etopósido Halotano Imipramina Fenitoína Piroxican Tamoxifeno Tolbutamida Trimetadiona

La subfamilia del CYP3a es responsable del metabolismo de una gran variedad de agentes farmacológicos. Entre los substratos tenemos: la amiodarona, la carbamazepina, la cisaprida, la ciclosporina, la eritromicina, la lidocaína, la warfarina, la cocaína, el cortisol, la dapsona, la dexametasona, el diltiazen, la imipramina, el lobastatin, la nifedipina, la progesterona, el tacrolimus, el tamoxifeno, la testosterona, el ácido valpróico, el verapamilo y la vincristina. Además la CYP3a es la isoforma que está frecuentemente sujeta a la inhibición e inducción de las drogas, y así se involucra con muchas interacciones droga-droga.

La mayoría de sustancias metabolizadas por el hígado son lipofílicas o insolubles en el agua. El metabolismo enzimático de la detoxificación, convierte las drogas y otros xenobióticos (sustancias extrañas relacionadas a la vida) en metabolitos solubles, los cuales son fácilmente excretados por el riñón. Clasificación de los procesos de detoxificación de las drogas Reacciones de Fase I. Involucran al sistema del citocromo P450, e incluyen la oxidación, la hidrólisis ó la reducción de las drogas. Se lleva a cabo en el retículo endoplásmico.

Mecanismos de toxicidad de las drogas relacionados al sistema del citocromo P450.

Reacciones de Fase II. Intervienen las reacciones de conjugación con el ácido glucurónico, la sulfatación, la acetilación, la conjugación con el glutatión ó los grupos metilos. Se lleva a cabo en el citoplasma de los hepatocitos, y generalmente resulta en la producción de sustancias no tóxicas y fácilmente excretables.

Hay 3 mecanismos principales por los cuales la toxicidad de la droga puede desarrollar, como resultado del involucramiento del citocromo P450. El primer mecanismo produce la acumulación de cantidades excesivas de droga no metabolizada, la cual es causada por la disminución de la actividad del CYP,que ge34

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neralmente se debe a la inhibición del CYP por las drogas. Para que se manifieste la toxicidad se requiere: a) La droga “madre” debe tener un índice terapéutico bajo (el nivel de la droga que produce el efecto deseado, está cerca del nivel que produce el efecto adverso). b) La droga madre de por sí o intrínsicamente tiene potencial tóxico. c) La actividad del P450 debe ser significativamente más baja que lo normal. d) La droga “madre” no es metabolizada a productos inactivos, por otros miembros de la familia P450. e) La droga madre no es metabolizada por otros sistemas enzimáticos. El segundo mecanismo para el desarrollo de toxicidad involucra a los metabolitos con radicales libres ó electrofílicos, que resultan de la puesta en actividad del citocromo P450. Estos metabolitos son químicamente reactivos y tóxicos a las membranas de las células y otros componentes celulares. El tercer mecanismo implica la producción de autoanticuerpos.

tóxicos, producidos por el citocromo P450. El protector principal es el glutatión, el cual se combina con sustancias electrofílicas. Otras sustancias protectoras incluyen al tocoferol (vitamina E), y el ácido ascórbico. Otros caminos de protección contra los metabolitos tóxicos del P450 incluyen: a) La inhibición de la actividad del P450 por medio de las drogas, tal es el caso de la cimetidina. b) La inducción de las enzimas de la fase II, éstas últimas actúan rápidamente. c) Metabolitos generados por el P450 y que actúan como inhibidores del P450. La eritromicina es un ejemplo del último mecanismo, por cuanto es capaz de inactivar a la CYP3a, la cual metaboliza la eritromicina. Así la eritromicina prolonga su propia duración de acción, y la de otras drogas que utilizan la CYP3a. Metabolitos que actúan como haptenos para iniciar la producción de autoanticuerpos, y una respuesta inmune.

