Genetic predictors of theophylline efficacy and safety in children with bronchial asthma

Full Text

Лечение бронхиальной астмы остаётся одной из наиболее актуальных проблем педиатрии. По данным эпидемиологических исследований последних лет, этим заболеванием страдают от 5 до 10% детей [3, 5]. Несмотря на произошедшие за последние годы существенные изменения и дополнения нормативных документов, вопросы мониторирования эффективности и безопасности фармакотерапии бронхиальной астмы, профилактики побочных эффектов применяемых лекарственных средств на сегодняшний день, на наш взгляд, освещены недостаточно. Длительная базисная фармакотерапия бронхиальной астмы и лечение, направленное на купирование развившихся симптомов бронхообструкции, предполагает использование препаратов с узким коридором безопасности, таких как теофиллин. Пролонгированные препараты теофиллина применяют в комплексе противовоспалительной терапии для предупреждения приступов, особенно ночных. В ступенчатой терапии бронхиальной астмы их рассматривают как дополнение к ингаляционным глюкокортикоидам при среднетяжёлом и тяжёлом течении заболевания, при их недостаточной эффективности [3]. Короткодействующие препараты продолжают использовать в целях купирования симптомов бронхиальной астмы у больных с тяжёлыми формами, а также резистентных к терапии β2-агонистами [3, 11, 12]. Метилксантины метаболизируются при участии изоферментов CYP1A2 и CYP3A4 цитохрома Р 450 печени [2, 6]. Показано, что клиренс теофиллина достоверно меньше у носителей аллельного варианта G2964A CYP1A2, с генотипами GA или АА, ассоциированными с медленной скоростью метаболизма лекарственных средств-субстратов [6, 10]. Доказано влияние полиморфизма гена CYP1A2 на метаболизм теофиллина и формирование хронической обструктивной болезни лёгких [13, 14]. Существуют работы по изучению полиморфизма гена CYP1A2 в популяции в зависимости от этнической принадлежности [1, 4, 7-9]. В доступной литературе сведений, касающихся широкого освещения вопросов популяционного изучения полиморфизма CYP1А2 у детей различных этнических групп в Российской Федерации (РФ), мы не встретили. Недостаточно изучена фенотипическая активность изофермента CYP3A4 в зависимости от возраста и пола ребёнка. На наш взгляд, изучение особенностей распределения полиморфных генотипов CYP1А2 у детей различных этнических групп в совокупности с изучением фенотипической активности CYP3A4 в зависимости от возраста и пола может в дальнейшем позволить оптимизировать фармакотерапию бронхиальной астмы, уменьшить количество побочных эффектов и перевести фармакотерапию астмы метилксантинами (теофиллинами) в разряд управляемых и предсказуемых процессов. Цель исследования - изучить популяционную частоту генотипов CYP1А2 по полиморфному маркёру С734A у детей разных этнических групп, оценить фенотипическую активность изофермента CYP3A4 в зависимости от возраста и пола для дальнейшей разработки мероприятий по повышению безопасности фармакотерапии препаратами теофиллина у детей с бронхиальной астмой. Работа выполнена в рамках реализации гранта Президента РФ по государственной поддержке молодых учёных-кандидатов наук за проект «Разработка алгоритмов персонализированной фармакотерапии в педиатрии на примере Астраханского региона» (МК-1767.2011.7). Исследование осуществлялось в два этапа. На первом этапе изучали популяционную частоту полиморфных генотипов CYP1А2, предполагающих различную скорость метаболизма лекарственных средств-субстратов изофермента CYP1А2. На втором этапе оценивали фенотипическую активность изофермента CYP3A4 в зависимости от возраста и пола ребёнка. В генотипическое исследование вошли 250 здоровых детей в возрасте от 1 года до 18 лет, принадлежащих к различным этническим группам: русские, калмыки, ингуши, чеченцы, татары. В каждую этническую группу были отобраны по 50 человек. Обследование проводили после ознакомления испытуемых с целями и задачами исследования, при добровольном согласии. Исследование одобрено Этическим комитетом