Citocromos P450 y metabolismo de medicamentos, Polimorfismos de …, (Polymorphisms of Cytochromes P450 and Drug Methabolism) - Genes CYP2C9, CYP2C19 y CYP2D6

El sistema citocrómico P450 es una superfamilia de monooxigenasas presente en animales, plantas y procariotes. El genoma humano codifica 57 isoenzimas de esta superfamilia. Estas enzimas están implicadas en la síntesis y el metabolismo de varios tipos de moléculas intracelulares. Participan en la síntesis de moléculas como las hormonas esteroideas, algunos lípidos (colesterol y ácidos grasos), y ácidos para la digestión de grasas (ácidos biliares). Además, estos enzimas metabolizan moléculas externas como los medicamentos administrados. En los mamíferos, estas enzimas se encuentran principalmente en el retículo endoplásmico y en las mitocondrias de las células hepáticas y del intestino delgado, aunque también se encuentran en otras células del organismo. Las enzimas que se hallan en el retículo endoplásmico están destinadas, principalmente, al metabolismo de las moléculas externas, por ejemplo los medicamentos, mientras que las que se encuentran en las mitocondrias participan, generalmente, en la síntesis y metabolismo de sustancias endógenas.

Los polimorfismos genéticos de los genes P450 pueden afectar la función de las enzimas codificadas por ellos, y por lo tanto, estas variaciones genéticas pueden repercutir en la degradación de los medicamentos administrados. Según el gen implicado, y su polimorfismo, los medicamentos pueden metabolizarse de forma escasa (PM: Poor metabolizers), rápida (EM: Extensive metabolizers), o intermedia (IM: Intermediate metabolizers). Cuando un polimorfismo conlleva una metabolización escasa, el medicamento permanece activo más tiempo y se necesita una dosificación menor para obtener el efecto deseado; mientras que si se administra una dosis normal, pueden provocarse efectos colaterales indeseables. Por el contrario, cuando el polimorfismo conlleva una degradación rápida, se requiere una dosis superior para obtener los mismos efectos. Es decir, la duración de la acción de muchos medicamentos depende de su tasa de inactivación por el sistema P450, por lo que la acción protectora de eliminación de sustancias exógenas (medicamentos), por parte de los enzimas citocrómicos P450, no es siempre beneficiosa.  

Cada gen citocrómico P450 se denomina con las siglas CYP, que indica que es parte de la superfamilia de genes P450. Cada una de las subfamilias del gen citocrómico P450 está implicada en la metabolización de un grupo de moléculas. Las principales familias implicadas en la metabolización de moléculas son: CYP1A2, CYP2B6, CYP2C8, CYP2C9, CYP2C19, CYP2D6, CYP2E1 y CYP3A4,5,7. De estos genes, los más implicados en el metabolismo de medicamentos son CYP2C9, CYP2C19 y CYP2D6.

El gen CYP2C9, situado en el brazo largo del cromosoma 10 (10q24) pertenece a la subfamilia CYP2C del sistema oxidasa de función mixta citocromo P-450, por lo que se encuentra activamente implicada en el metabolismo de xenobióticos. De hecho, participa en el metabolismo de algunos grupos de fármacos muy relevantes por su uso clínico, algunos de ellos con un margen terapéutico muy estrecho, entre los que se incluyen el anticoagulante oral acenocumarol (Sintrom), diversos antiinflamatorios no esteroideos (AINEs), hipoglucemiantes como sulfonilurea, fenitoína, warfarina, etc. CYP2C9 cataliza la mayor parte  de estos sustratos a través de reacciones de hidroxilación.

Un elevado porcentaje de la sociedad española es portadora de alteraciones genéticas en el gen que codifica la enzima CYP2C9, de la que se han descrito hasta ahora 25 variantes aunque no todas tienen un efecto relevante sobre la capacidad de metabolizar fármacos. Estas mutaciones consisten en ausencia o duplicación completa del gen y alteraciones de un único nucleótido que pueden causar alteración, reducción, ausencia o incremento de la actividad enzimática. Así pues, estas anomalías genéticas se encuentran asociadas a alteraciones farmacodinámicas, cambios en la respuesta terapéutica y en la aparición de efectos adversos. Dos ejemplos de ello son las variantes de CYP2C9 que predisponen al desarrollo de hemorragias en tratamientos con warfarina o AINEs. Las tres principales variantes alélicas son CYP2C9*1, CYP2C9*2 y CYP2C9*3. La primera de ellas se corresponde a una actividad enzimática del 100% y no se acompaña de alteraciones, es decir, se trata de la variante naturalñ (“wild type”). La segunda variante, CYP2C9*2, tiene una frecuencia en la población del 17% y genera una disminución de la actividad del citocromo debido a una menor interacción con el cofactor. Presenta una eficiencia del 12% respecto a la variante natural no mutada y se produce por una mutación (Arg144Cys o R144C) localizada en el exón 3 del gen CYP2C9. La tercera variante, CYP2C9*3, tiene una frecuencia del 6% en la población y es consecuencia de una mutación (I357L) localizada en el exón 7 del gen CYP2C9. Se caracteriza por provocar una disminución de la actividad enzimática –tiene una eficiencia del 5% respecto a la original- debido a variaciones en el lugar de unión del sustrato.

