formación continuada farmacogenética, herramienta para la terapia

FORMACIÓN CONTINUADA
PARA FARMACÉUTICOS DE HOSPITAL V
1.6
FARMACOGENÉTICA, HERRAMIENTA
PARA LA TERAPIA INDIVIDUALIZADA
DE LOS PACIENTES.
Julio Benítez Rodríguez
Facultad de Medicina y Hospital Universitario
Infanta Cristina. Universidad de Extremadura. (Badajoz).
SUMARIO 1.6
1. INTRODUCCIÓN
2. FARMACOGENÉTICA DE LOS
TRANSPORTADORES DE FÁRMACO
• La glicoproteina P (P-gp)
• Transportador MRP2
• Transportadores OATP y OAT
3. FARMACOGENÉTICA DE LAS
ENZIMAS METABOLIZADORAS
DE FÁRMACOS: ENZIMAS DE FASE I
• CYP3A
• CYP2D6
• CYP1A2
• CYP2C9
• CYP2C8
• CYP2C19
• CYP2A6
• CYP2E1
4. FARMACOGENÉTICA DE LAS
ENZIMAS METABOLIZADORAS
DE FÁRMACOS: ENZIMAS DE FASE II
• Glutation-S-transferasas
• N-acetil transferasas
• UDP- glucuroniltransferasas
• Epóxido hidrolasa
• Sulfotransferasas
5. FARMACOGENÉTICA DE LOS
RECEPTORES Y EFECTORES
• Polimorfismos de receptores
y psicofármacos
• Polimorfismos de los receptores
adrenérgicos
• Polimorfismos en moléculas
efectoras
6. EL POLIMORFISMO DE TPMT
7. PERSPECTIVAS Y CONCLUSIONES
8. BIBLIOGRAFÍA
1. INTRODUCCIÓN
De todos es conocido que la edad, la
dieta o el estado general de una persona
puede tener influencia en como responde
a una medicación concreta. Sin embargo,
otro factor importante que puede determinar esta respuesta son los genes, así como
la interacción de estos entre si y con diversos factores ambientales. El estudio de
cómo las personas responden de manera
diferente a los fármacos dependiendo de
su genes es lo que llamamos farmacogenética. Conviene distinguir la farmacogenética de la farmacogenómica, que estudiaría las bases moleculares y genéticas de
las enfermedades para encontrar nuevas
dianas terapéuticas. Naturalmente, la farmacogenómica es bastante mas compleja,
ya que las bases moleculares y genéticas
de las enfermedades humanas son todavía
poco conocidas y la mayoría de ellas vienen
determinadas por la interacción de mas
de un gen (muchas veces por un número
importante de ellos) con diversos factores
ambientales. En el presente trabajo vamos
a centrarnos en la farmacogenética.
Aunque el auge de esta ciencia es relativamente reciente, ya en los años cincuenta
se atisbaron las primeras asociaciones farmacogenéticas, se descubrió que ciertos
efectos adversos graves que aparecían en
pacientes sometidos a tratamientos con
primaquina, succinilcolina e isoniazida
eran debidos a deficiencias en las enzimas
gluocosa-6-fosfato deshidrogenasa, colinesterasa y N-acetil transferasa, respectivamente (1,2). En las décadas siguientes
se han identificado numerosas variantes
en las secuencias de ADN que son responsables de provocar respuestas farmacológicas diferentes a las esperadas.
El rápido despegue de la farmacogenética está en relación directa con el hecho
de que recientemente se haya completado
el estudio de la secuencia del genoma humano, y el descubrimiento de que aproximadamente el 0.1% de la misma es polimórfica, es decir, que presenta diferencias
interindividuales que se pueden dividir en
distintos grupos.
El objetivo de la farmacogenética en
los próximos años sería determinar las
consecuencias clínicas de los cerca de
3 millones de SNPs identificados (Single
Nucleotide Polymorphisms, polimorfismos
debidos al cambio de un solo nucleótido
que pueden generar o no cambios en la
secuencia proteica).
En los estudios farmacogenéticos existen dos escenarios posibles: El primero, y
con mucho el más frecuente, comprende la
existencia de variantes alélicas frecuentes
(frecuencia > 10%) con un impacto bajo o
inapreciable en la respuesta farmacológica, ni siquiera en combinación con otros
SNPs, los llamados haplotipos. Estos casos no tienen mayor relevancia a la hora de
predecir la respuesta de un paciente a un
fármaco determinado. El segundo escenario, y que en comparación presenta un número de ejemplos mucho menor, contempla la aparición de variantes genéticas que
alteran dramáticamente la expresión o la
actividad de una proteína. Estas variantes
sí que pueden tener una importancia clínica elevada y pueden ser utilizadas para
predecir, al menos en parte, la respuesta
farmacológica.
Desde la disciplina de la farmacología,
los fármacos se tratan desde dos perspectivas: una perspectiva farmacodinámica,
149
que en resumen puede verse como lo que
el fármaco le hace al cuerpo, y otra farmacocinética, que sería lo que el cuerpo hace
al fármaco. Estos dos campos son objeto
de investigación por parte de la farmacogenética. Las enzimas metabolizadoras de
fármacos y los transportadores influyen
frecuentemente en la farmacocinética,
mientras que las proteínas implicadas en
mediar los efectos del fármaco como pueden ser los receptores, los transportadores
de neurotransmisores u hormonas, o los
canales iónicos de las membranas celulares contribuyen directamente a la variabilidad interindividual en la eficacia o toxicidad del fármaco (farmacodinamia).
En las próximas páginas resumiremos
los hallazgos más significativos en cuanto
a los polimorfismos en los genes que in-
tervienen en estos procesos, ya sean enzimas que intervengan en el metabolismo de
fármacos, transportadores o receptores,
poniendo un énfasis especial en aquellos
estudios que impliquen mayor relevancia
clínica.