ГБОУ ВПО Астраханской государственной медицинской академии Минздравсоцразвития России (протокол №10 от 12.11.2010). При формировании этнических групп в исследование не вошли лица, рождённые от смешанных браков, и близкие родственники в пределах одной семьи (братья и сёстры). В качестве биологического материала использовали цельную кровь, полученную из кубитальной вены. Определение полиморфизма CYP1А2 осуществляли методом полимеразной цепной реакции, предварительно выделив дезоксирибонуклеиновую кислоту из образцов крови, в лаборатории научно-исследовательского института акушерства и гинекологии им. Д.О. Отта Северо-Западного отделения РАМН (Санкт-Петербург). Статистическую обработку результатов осуществляли методами непараметрической статистики с использованием программы GraphPad. Для изучения распределения частот полиморфизма CYP1А2 использовали критерий χ2 (уравнение Пирсона с поправкой Йетса) и метод Фишера. Для изучения равновесного распределения частот генотипов CYP1А2 в исследуемых этнических группах применяли формулу Харди-Вайнберга. Соответствие уравнению Харди-Вайнберга считали достоверным при p >0,05. Оценку активности изофермента CYP3A4 цитохрома Р 450 печени осуществляли путём вычисления отношения количества 6-β-гидроксикортизола к кортизолу мочи. Содержание кортизола и его метаболита 6-β-гидроксикортизола в моче определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии у 50 соматически здоровых детей, отобранных методом случайной выборки из 250 участников исследования. Возраст отобранных детей составлял от 1 года до 17 лет, среди них 19 девочек и 31 мальчик. Статистическую обработку результатов осуществляли методами параметрической статистики с определением критерия Стьюдента. Различия считали репрезентативными при p <0,05. При изучении равновесного распределения частот изучаемых генотипов по полиморфному маркёру было установлено, что группа исследования (n=250) соответствует равновесию Харди-Вайнберга (p >0,05). Это позволяет сделать вывод о репрезентативности выборки и достоверности полученных результатов. При изучении частот распределения генотипов CYP1А2 по полиморфному маркёру С734A (табл. 1) была выявлена высокая частота генотипов СА и АА, предполагающих медленный метаболизм лекарственных средств-субстратов изофермента CYP1А2 во всех изучаемых этнических группах (от 48 до 64%). С наибольшей частотой генотипы, ассоциированные с медленным метаболизмом, присутствовали у детей русской и чеченской национальностей - 64 и 58% соответственно. Следовательно, практически каждый второй ребенок, по результатам нашего исследования, находится в группе риска по формированию нежелательных побочных эффектов теофиллинов, связанных с замедленной биотрансформацией и кумуляцией препаратов. Разница в частотах распределения генотипов, ассоциированных как с быстрым, так и с медленным метаболизмом лекарственных средств-субстратов изофермента CYP1А2, во всех изучаемых этнических группах оказалась статистически недостоверной, что свидетельствует о целесообразности индивидуального генотипирования при длительной базисной фармакотерапии бронхиальной астмы пролонгированными метилксантинами. При изучении фенотипической активности CYP3A4 нами выявлены следующие особенности. Наименьшая активность по соотношению 6-β-гидроксикортизол/кортизол мочи обнаружена в группе детей от 1 года до 3 лет (5,67±0,59), что свидетельствует о необходимости осторожного назначения теофиллина в данной возрастной группе. В дальнейшем отмечено увеличение данного показателя в группе детей от 4 до 9 лет до 9,27±0,63 (р <0,001 по сравнению с детьми от 1-3 лет). В старшей возрастной группе от 10 до 17 лет данный показатель был ниже, чем у детей 4-9 лет (5,87±1,25, р <0,05), что, по-видимому, можно объяснить различной фенотипической активностью CYP3A4 в различные возрастные периоды. Можно предположить, что наиболее «безопасен» в плане метаболизма теофиллинов период от 4 до 9 лет, когда активность изофермента CYP3A4 максимальна (табл. 2). При сравнении