Por su parte, el gen CYP2C19, situado en el brazo largo del cromosoma 10 (10q24), codifica una enzima de importancia clínica, que metaboliza una amplia variedad de medicamentos de actividad tan variada como anticonvulsivantes, antiulcerosos, antidepresivos, antifúngicos y antipalúdicos. Cuando existen polimorfismos en su gen, provoca un metabolismo escaso (PM) de estos medicamentos. Se han descrito los siguientes alelos: CYP2C19*1A y CYP2C19*1B (alelos salvajes); CYP2C19*2, y CYP2C19*3 con metabolización escasa (PM) (W212X: trp212ter, codón de terminación precoz en nucleótido 636 del exón 4; y posiblemente de otras mutaciones como la C-639G; que deben determinarse por secuenciación). El alelo CYP2C19*4, con un defecto en el codón de iniciación (mutación A-G: met1val), representa un 3% adicional en los alelos defectivos (PM) de la población caucásica. Los alelos CYP2C19*5A (mutación R433W: arg433-trp) y el alelo CYP2C19*5B, también se consideran  metabolizadores deficientes (PM). Todos estos alelos CYP2C19*2, *3, *4, *5A y *5B generan enzimas inactivas, desde el punto de vista de la metabolización de medicamentos.

Por último, el gen CYP2D6, situado en el brazo largo del cromosoma 22 (22q13.1), codifica una enzima con un papel muy destacado en el metabolismo de numerosas drogas de gran importancia clínica, como antidepresivos y antipsicóticos, neurolépticos, algunos antiarrítmicos, β-bloqueantes y opiáceos. De hecho, el 25% de los fármacos pueden servir como sustrato suyo. No obstante, únicamente el 30-60% de los pacientes responden de forma adecuada al tratamiento con antidepresivos, β-bloqueantes, estatinas y antipsicóticos. Por otro lado, las reacciones adversas a los medicamentos son mucho más frecuentes de lo que sería deseable, representando un 7% de las admisiones hospitalarias –esta cifra se incrementa hasta el 30% en casos de ancianos mayores de 70 años- y causan una estimación de 100.000 muertes anuales sólo en Estados Unidos. Estas diferencias en la respuesta a los fármacos se deben, principalmente, a diferencias en la actividad de las enzimas del citocromo P-450 involucradas en el metabolismo de los fármacos.

Se distinguen cuatro fenotipos del enzima CYP2D6 que se corresponden con las más de 80 variantes alélicas del gen CYP2D6 conocidas. Tres de ellos corresponden a fenotipos patológicos: metabolizadores ultrarrápidos, metabolizadores lentos y metabolizadores intermedios. El fenotipo restante, llamado “metabolizadores rápidos” es el que presenta los dos alelos funcionales sin alteraciones, no tiene consecuencias clínicas y la respuesta al medicamento administrado es, en este caso, ordinaria. Las mutaciones registradas que dan lugar a las variantes mencionadas anteriormente son nucleotídicas, inserciones, delecciones y alteraciones del número de copias.

El fenotipo de los “metabolizadores lentos”, presente en el 7-10% de la población, tiene su origen en alteraciones de herencia autosómica recesiva en el gen que codifica a la enzima CYP2D6. Es consecuencia, por tanto, de la presencia de dos alelos defectuosos que dan lugar a una actividad deficiente de CYP2D6. Aquel individuo que los tenga presentará mayor probabilidad de reacción adversa y requerirá habitualmente dosis más reducida. En el caso de los “metabolizadores ultrarrápidos” los efectos fenotípicos son muy similares: ausencia de respuesta al tratamiento e incremento del riesgo de reacción adversa, aunque depende ligeramente de la variante génica de la que se trate. En este caso, estos efectos son como consecuencia de una actividad de CYP2D6 extremadamente alta. De hecho, los mecanismos genéticos que dan lugar a los llamados “metabolizadores ultrarrápidos” son bien distintos a los anteriores. Las mutaciones responsables son duplicaciones génicas, de forma que existen dos o más copias del gen. Esta variante es especialmente frecuente en individuos asiáticos y africanos. En Europa, su incidencia es generalmente inferior, excepto en España e Italia, donde se sitúa en torno al 7-10%. Los “metabolizadores intermedios” son consecuencia de la presencia de un alelo defectuoso o dos alelos parcialmente defectuosos. Las implicaciones clínicas en estos casos también dependen de la variante, pero generalmente se requieren dosis mayores para conseguir menores efectos.

Pruebas realizadas en IVAMI: en IVAMI realizamos la detección de los polimorfismos de los genes CYP2C9, CYP2C19, y CYP2D6, mediante la amplificación completa por PCR de los exones de cada uno de los genes, y su posterior secuenciación. 

Muestras recomendadas: sangre extraída con EDTA para separación de leucocitos sanguíneos, o tarjeta impregnada con muestra de sangre desecada (IVAMI puede enviar por correo la tarjeta para depositar la muestra de sangre).