La glicoproteína P (P-gp):
La P-gp es el producto del llamado gen de
resistencia a fármacos (multidrug resistence,
MDR1 o ABCB1, su denominación actual). Este
transportador pertenece a la superfamilia de
transportadores ABC (ATP binding cassette), y
su función es la expulsión de sustancias del interior de las células hacia el exterior, ejerciendo
un papel fisiológico protector contra sustancias
o metabolitos tóxicos. Esta glicoproteína se expresa en múltiples tejidos: intestino delgado,
células del tubo proximal en los riñones, barrera
hematoencefálica, placenta, testículos, etc. Estas localizaciones y la mayoría de sustratos de
este transportador son compartidos con CYP3A
(la principal subfamilia de enzimas metabolizadoras de fármacos del sistema enzimático del
citocromo P450). Esto, junto con algunos indicios que apuntan a la existencia de una corregulación de ambos elementos, lleva a pensar que
P-gp y CYP3A podrían formar parte de un único
sistema de protección combinado de metabolismo/transporte contra xenobióticos potencialmente peligrosos.
2. FARMACOGENÉTICA DE LOS
TRANSPORTADORES DE FÁRMACOS
No es nuestro objetivo hacer una revisión de todos los SNPs detectados en los
transportadores de fármacos. Nos detendremos únicamente en aquellos polimorfismos que afecten a transportadores que
por su función puedan ser de especial relevancia en la clínica.
La tabla II muestra un resumen de los mismos.
TABLA II. Polimorfismos clínicamente relevantes en transportadores y receptores de fármacos.
Gen*
Transportadores
ABCB1/MDR1
Receptores
ADRβ1
Polimorfismo
Sustrato
Situación fisiológica relacionada
C3435T
Muy numerosos: digoxina,
inhibidores de la proteasa,
anticonvulsivantes etc.
Alteración de niveles plasmáticos
de sustratos de la P-gp
Disminución mecanismos protectores
Superior eficacia de tratamiento anti-HIV
Arg389Gly
β-bloqueantes
Hipotensíon tras β-bloqueantes
β-agonistas
Resistencia a β-agonistas en asma
El número de SNPs encontrados hasta la
fecha en el gen MDR1 ronda la treintena, de
los que 19 se localizan en los exones del gen
(la parte del mismo que codificará la cadena
de aminoácidos de la proteina). El primer SNP
estudiado y hasta ahora el mejor caracterizado
es el C3435T (es decir, un cambio de cisteína
por timina en la posición 3435), el cual paradójicamente no implica un cambio de aminoácido
en la consiguiente secuencia proteica. Sin embargo, parece claro que este polimorfismo está
asociado con una alteración en la expresión de
la proteína y un aumento de las concentraciones
plasmáticas de sustratos con estrecho margen
terapéutico tales como digoxina (3), sugiriendo
que los individuos homocigotos para esta mutación (T3435T) presentarían una mayor absorción
Ser49Gly
ADRβ2
Arg16Gly
ADRα2c
Del322-325
DRD3
Ser9Gly
Neurolépticos
[5-HT]2a
Ile197Val
Neurolépticos
Gln27Glu
Riesgo aumentado de fallo cardiaco
Disquinesia tardia en tratamientos
con antipsicóticos
Diferencias en respuesta farmacológica
*Los genes listados y las proteínas que codifican son los siguientes: MDR1: P-glicoproteína, MRP2: proteína transportadora de resistencia a multifármacos
2, ADRβ1: receptor adrenérgico β1, ADRβ2: receptor adrenérgico β2, ADRα2c: receptor adrenérgico α2c, DRD3: receptor dopaminérgico 3, [5-HT]2a: receptor de
5-hidroxitriptamina 2A.
150
del fármaco debido a mostrar una expresión de
P-gp más baja de lo normal. Asimismo, se ha
encontrado esta misma asociación farmacocinética para otros sustratos como ciclosporina o
tacrolimus, sin embargo otros grupos de investigación no han podido reproducir estos resultados consistentemente (4).
El hecho de que haya resultados contradictorios en cuanto a la funcionalidad de esta mutación puede deberse a que está asociada en un
porcentaje elevado (>50%) a la aparición de otro
SNP en el exon 21 (G2677T/A), de manera que
estudios individuales de cualquiera de estas dos
mutaciones no reflejarían convenientemente la
importancia de las mismas.
La importancia clínica de la existencia de
SNPs en el gen ABCB1 es clara ya que podrían
afectar el papel protector de la P-gp y, por tanto,
aumentar el riesgo de enfermedad. Así, se ha
demostrado por ejemplo que el alelo mutante
3435T es más frecuente en pacientes de un tipo
concreto de cáncer renal que en sujetos sanos
(5). Posteriores estudios sugirieron que la menor
incidencia de cáncer renal en africanos comparados con los europeos, era consecuencia de la
mayor proporción de sujetos homocigotos wildtype para este polimorfismo en África.
El alelo T, con niveles más bajos de expresión
de P-gp y la consecuente falta de protección
que esto acarrearía, también se ha asociado
con un mayor riesgo de contraer Parkinson en
personas expuestas a pesticidas (6). Parecidas
conclusiones se han obtenido con otros síndromes como la colitis ulcerosa, la enfermedad de
Crohn o la epilepsia (4). En cuanto a la importancia de las diferencias interraciales, la variante
alélica T es más frecuente en poblaciones de
raza blanca y se maneja la hipótesis de que la
mayor proporción de sujetos africanos CC sería
151
consecuencia de una evolución selectiva
por la protección de este genotipo contra
infecciones gastrointestinales.
Por el contrario, también existen situaciones en las cuales ser portador del alelo
T acarrearía ventajas. Por ejemplo, se sabe
que la mayoría de los fármacos inhibidores
de la proteasa usados en la terapia contra el VIH son transportados por la P-gp,
y existen estudios que muestran que en
pacientes con menores niveles de transportador (portadores del alelo mutante)
se ha observado un aumento de la cantidad de células diana CD4, reduciendo
su susceptibilidad a la infección por VIH,
probablemente debido a un aumento de
la biodisponibilidad de los fármacos inhibidores, ya que su expulsión de la célula
estaría disminuída (7)
De todas maneras, el carácter tan reciente de estos estudios hace que se necesite más tiempo para concretar la verdadera funcionalidad del polimorfismo
MDR1 C3435T o de otras mutaciones que
puedan ocurrir en el gen, estén o no relacionadas. Posiblemente, el análisis de
haplotipos (asociaciones de mutaciones
en un mismo locus genético), junto con
la consideración de otros factores como
elementos medioambientales o el tamaño
de muestra en estudios clínicos, será más
revelador que el análisis de SNPs.