Producción de metabolitos eletrofílicos por el citocromo P450

Ha sido establecido que las drogas pueden causar hepatotoxicidad, debido a que sus metabolitos actúan como sustancias antigénicas, al unirse covalentemente a las proteínas tisulares. Tales metabolitos son producidos casi exclusivamente por el sistema del citocromo P450. Así pueden actuar el halotano, la hidralacina, y el etanol. Los anticuerpos resultantes pueden reaccionar contra los antígenos de las membranas, causando daño de las membranas y muerte celular.

Los metabolitos electrofílicos del citocromo P450 incluyen las quinonas y los epóxidos. Estos compuestos electrofílicos se combinan con grupos sulfhidrilos (SH) a nivel del citosol ó proteínas de membrana, con el glutatión, y las enzimas que contienen grupos sulfhidrilos. El acetaminofen da origen a productos metabólicos electrofílicos. Otro blanco importante de los metabolitos electrofílicos es el ADN, lo cual puede producir carcinogénesis. La carcinogénesis hepática del tamoxifeno y las aflatoxinas sería explicada por dicho mecanismo de daño del ADN.

Factores que Influencian la Actividad de las Enzimas del Citocromo P450 del Hígado. 1.- Los factores genéticos. 2.- La edad. 3.- La nutrición, la dieta, y los factores ambientales. 4.- La enfermedad hepática. 5.- Los inhibidores y los inductores del citocromo P450.

Producción de metabolitos con radicales libres por el citocromo P450 La formación de radicales libres es más prominente cuando hay carencia de oxígeno. El tetracloruro de carbono se metaboliza por el citocromo P450, el cual transfiere un electrón al compuesto “madre”, produciéndose radicales libres altamente reactivos.

Los Factores Genéticos Algunos pacientes tienen una actividad heredada baja del P450, lo cual resulta en niveles altos de droga no metabolizada. Así se han demostrado niveles sanguíneos incrementados de antidepresivos, debrisoquín, antiarrítmicos, y neurolépticos.

Mecanismos protectores contra los metabolitos tóxicos El cuerpo contiene varias sustancias que son capaces de proteger contra los metabolitos 35

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Se ha propuesto que la gran variación de la respuesta a las drogas ó xenobióticos en las personas, es debida a las variaciones genéticas de las enzimas del citocromo P450.

do la malnutrición calórica-proteica ó Kwashiorkor está presente, la inhibición de la enzimas del P450 ocurre. Los pesticidas y los bifenoles policlorinados pueden alterar la expresión de las enzimas del citocromo P450. El jugo de uva produce inhibición del P450, y los vegetales crucíferos producen la inducción del P450. La exposición al tabaco ó al alcohol produce la inducción del P450.

Ya se mencionó a la subfamilia CYP3a, ahora mencionaremos otras subfamilias del P450 y sus substratos respectivos: • CYP1a2: Se encarga de metabolizar la amitriptilina, la cafeína, el haloperidol, la teofilina, y el tacrine. • CYP2b6: Metaboliza la ciclofosfamida. • CYP2c: Metaboliza la carbamazepina, la ciclofosfamida, el diazepan, el ibuprofeno, el naproxeno, el omeprazol, la fenitoína, el propanolol, y la tolbutamida. • CYP2d6: Metaboliza la amitriptilina, la clorpromazina, la codeína, el dextrometorfano, el encinide, el haloperidol, la nortriptilina, el propanolol, el timolol, y el verapamilo. • CYP2e: Metaboliza el acetaminofen, el etanol, y el halotano.

La Enfermedad Hepática Cuando una subfamilia de las enzimas P450 está reducida, metabolitos diferentes podrían ser producidos por otras enzimas P450, y estos metabolitos pueden ser tóxicos. Aún en la enfermedad hepática severa, la actividad de las enzimas de la fase II no suele variar, aunque rara vez se eleva. En la enfermedad hepática severa, el metabolismo del P450 frente a las benzodiazepinas y meperidina está reducido grandemente, mientras que la actividad de las enzimas de la fase II no se afecta.