показателей активности CYP3A4 в зависимости от пола в каждой возрастной группе (табл. 3) оказалось, что наименьшая активность изофермента CYP3A4 выявлена у девочек в возрасте 1-3 лет, соотношение 6-β-гидроксикортизол/кортизол составило 4,97±0,84. В возрастном периоде от 4 до 9 лет данный показатель был максимальным и составлял 10,24±2,17 (разница статистически достоверна, р <0,05). В возрасте от 10 до 17 лет показатель фенотипической активности изофермента CYP3A4 у девочек составлял 9,97±3,24. Следовательно, наиболее уязвимы в плане возникновения нежелательных побочных реакций, по данным нашего исследования, девочки в возрасте 1-3 лет. Активность CYP3A4 у мальчиков в зависимости от возраста менялась противоположно смене активности CYP3A4 у девочек. Максимальная активность в нашем исследовании была выявлена в возрасте 1-3 лет с дальнейшим некоторым уменьшением к 4-9 годам. В возрасте 10-17 лет активность CYP3A4 у детей мужского пола практически не менялась (см. табл. 3). ВЫВОДЫ 1. Результаты провёденного нами исследования свидетельствуют о высокой частоте в популяции детей различных этнических групп, проживающих на территории Астраханского региона, генотипов, предполагающих медленный метаболизм лекарственных средств-субстратов CYP1A2, в том числе и теофиллина. 2. Практически каждый второй ребенок может иметь генотип, ассоциированный с медленной скоростью биотрансформации лекарственных средств-субстратов CYP1A2, что, по-видимому, свидетельствует о важности генотипирования CYP1A2 детей, больных бронхиальной астмой, рефрактерных к лечению β-миметиками короткого и пролонгированного действия и нуждающихся в терапии теофиллинами, для повышения безопасности фармакотерапии и профилактики нежелательных побочных эффектов. 3. Изучение фенотипической активности CYP3A4 в зависимости от пола и возраста показало наличие статистически достоверной вариабельности активности изофермента, что также необходимо учитывать при формировании дозового режима назначения препаратов с узким диапазоном безопасности. Таблица 1 Частоты генотипов CYP1A2 (по полиморфному маркёру С734A) у детей различных этнических групп Изофермент цитохрома Р 450 Генотипы Этнические группы Русские (n=50) Татары (n=50) Калмыки (n=50) Чеченцы (n=50) Ингуши (n=50) CYP1A2 (по полиморфному маркёру С734A) СС 18 (36%) 24 (49%) 26 (51%) 21 (42%) 26 (52%) СA+AA 32 (64%) 26 (51%) 24 (49%) 29 (58%) 24 (48%) Таблица 2 Содержание кортизола, 6-β-гидроксикортизола и соотношение 6-β-гидроксикортизол/кортизол в моче у детей в различные возрастные периоды Показатели Возрастные периоды, годы 1-3 (n=18) 4-9 (n=21) 10-17 (n=11) 6-β-Гидроксикортизол, мкг/мл 161,58±19,51 165,53±31,91 172,28±29,57 Кортизол, мкг/мл 31,18±2,73 29,18±3,99 25,17±3,98 6-β-Гидроксикортизол/кортизол 5,67±0,59 9,27±0,63* 5,87±1,25** Примечание: *p <0,001 по сравнению с группой 1-3 лет; **p <0,05 по сравнению с группой 4-9 лет. Таблица 3 Содержание кортизола, 6-β-гидроксикортизола и соотношение 6-β-гидроксикортизол/кортизол мочи у детей в различные возрастные периоды в зависимости от пола ребёнка Показатели Возрастные периоды, годы 1-3 4-9 10-17 Девочки 6-β-Гидроксикортизол, мкг/мл 156,15±31,49 (n=9) 191,7±26,21 (n=10) 163,98±29,39 (n=6) Кортизол, мкг/мл 31,48±1,87 (n=9) 22,89±5,89 (n=10) 20,17±3,82 (n=6) 6-β-Гидроксикортизол/кортизол 4,97±0,84 10,24±2,17* 9,97±3,24 Мальчики 6-β-Гидроксикортизол, мкг/мл 163,06±23,41 (n=9) 152,97±27,22 (n=11) 178,27±23,49 (n=5) Кортизол, мкг/мл 26,12±4,08 (n=9) 26,49±3,45 (n=11) 29,56±3,41 (n=5) 6-β-Гидроксикортизол/кортизол 6,58±0,70 6,22±1,36 5,87±1,19 Примечание: *p <0,05 по сравнению с группой девочек 1-3 лет.

About the authors

B I Kantemirova

Astrakhan State Medical University, Astrakhan, Russia

A K Starodubtsev

First Moscow State Medical University named after I.M. Sechenov, Moscow, Russia

D A Sychev

First Moscow State Medical University named after I.M. Sechenov, Moscow, Russia

V I Griganov

Astrakhan State Medical University, Astrakhan, Russia

References

Supplementary files