Transportador MRP2:
Existe otra familia de transportadores
cuya función, al igual que la P-gp, es la expulsión de fármacos y otras sustancias de
la célula, estos son los MRP (multidrug resistance protein). El más conocido de ellos
es MRP2, ésta es una proteína con 17 dominios transmembranales que está expresada principalmente a nivel de la membrana apical de los hepatocitos, adyacente al
canalículo. En esta localización la proteína
transporta conjugados aniónicos, ya sean
exógenos o endógenos desde las células
hepáticas hacia la bilis.
Transportadores OATP
(organic anion transporting polypeptide)
y OAT (organic anion transporters):
Esta familia constituye el otro gran grupo
de transportadores de fármacos que existe. Al
contrario que la P-gp, estos son transportadores que capturan al fármaco para introducirlo en
la célula.
MRP2 es sólo uno de los 7 MRPs que
se conocen, sin embargo la presencia de
mutaciones en este transportador en concreto adquiere una importancia máxima
debido a la función que realiza. Varios de
los polimorfismos identificados reducen o
anulan la expresión y/o capacidad transportadora de la proteína y por tanto el flujo
hacia los canalículos biliares de los sustratos por ella transportados. Una de estas
sustancias expulsadas hacia la bilis es la
bilirrubina en forma conjugada, la acumulación de ésta en los sujetos con MRP2
defectuoso produce hiperbilirrubinemia
crónica, una de las manifestaciones del
síndrome de Dubin-Johnson. Por tanto,
este síndrome está asociado inequívocamente a la presencia de distintas mutaciones en el gen MRP2, la más frecuente de
las cuales es un cambio de isoleucina a
fenilalanina en la posición 1173 de la proteína (Ile1173Phe) (8,9).
Los transportadores de la familia OATP están
presentes en tejidos como el hígado, riñón, cerebro o intestino, y entre sus sustratos encontramos además de xenobióticos, toxinas, sales
biliares, y hormonas esteroideas. Los transportadores OAT por el contrario, se localizan preferentemente en los túbulos renales y transportan
sustratos más pequeños pero de gran importancia clínica: antibióticos β-lactámicos, diuréticos,
AINEs y fármacos antineoplásicos o retrovirales.
Dada la variedad de sustratos existentes y su
localización descentralizada, la aparición de polimorfismos genéticos en estos transportadores
debería contribuir a la variabilidad interindividual
e interétnica en la biodisponibilidad y respuesta
terapéutica. Sin embargo, aunque se han determinado una multitud de SNPs que afectan a
estos transportadores (10), no existen todavía
estudios in vivo consistentes que determinen
la importancia clínica de dichas mutaciones.
Uno de los pocos estudios relevantes en este
campo hasta la fecha, reveló que la mutación
OATP-C*15 en el transportador OATP-C, la cual
produce una completa pérdida de función transportadora in vitro, estaba asociado con niveles
plasmáticos elevados de pravastatina (11).
Otros miembros de esta familia de transportadores, como MRP4 y MRP5 están
comenzando a ser investigados en profundidad ya que parece que pueden jugar
un papel importante en la extrusión celular
de ciertos fármacos anti-VIH, sin embargo
hasta el momento no parece que existan
variantes alélicas clínicamente importantes.
152
3. FARMACOGENÉTICA DE LAS ENZIMAS
METABOLIZADORAS DE FÁRMACOS:
ENZIMAS DE FASE I
Las enzimas de la fase I del metabolismo se
encargan de modificar químicamente a sus sustratos a fin de conseguir compuestos más hidrófilos, y por tanto más fácilmente eliminables en
etapas posteriores.
Un estudio publicado en 1997 sobre el metabolismo de 315 fármacos utilizados en clínica
humana reveló que en el 56% de ellos su biotransformación es principalmente catalizada por
isoenzimas del citocromo P450 (12). Las enzimas de esta superfamilia son por tanto las enzimas que predominan en la fase I del metabolismo de fármacos en el hombre. Dentro de de
este grupo de enzimas, el citocromo P450 3A4
(CYP3A4) fue considerada en el estudio antes
mencionado la mas importante (50%), seguida
de CYP2D6 (20%), y CYP2C9/19 (15%), siendo el resto metabolizado por CYP1A2, CYP2A6,
CYP2E1 y otros isoenzimas no identificados.
Siguiendo esta clasificación repasaremos la importancia clínica de la farmacogenética de estas
isoenzimas individualmente.
153
de forma consistente con diferentes sustratos
de la enzima (14,15). El hecho de que este SNP
se presente en un alto porcentaje de ocasiones
asociado a mutaciones en CYP3A5, hace pensar que quizás los resultados contradictorios
obtenidos para esta enzima son fruto de la contribución polimórfica de CYP3A5.
TABLA I. Polimorfismos clínicamente relevantes en enzimas metabolizadoras de fármacos.
Gen
Polimorfismo
Sustrato
Situación fisiológica relacionada
CYP2D6
Múltiples
Diversos: fármacos
cardiovasculares,
antidepresivos,
antipsicóticos, etc.