La Edad En la vejez se ha demostrado un riesgo particular de toxicidad por las drogas, en parte debido al metabolismo disminuido de las drogas. Se sabe que con el incremento de la edad hay una disminución en la actividad del P450. La reducción en la tasa del metabolismo de las drogas, puede ocurrir debido al flujo sanguíneo disminuido al hígado. Así las drogas tales como el verapamilo, la nifedipina, la lidocaína y el propanolol tienen el potencial de reducir las tasas de los metabolitos del P450. Las enzimas de la fase II no se alteran significativamente con el envejecimiento.

En general los pacientes con enfermedad hepática crónica son propensos a las reaccciones adversas a las drogas ó xenobióticos. La reducción de la dosis y el monitoreo cercano es importante en estos pacientes. Los Inhibidores y los Inductores del Citocromo P450. Muchas drogas (la cimetidina y la eritromicina) ó alimentos (el jugo de uva) se conocen que inhiben a las enzimas P450. Esas sustancias tienen el potencial de incrementar el efecto de una droga que es inactivada por el P450.

La Nutrición, la Dieta, y los Factores Ambientales.

El alcohol, el tabaco, los vegetales crucíferos, y los barbitúricos son inductores del P450. La hepatotoxicidad secundaria a la ingesta del alcohol puede ser causada en parte por el efecto inductor del P450, lo cual acelera el metabolismo y la producción excesiva de radicales libres de acetaldehido. Cada una de las drogas que induce el P450 es potencialmente capaz de incrementar su propia toxicidad, y la toxicidad de otra droga que se use concomitantemente. Así la inducción del P450 en pacientes que son acetiladores lentos de la isoniacida, los cuales tienen el metabolismo de la fase II disminuido y

Éstos son factores importantes que determinan los niveles de sustancias protectoras que posee cada persona. En la inanición ó en el alcoholismo crónico los niveles del glutatión, el tocoferol y la vitamina C pueden estar reducidos, lo cual resulta en un grado disminuido de protección, contra las drogas o xenobióticos que utilizan dichas sustancias para ser inactivadas. Las dietas con alto contenido proteico activan a las enzimas del citocromo P450. Cuan36

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ronización, sulfatación y del uso del glutatión, lo cual ocasionaría la acumulación del metabolito tóxico NAPQI. La muerte por sobresosis de acetaminofen puede ser prevenida si la N-acetilcisteína es administrada dentro de las 10 horas de ingerida la droga.

propensión a la saturación de las enzimas de la fase II, son proclives a la inhabilidad para desactivar los metabolitos tóxicos producidos por la inducción del P450. La clorpromazina se metaboliza en el hígado y forma 175 metabolitos. Los metabolitos reactivos, formados por oxidación del compuesto madre, son responsables de la toxicidad. Si las reacciones de la fase II disminuyen y se combinan con la inducción de la CYP2d6, se puede generar potenciación de la toxicidad de la clorpromazina, la cual se caracteriza por la colestasis, que es causada por la alteración de la membrana hepatobiliar y la excreción disminuida de los ácidos biliares.

El ácido valpróico es un anticonvulsivante que ha producido más de 100 muertes, debido a la hepatotoxicidad. La hepatotoxina probable es el metabolito 4-ene-del ácido valpróico, el cual es inducido por el fenobarbital. El tacrine que fue probado en el tratamiento de la enfermedad de Alzheimer, demostró que poseía metabolitos activos citotóxicos, y que el nivel de la CYP1a2 activada en el hígado de los pacientes, se correlacionaba con el grado de hepatotoxicidad inducida por la droga.

Normalmente más del 90% del acetaminofen se glucuroniza y sulfata (detoxifica), a través de las enzimas de la fase II. Sólo una proporción pequeña de la droga madre se convierte en el metabolito activo N-acetil-p-benzoquinoneimina (NAPQI), debido a la activación de las familias CYP1,CYP2 y CYP3. Entonces el NAPQI es detoxificado al combinarse con glutatión, formándose un conjugado tio-éter inactivo. Pero, si se produce una sobrecarga o ingesta exagerada de acetaminofen, podría generarse una saturación de la capacidad de glucu-

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