Toxicidad, falta de
respuesta farmacológica
CYP2C8
*3
Taxol
Alteración de su metabolismo
CYP2C9
*2, *3
Warfarina
Riesgo de hemorragias,
requerimientos de dosis más bajos
CYP2C19
*2, *3
Diversos: Proguanil,
talidomida, inhibidores
bomba protones
Eficacia del fármaco alterada,
requerimientos de dosis distintos
CYP3A5
*3
Tacrolimus
Requerimientos de dosis más bajos
TPMT*
Múltiples
Tiopurinas
Toxicidad hematológica
UGT1A1†
*28
Bilirrubina
Síndrome de Gilbert
Al contrario que para el CYP3A4, sí que se
han encontrado variantes alélicas afuncionales
de CYP3A5. De ellas, sólo CYP3A5*3, que en
realidad representa a un grupo de mutaciones
asociadas, es relevante en personas de raza
blanca, y de hecho presenta una frecuencia
que ronda el 90%. Analizando diversos estudios farmacogenéticos sobre esta enzima, parece que el papel menor que se le había asociado a CYP3A5 tradicionalmente no era tal al
fin y al cabo. Por ejemplo, se ha demostrado
que aquellos pacientes que habían sufrido un
transplante y estaban en terapia inmunosupresora con tacrolimus, y que presentaban un genotipo homocigoto para el alelo menos común
(CYP3A5*1) , tenían unos requerimientos de dosis de este fármaco mayores que los de sujetos
CYP3A5*3/*3, que no expresan la enzima y que
por tanto tenían un metabolismo defectuoso de
este inmunosupresor (16). Así, se ha propuesto
que el genotipo CYP3A5 pudiera ser determinado previamente a la realización de un trasplante
para así anticipar la dosis de inmunosupresor a
administrar (16).
*TPMT: Tiopurina metiltransferasa, †UGT1A1: UDP-glucuronil transferasa 1A1.
La tabla I muestra un resumen de los polimorfismos más importantes que afectan a
estas enzimas.
dades, la dieta o factores ambientales. Otro
mecanismo importante, y que es el que nos
ocupa ahora, podría ser el genético.
CYP3A:
Esta subfamilia se compone de al menos 4 genes diferentes: CYP3A4, CYP3A5,
CYP3A7 y CYP3A43. Debido a la gran similitud catalítica entre CYP3A4 y CYP3A5
así como a la casi exclusiva localización
fetal de CYP3A7 y la aparentemente nula
funcionalidad de CYP3A43, estas enzimas
se suelen denominar conjuntamente como
CYP3A.
Se han identificado numerosas variantes para CYP3A4 y CYP3A5 que presentan
unas frecuencias muy variadas y que son
generalmente distintas entre grupos étnicos diferentes.
La actividad de las enzimas de la subfamilia CYP3A presenta una alta variabilidad
interindividual entre la población, uno de
los mecanismos que está detrás de esta
alta variabilidad es que estas enzimas son
altamente modulables, ya sea por otros fármacos (inductores o inhibidores), enferme-
La variante alélica más relevante del
CYP3A4 es CYP3A4*1B, esta mutación es
un cambio A-392G localizado en la llamada
región específica de nifedipina de la región
reguladora del gen. La frecuencia de este
alelo, al contrario que la de otras variantes
alélicas de este gen, es relativamente alta
(2-10%), pero existe una gran controversia
respecto a su importancia clínica. Si bien
en un principio se asoció a ciertos estadios
graves de cáncer de próstata (13), estos
resultados no han podido ser confirmados
De todos modos, recientes estudios han
cuestionado estos resultados, incidiendo sobre
todo en la necesidad de un estudio combinado de las variantes CYP3A4-3A5, y también
del gen MDR1 que, como vimos anteriormente,
funcionaría en combinación con estas dos enzimas como parte de un sistema protector de
la célula.
154
CYP2D6:
El citocromo P450 2D6 (CYP2D6) es una enzima que es expresada polimorficamente en el
hombre (17) y que está implicada en el metabolismo de un gran número de fármacos relevantes, representando casi el 25% del total de
fármacos metabolizados por el CYP450. Es probablemente el citocromo más conocido y caracterizado de todas las enzimas de su clase.
La existencia de variantes alélicas totalmente afuncionales permite dividir a la población en
metabolizadores lentos (ML), rápidos (MR) y ultrarrápidos (UR) -aquellos con más de una copia
funcional del gen- aunque algunas fuentes incluyen también la categoría de metabolizadores
intermedios. En España la prevalencia de ML es
alrededor del 7%.
La administración de fármacos metabolizados por CYP2D6 a sujetos ML tiene como consecuencia uno niveles plasmáticos elevados
de los mismos, con los consiguientes posibles
efectos adversos, o lo que sería el caso contrario, el consumo de dichos fármacos por personas que son UR puede derivar en una falta de
eficacia terapeútica. Debido a esto, la mayoría
de compañías farmaceúticas intentan descartar
fármacos candidatos que sean metabolizados
exclusivamente por enzimas polimórficas como
CYP2D6. Incluso se ha utilizado la genotipación
previa de CYP2D6 para descartar sujetos en estudios de fase III en el desarrollo de fármacos
que son principalmente metabolizados por dicha enzima (18).
Son numerosos los antidepresivos que son
sustratos del CYP2D6. El previo conocimiento
del genotipo del paciente puede ser útil a la hora
de instaurar la dosis de estos compuestos (19).
Fármacos como fluoxetina, norfluoxetina o desipramina exhiben unos niveles plasmáticos muy
155
diferentes cuando se administran a ML o
MR (20,21) esto implica la posible aparición de efectos adversos graves como por
ejemplo el síndrome serotoninérgico (22).
De hecho, se ha recomendado una reducción del 50% de la dosis en los antidepresivos tricíclicos cuando se administren a
ML, mientras que, en general, para los fármacos inhibidores de la recaptación de serotonina las diferencias en la dosificación
son menores (23).
Otras sustancias psicoactivas, sustratos a su vez del CYP2D6, estan sujetas a
las mismas limitaciones, y hay casos descritos de antipsicóticos, como risperidona,
que pueden provocar efectos adversos
extrapiramidales si se administran a sujetos homocigotos para variantes alélicas
afuncionales (24), asimismo la ganancia de
peso que puede acarrear un tratamiento
con neurolépticos parece estar relacionada con este genotipo (25). La conversión
de codeína a morfina es mediada por el
CYP2D6, y dada la presencia de esta enzima en cerebro (26), el metabolismo in situ
de este fármaco puede tener mucha relevancia clínica. A este respecto, un estudio
demostró que los ML de CYP2D6 necesitaban más dosis de codeína para alcanzar
los mismos niveles de analgesia que los
MR (27). Esto implica que la posible modulación local en cerebro de esta enzima, ya
sea por sustratos endógenos (28) u otros
xenobióticos, pudiera ser clave para el metabolismo mediado por CYP2D6.
La feno-genotipación puede ser recomendada hoy como complemento a la determinación de niveles plasmáticos, cuando se sospeche una anormal capacidad
metabólica de CYP2D6, especialmente en
terapias que incluyan fármacos con una
estrecha ventana terapeútica. El rápido
desarrollo en genética molecular puede en
un futuro cercano facilitar nuevas herramientas para la predicción de la actividad
de enzimas metabolizadoras de fármacos
como el CYP2D6.
No existen datos que demuestren fehacientemente alguna asociación de este alelo con
situaciones clínicas concretas, por ejemplo, no
se encontró ninguna diferencia significativa en
cuanto a la frecuencia de esta mutación entre
pacientes de cáncer colorrectal (en cuya génesis es probable la implicación de sustratos de
CYP1A2) y pacientes sanos (36). Es claro pues
que la importancia clínica de las variantes alélicas
CYP1A2 en la actividad procarcinógena de la enzima debe ser estudiada en mayor profundidad.
CYP1A2:
Si bien esta enzima metaboliza un número de menor de fármacos que otras subfamilias del CYP450, es en el campo de los
fármacos psicoactivos, que generalmente
presentan un margen terapeútica pequeño, donde CYP1A2 adquiere una especial
relevancia, ya sea porque muchos de estos
fármacos se metabolizan por esta enzima
o bien porque sean potentes inhibidores
de la misma.
CYP2C9:
La subfamilia CYP2C representa aproximadamente el 20% del total de citocromo P450
en microsomas hepa´ticos humanos (37). Esta
subfamilia está compuesta por cuatro miembros: CYP2C8, CYP2C9, CYP2C18 y CYP2C19
(38), siendo CYP2C9 la isoforma 2C más abundante en el hígado humano (39).
Existen grandes diferencias interindividuales en la actividad enzimática CYP1A2,
que es altamente inducible, tanto in vivo
(29) como in vitro (30,31). Estas diferencias
adquieren importancia clínica en relación a
la respuesta del individuo frente a fármacos metabolizados por el CYP1A2 como
teofilina imipramina o cafeína (32,33). Es
improbable que esta variabilidad interindividual mencionada tenga, al menos en su
mayor parte, una base genética, ya que
aunque existen variantes alélicas del gen,
el carácter polimórfico de CYP1A2 no está
todavía claro (29,34). No existen alelos
inactivos y la variante más característica
identificada hasta ahora (CYP1A2*1F), manifestándose por un cambio -163C>A en la
zona reguladora del gen, parece provocar
únicamente un aumento de inducibilidad
de la enzima (35).
Existen diversas variantes alélicas del CYP2C9,
presentando los alelos *3 y *6 una marcada reducción en la capacida metabolizadora de la enzima in vivo (40), de tal manera que la dosis de
sustratos de la enzima administrada a sujetos
portadores de estos alelos debería ser menor
que la utilizada normalmente si se quieren evitar
efectos adversos que pudieran ser importantes.
Existen efectos adversos clínicamente relevantes derivados del uso de fármacos sustratos
de CYP2C9 que tienen una explicación genética, este es el caso del anticoagulante warfarina, fármaco sustrato de la enzima que puede
provocar hemorragias en individuos portadores
de alelos defectuosos (41). O también del antiepiléptico fenitoína: se ha descrito un caso
de toxicidad seria, con síntomas de confusión
mental y pérdida de memoria, asociada a este
fármaco en un paciente con CYP2C9*6, una va156
riante alélica no funcional de CYP2C9 (42). Esta
asociación no se repite, sin embargo, en otros
sustratos tipo de la enzima como el diclofenaco (43). CYP2C9 metaboliza varios sustancias
relacionadas con el cáncer de colon, habiendo
sido ligado su genotipo al riesgo de desarrollar
dicho cáncer (44), sin embargo en otros cánceres
como el de pulmón esta relación no ha podido ser
establecida (45).
Estos polimorfismos, si se confirman los indicios que apuntan a la presencia de esta enzima
en cerebro (46), podrían ser importantes, sumados a una posible regulación endógena (47), en
el metabolismo local de sustratos neuroactivos
de esta enzima.
CYP2C8:
Al igual que en la situación descrita anteriormente para CYP3A5, CYP2C8 está ganando importancia desde un punto de vista farmacogenético en la familia CYP2C. Un estudio reciente
demuestra que el alelo CYP2C9*2 sólo presenta
un aclaramiento menor de ciertos sustratos en el
caso de estar asociado al alelo CYP2C8*3 (48).
Este y otros estudios similares son recientes
y se necesitará un mayor volumen de investigación para determinar consistentemente ésta y
otras asociaciones alélicas clínicamente importantes.
CYP2C8 media la biotransformación de ácido araquidónico hacia numerosos metabolitos
llamados ácidos epoxieicosatrienoicos (EETs)
implicados en procesos tan importantes como
la homeostasis o la inflamación, dicha biotransformación se lleva a cabo por esta enzima principalmente en órganos como el cerebro (49). Un
SNP de este gen (CYP2C8*3) afecta significativamente a la producción de EETs, pudiendo
157
afectar a procesos en los que estas sustancias están implicados, tales como el flujo sanguíneo en los vasos cerebrales.
CYP2C8*3 también reduce el aclaramiento de fármacos antineoplásicos como
el paclitaxel (taxol) (50), y aunque la importancia clínica del aumento de los niveles
plasmáticos de este fármaco está todavía
por dilucidar, su elevada toxicidad convierten a este hallazago en un hecho muy interesante desde el punto de vista clínico.
CYP2C19:
Esta es una enzima polimórfica de la
cual existen 15 variantes alélicas conocidas, con una prevalencia que presenta
una marcada variabilidad interétnica (51).
De todas estas variantes CYP2C19*2 y
CYP2C19*3 son responsables del 95% de
fenotipos ML, el cual está presente en el
1-5% de la población blanca.
Este carácter polimórfico de la enzima
tiene una importancia clínica muy significativa. Así, el genotipo ML ha sido asociado
con un metabolismo defectuoso de antiinfecciosos como el proguanil (52), antidepresivos como el citalopram (53) o fármacos
tan controvertidos como la talidomida (54).
Además esta enzima interviene en el
metabolismo de varios inhibidores de la
bomba de protones, tales como omeprazol, lansoprazol o pantoprazol. Por ello, se
ha propuesto la genotipación de CYP2C19
como una técnica para identificar pacientes con riesgo de desarrollar hipocloridia
en terapias con estos inhibidores (55), así
como para individualizar regímenes de dosificación de estos fármacos en la erradicación de Helicobacter pylori (56).
món por un doble mecanismo, es decir, primero
porque según Pianezza y colaboradores (60) fumarían menos cigarrillos o no fumarían en absoluto y segundo, porque varios procarcinógenos
presentes en el humo del tabaco no serían activados por la enzima. Sin embargo, en la práctica
la relación cáncer de pulmón/CYP2A6 es más
compleja, existiendo de hecho varios estudios
con resultados contradictorios (61,63), y sin
duda existen muchos más factores de diversa
índole que intervienen en la susceptibilidad a
padecer este tipo de cáncer.
El genotipo de CYP2C19 también parece
jugar un papel importante en la variabilidad
interindividual observada en los efectos
adversos causados por la administración
concomitante de sustratos de esta enzima
y de inhibidores de su metabolismo como
fluvoxamina (57).
CYP2A6:
Si bien esta enzima, además de tener la
capacidad de activar numerosos carcinógenos, contribuye al metabolismo de varios fármacos, su relevancia clínica radica
en que tiene a la nicotina como sustrato.
CYP2A6 es una enzima polimórfica y como
tal presenta una marcada variabilidad interindividual, siendo los individuos ML mucho más frecuentes en poblaciones asiáticas que en europeas (58) (Tabla II). Se han
identificado hasta 29 variantes alélicas distintas para este gen, estando demostrada
in vivo la afuncionalidad de varias de ellas.
CYP2E1:
CYP2E1 es una enzima clave en las reacciones de toxicidad, ya que está implicada en
la activación de numerosos procarcinógenos y
protoxinas, y metaboliza además numerosos xenobióticos como etanol, benzeno, tolueno, nitrosaminas, así como ciertos fármacos como acetaminofeno y clorzoxazona (64)]. Se sabe que un
alelo mutante (C2) del gen CYP2E1 es responsable de una mayor actividad de la enzima (65).
Se ha sugerido que el polimorfismo de
CYP2A6 es un factor determinante en el
tabaquismo, incluso se ha propuesto el
uso de inhibidores de la enzima para tratar
la dependencia del tabaco (59). Sin embargo los resultados iniciales de un estudio en
el que se observó una representación más
baja de individuos portadores de alelos
defectuosos del gen entre personas dependientes del tabaco que entre personas
no dependientes (60), han sido puestos en
duda por otros estudios más recientes que
no han podido reproducir sus conclusiones (61,62).
En un estudio reciente se ha comprobado
que en una población oriental alcohólica con genotipo aldehido deshidrogenasa 2 heterozigoto,
las personas que eran portadoras de mutaciones de CYP2E1 soportaban mejor el alcohol
que aquellos individuos homocigotos para el
CYP2E1 wild-type (65). Demostrándose así que
el genotipo de CYP2E1 puede determinar un
patrón de personalidad del individuo en relación
con su hábito alcohólico.
Los niveles de CYP2E1 varían interindividualmente debido sobre todo a su inducibilidad por
xenobióticos como el etanol y compuestos orgánicos volátiles (66). Además de lo mencionado anteriormente existen varios polimorfismos
genéticos identificados que también pueden
Teóricamente los individuos sin CYP2A6
activo (ML) estarían más protegidos frente
a enfermedades como el cáncer de pul158
contribuir a la esta variabilidad de la actividad
enzimática, sin embargo, la relación genotipofenotipo no está aún consolidada (67).
4. FARMACOGENÉTICA DE LAS ENZIMAS
METABOLIZADORAS DE FÁRMACOS:
ENZIMAS DE FASE II
Las enzimas de la fase II del metabolismo
aprovechan grupos electrofílicos presentes originalmente en la molécula sustrato, o bien introducidos por las enzimas de fase I, para llevar a
cabo reacciones de conjugación, usando para
ello moléculas de bajo peso molecular, como
glutation, UDP-ácido glucurónico o acetil coenzima A. Estas reacciones desembocan generalmente en una inactivación farmacológica o
detoxificación de la sustancia conjugada. Los
polimorfismos más relevantes que afectan a estas enzimas se muestran en la tabla I
Glutation S-Transferasas (GSTs):
Las GSTs componen una superfamilia de
enzimas que catalizan la conjugación de mutágenos, carcinógenos, contaminantes ambiantales, fármacos y algunos compuestos endógenos
con glutation para facilitar su eliminación. Además estas enzimas participan en otros procesos como por ejemplo la protección de la célula
contra el estrés oxidativo. Estas enzimas son
codificadas por la superfamilia de genes GST.
Existen polimorfismos bien caracterizados que
están asociados a una actividad disminuida
de GSTM1, GSTM3, GSTM4, GSTP1, GSTT1
y GSTZ1 (68,69). De éstas, las variaciones genéticas de GSTM1, GSTT1 y GSTP1 han sido
ampliamente estudiadas en poblaciones sanas
y en relación a varias enfermedades. El polimorfismo más importante en el locus GSTM1 es una
deleción parcial que conlleva una pérdida total
de actividad enzimática. La frecuencia de este
159
polimorfismo es del 50% en personas de
raza blanca pero puede llegar hasta más
del 60% en otras poblaciones. GSTT1
también presenta una mutación asociada
a ausencia de actividad enzimática cuya
presencia es menor en personas de raza
blanca (20%). Finalmente GSTP1 presenta
un polimorfismo relativamente frecuente
(GSTPVal105) que conlleva una reducción
de la actividad glutation transferasa (70)
Existen muchos estudios que han intentado asociar la presencia de estos polimorfismos con numerosas enfermedades:
ciertos tipos de cáncer, enfermedades del
sistema nervioso central, leucemia, enfermedad pulmonar obstructiva crónica y
otros síndromes menores, sin embargo estos estudios arrojan hasta ahora resultados
inconsistentes o contradictorios (70).
N-acetil transferasas (NAT):
Estas enzimas detoxifican o bioactivan
una gran variedad de aminas heterocíclicas y aromáticas presentes en el humo del
tabaco o en carnes hechas a la brasa. En
humanos se han identificado más de 25
polimorfismos en los genes NAT1 y NAT2
en distintas poblaciones.
Existen muchos estudios sobre el papel
del genotipo NAT1 y NAT2 en el desarrollo
de cáncer asociado a tabaco o estas carnes (71,72), sin embargo al igual que ocurre con las GSTs hay muchos resultados
contradictorios. Esta controversia parece
que pudiera tener su origen en la metodología usada hasta ahora para determinar
los genotipos NAT. Se están proponiendo
nuevos métodos de genotipación que podrían solventar estas carencias (73).
UDP-glucuroniltransferasas (UGTs):
Estas enzimas conjugan una gran variedad de fármacos, toxinas de la dieta y
endobióticos como la bilirrubina y hormonas esteroideas.
Hys139Arg. Las proteínas codificadas por estos alelos muestran capacidades metabólicas
in vitro diferentes de la proteina codificada por
el gen wild type. Estos polimorfismos han sido
correlacionados con cánceres inducidos por
agentes químicos en pulmón, ovario, hígado y
colon-recto (76-79).
Se han descubierto varios polimorfismos en las familias UGT1 y UGT2 que dan
lugar a una actividad enzimática disminuida. De estos, una mutación en la caja
TATA del gen UGT1A1 (UGT1A1*28) ha
sido objeto de numerosos estudios al estar
frecuentemente asociado al síndrome de
Gilbert en caucásicos, donde presenta una
frecuencia alélica del 30%. Este síndrome
está caracterizado por una hiperbilirrubinemia moderada producida por la deficiente
capacidad metabolizadora de bilirrubina
en individuos portadores de la mutación
(74). Asimismo UGT1A1*28 está también
asociado a efectos adversos serios tras
tratamiento con el antineoplásico irinotecán, metabolizado por esta enzima. Otros
polimorfismos, tales como UGT1A7*3, solos o en combinación con otras variantes
alélicas, también se han asociado con enfermedades como el cáncer bucofaríngeo
en fumadores (75).
Sulfotransferasas (SULT):
Como las anteriores enzimas de fase II, las
SULT catalizan tanto la bioactivación como la
detoxificación de muchos promutágenos y procarcinógenos.
El polimorfismo más relevante es producido
por un cambio aminoacídico de arginina a histidina en la enzima SULT1A1. Debido a la actividad dual de la enzima (bioactivadora/detoxificadora), este polimorfismo ha sido asociado tanto
con un incremento como con una disminución
del riesgo para cáncer colorrectal, esofágico, de
mama y de pulmón, a menudo con resultados
contradictorios (76-79).
5. FARMACOGENÉTICA DE LOS
RECEPTORES Y EFECTORES
Epóxido hidrolasa (EH):
La EH es una enzima que hidroliza
xenobióticos epóxidos lo que usualmente
lleva a su detoxificación pero que en algunos casos significa la bioactivación de
mutágenos medioambiantales
Dada la ingente cantidad de receptores farmacológicos existentes y la multitud de estudios
destinados a la detección de SNPs en estos,
nuestro objetivo en este apartado será únicamente el de dar unas breves pinceladas sobre
los descubrimientos concernientes a polimorfismos en estos genes que posean una clara importancia clínica (un resumen de los mismos se
puede ver en la tabla II).
Hay dos sitios polimórficos en el locus del gen EH. Uno de ellos conlleva una
sustitución Hys113Tyr en la secuencia proteica, mientras que el otro es un cambio
Polimorfismos de receptores
y psicofármacos:
La mayoría de los estudios realizados in vivo
para estudiar la farmacogenética de estos re160
ceptores se han realizado con clozapina, un
neuroléptico atípico. De acuerdo con el mecanismo de acción de este fármaco, se ha estudiado en profundidad la influencia de los genes que
codifican para los receptores serotonérgicos
(5-hidroxitriptamina [5-HT]2A, 5-HT2C y 5-HT6) y
dopaminérgicos (DRD2, DRD3 y DRD4). Al menos 2 polimorfismos en el receptor [5-HT]2A, uno
silente (que no produce cambio alguno en la secuencia aminoacídica) y otro estructural, parecen influir en la respuesta a neurolépticos atípicos y clásicos. Además, una variante estructural
Cys23Ser en el receptor 5-HT2C podría ser importante en el desarrollo de la ganancia de peso
como efecto secundario en el tratamiento con
estos psicofármacos (80). Respecto a los receptores de la dopamina, existen polimorfismos al
menos en los receptores D2, D3 y D4, concretamente una mutación del subtipo D3 (Ser9Gly)
está asociada a la respuesta terapéutica a neurolépticos, y se ha demostrado su relación con
el desarrollo de disquinesia tardía como efecto
adverso al tratamiento con antipsicóticos (81).
Por el contrario, la presencia de variantes alélicas en estos receptores no parece jugar un papel vital en otros trastornos neurológicos o psiquiátricos como el Parkinson o la depresión.
Es de resaltar el alto número de grupos de investigación dedicados en los últimos años a detectar la presencia de polimorfismos en el transportador de la serotonina (SERT), es este un gen
con una secuencia muy conservada que regula
la totalidad del sistema serotonérgico. Las conclusiones apuntan a que hay mutaciones en la
zona reguladora del gen que pueden estar correlacionadas con la aparición más frecuente de
efectos adversos graves durante el tratamiento
con antidepresivos inhibidores de la recaptación
de serotonina.
161
Polimorfismos de los receptores
adrenérgicos:
Siete de los nueve genes que codifican
para los receptores adrenérgicos presentan polimorfismos en sus regiones codificadoras. Estos polimorfismos se manifiestan generalmente en una alteración de la
capacidad de unión del receptor a proteínas G, cambios en la afinidad de agonistas
y antagonistas, alteración de procesos reguladores o en la expresión de la proteína.
Como en otras ocasiones, y probablemente debido a que hasta hace relativamente poco tiempo los estudios estaban más
enfocados a determinar SNPs individuales
que haplotipos, la asociación de estas mutaciones a ciertas situaciones fisiológicas
como la obesidad no está demostrada categóricamente. Sin embargo, sí que parece
que el efecto de estos polimorfismos puede ser bastante importante en otros casos.
Por ejemplo, el polimorfismo del receptor
β2 The164Ile o el del α2C, Del322-325 (deleción de estas bases en la secuencia del
gen ADRα2C) se han asociado a un mayor
riesgo de mortalidad en un fallo cardiaco o
a una mayor predisposición al mismo, respectivamente. Asimismo, se ha publicado
que el riesgo de sufrir un infarto se multiplicaría por 10 en individuos portadores de
ciertos haplotipos, por ejemplo β1-Arg389
+ α2C-Del322-325. Igualmente, otras enfermedades como el asma parecen estar
más correlacionadas con haplotipos que
con SNPs. Para una somera revisión sobre
la importancia fisiológica del polimorfismo
de los receptores adrenérgicos ver (82).
Polimorfismos en moléculas
efectoras:
Los estudios farmacogenéticos en pro-
TPMT*3C, en todas las poblaciones humanas
estudiadas hasta la fecha, habiendo grandes diferencias en las frecuencias alélicas que muestran entre grupos étnicos distintos. La detección
de estas variantes, o bien la realización de estudios fenotípicos (más laboriosos) para detectar
la actividad enzimática total, es actualmente de
uso clínico antes de la instauración de una terapia con fármacos tiopurínicos, debido a su alta
toxicidad.
teínas efectoras se están efectuando desde hace mucho menos tiempo que los
realizados con receptores o con enzimas
metabolizadoras de fármacos. La mayoría
de estos estudios se concentran en detectar mutaciones en proteínas G. Por ejemplo
un trabajo publicado recientemente mostró una asociación del genotipo T/T en un
polimorfismo funcional en la subunidad β3
de la proteína G (C825T), con la respuesta
al tratamiento con antidepresivos (83).
El caso de la TPMT es un de los ejemplos
más desarrollados de farmacogenética, yendo
desde la genética molecular hasta el diagnóstico
clínico para individualizar la dosis de fármacos
metabolizados por esta enzima, (ej., azatioprina,
mercaptopurina o tioguanina). En resumen, este
ejemplo puede ilustrar como la farmacogenética
es capaz de optimizar una terapia concreta para
evitar efectos adversos tóxicos entre grupos de
pacientes genéticamente distintos.
Los mecanismos posteriores a la activación de receptores y proteínas G (ej., AMP
cíclico, fosfodiesterasas, etc) están actualmente bajo investigación pero aún sin resultados convincentes desde un punto de
vista farmacogenético.
6. EL POLIMORFISMO DE TPMT
Hemos querido tratar aparte este polimorfismo por ser uno de los mejor caracterizados hoy en día y representar lo que
en principio debería ser el objetivo final de
la farmacogenética.
7. PERSPECTIVAS Y CONCLUSIONES
Junto con el caso antes mencionado de la
TPMT, existen otros test farmacogenéticos con
una aplicación clínica directa. Por ejemplo, la
determinación del genotipo del virus VIH está indicada como ayuda en la selección de terapias
antiretrovirales, debido a que puede predecir el
perfil de resistencia del virus a varios fármacos.
Igualmente, la detección de la amplificación del
gen del factor de crecimiento HER2, sobreexpresado en el 30% de los tumores de mama,
puede anticipar el pronóstico de estos tumores.
Sin embargo, hasta ahora no existen muchos
más ejemplos como estos, en consecuencia el
objetivo de la farmacogenética en los próximos
años debe ser el de individualizar el uso de más
fármacos en base a la información genética del
paciente.
La tiopurina S-metiltransferasa (TPMT)
es una enzima citoplasmática que preferentemente cataliza la S-metilación de
fármacos tiopurínicos, tales como agentes anticancerosos o inmunosupresores.
Dicha actividad enzimática presenta una
amplia variabilidad interindividual, presentando una distribución polimórfica trimodal
en caucásicos, con el 0.3% de estos sujetos mostrando una actividad metiltransferasa nula (84).
Existen 3 variantes alélicas principales
bien caracterizadas, TPMT*2, TPMT*3A y
162
Podríamos aventurar los pasos que estos
estudios deberían seguir para alcanzar este
objetivo. Primeramente se determinaría el gen
candidato apropiado a estudiar y se procedería
a identificar variaciones en su secuencia, tras
ello el paso más lógico sería la realización de
estudios clínicos sobre el impacto de los polimorfismos detectados en una población sana.
El siguiente escalón comprende la ampliación
de estos estudios a pacientes afectados por
una situación clínica concreta, poniendo especial énfasis en desarrollar dichos estudios de
manera que se asemejen a la práctica clínica
habitual (dosis habitualmente utilizadas, etc.).
Los siguientes estudios estarían enfocados a
determinar el grado de contribución de la variabilidad genética en la respuesta farmacológica y
a reunir una información útil en la práctica clínica
en términos de predicción de fármaco de elección, requerimientos de dosis, etc. Finalmente,
hace falta probar que el tratamiento farmacogenético para abordar el problema en cuestión es
superior a las soluciones que haya hasta el momento, de manera que pueda ser adoptado sin
ambages en la práctica clínica.
En conclusión podríamos decir que queda
todavía un largo camino que recorrer, pero viendo los progresos que la farmacogenética ha
efectuado en sólo unos años, y el volumen de
investigación que se está desarrollando actualmente en este campo, es fácil predecir que el
futuro de esta ciencia es, cuanto menos, prometedor.
163
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