Szacuje się, że reaktywne metabolity są jedną z głównych przyczyn nieoczekiwanej toksyczności leków. nieoczekiwanej toksyczności leku, wiążąc się kowalencyjnie z białkami komórkowymi lub DNA. Ze względu na ich wysoką reaktywność i krótki czas życia, reaktywne metabolity są analizowane po chemicznym uwięzieniu za pomocą środków nukleofilowych, takich jak glutation lub cyjanek. cyjanek. Ostatnio, niewyjaśnione i niescharakteryzowane metylowane produkty reakcji w ludzkim mikrosomie wątrobowym opartym na wychwytywaniu reaktywnych metabolitów wykorzystującym cyjanek potasu jako czynnik wychwytujący. Tutaj podobny test został wykorzystano do wytworzenia mono- lub dimetylowanych i dalej uwięzionych cyjankiem reakcji produkty propranololu, amlodypiny i cyprofloksacyny, a następnie ultrawydajna chromatografia cieczowa/spektrometria masowa czasu przelotu (UPLC/TOF-MS) i ultra wydajną chromatografię cieczową/tandemową spektrometrię mas (UPLC/TOF-MS). spektrometria (UPLC/MS/MS) dla ich bardziej szczegółowej struktury wyjaśnienia. Tworzenie wszystkich obserwowanych produktów uwięzionych w cyjankach było wyraźnie wyraźnie zależne od NADPH, a zatem za pośrednictwem metabolizmu. Sugerowane ścieżki reakcji obejmowały N-metylację prowadzącą do tworzenia iminium w pierwszorzędowych i/lub drugorzędowych aminy poprzedzone reakcjami za pośrednictwem cytochromu P450 (CYP). Ponieważ reakcja metylacji sugerowano, że jest ona zaangażowana w tworzenie rzeczywistego reaktywnego jonu iminowego. reaktywnego jonu iminowego, obserwowane produkty uwięzione w cyjanku były raczej artefaktami eksperymentalnymi a nie uwięzionymi reaktywnymi metabolitami. Wyniki podkreślają, że aby uniknąć aby uniknąć przeszacowania powstawania reaktywnych metabolitów in vitro, zjawisko metylacji zjawisko metylacji powinno być brane pod uwagę przy interpretacji wyników badań cyjanków wykorzystujących reaktywne metabolity. To z kolei podkreśla znaczenie identyfikacji obserwowanych koniugatów cyjanowych podczas takich badań. badań. Identyfikacja metabolitów ma jednak duże znaczenie dla uniknięcia przeszacowania klirensu metabolicznego in vitro w przypadkach, w których tego rodzaju metabonianów ma duży wpływ na szybkość zanikania związku. związku. --- Powstawanie reaktywnych metabolitów w wyniku biotransformacji jest podejrzewaną przyczyną wielu niepożądanych reakcji na lek. Testowanie skłonności leku do do tworzenia reaktywnych metabolitów w coraz większym stopniu staje się integralną częścią strategii optymalizacji strategii optymalizacji ołowiu w odkrywaniu leków. Reaktywność DNA jest jednym z niepożądanych niepożądanym aspektem leku lub jego metabolitów i może prowadzić do zwiększonego ryzyka raka i toksyczności reprodukcyjnej. toksyczności reprodukcyjnej. Wiele leków jest metabolizowanych przez cytochromy P450 w wątrobie i innych tkankach. w wątrobie i innych tkankach, a reakcje te mogą generować twarde substancje elektrofilowe. Te ciężko elektrofilowe reaktywne metabolity mogą reagować z DNA i mogą być być wykrywane w standardowych testach genotoksyczności in vitro; jednak większość tych testów jest niewystarczająca ze względu na stosowanie ekstraktów z narządów pochodzenia zwierzęcego, które nieodpowiednio reprezentują ludzki metabolizm. Obecne badanie opisuje rozwój systemów bakteryjnych, które skutecznie wykrywają uszkadzające DNA elektrofilowe reaktywne metabolity generowane przez ludzką biotransformację P450. Testy te wykorzystują system reporterowy GFP, który wykrywa uszkodzenia DNA poprzez indukcję odpowiedzi odpowiedzi SOS i reporter GFP do kontroli cytotoksyczności. Dwa ludzkie ludzkie prototypy kompatybilne z CYP1A2 mają odpowiednie właściwości do do wykrywania reaktywnych metabolitów uszkadzających DNA w sposób wysokowydajny. Zalety tego podejścia obejmują krótki czas testu (120-180 min) z pomiarem w czasie rzeczywistym pomiar w czasie rzeczywistym, wrażliwość na małe ilości związku oraz możliwość dostosowania do formatu mikropłytki. Systemy te są odpowiednie dla testów o wysokiej wydajności i mogą służyć jako prototypy do opracowania przyszłych ulepszonych wersji. --- Reaktywne formy tlenu (ROS) to rodzina cząsteczek, które są nieustannie generowane, przekształcane i zużywane we wszystkich żywych organizmach jako konsekwencja życia tlenowego. Tradycyjne spojrzenie na te reaktywne metabolity tlenu jest następujące stresu oksydacyjnego i uszkodzeń, które prowadzą do pogorszenia stanu tkanek i narządów w starzeniu się i chorobach. Jednak pojawiające się dane pokazują, że ROS wytwarzane w pewnych sytuacjach sytuacjach mogą również przyczyniać się do fizjologii i zwiększonej sprawności. Niniejsza Perspektywa zapewnia ukierunkowaną dyskusję na temat tego, jakie czynniki prowadzą cząsteczki ROS do stają się sygnałami i/lub czynnikami stresogennymi, podkreślając, w jaki sposób rosnąca wiedza na temat ROS może prowadzić do postępów w zrozumieniu ich zróżnicowanego wkładu w biologię. różny wkład w biologię. Ważnym aspektem tego wyłaniającego się obszaru na chemia-biologia jest opracowanie nowych narzędzi do badania tych małych cząsteczek i ich reaktywności. małych cząsteczek i ich reaktywności w złożonych układach biologicznych. --- Metaboliczna aktywacja leku prowadząca do powstania reaktywnych metabolitów, które mogą kowalencyjnie modyfikować białka, jest uważana za początkowy etap, który może prowadzić do toksyczności narządowej wywołanej lekiem. Charakterystyka reaktywnych metabolitów jest krytyczna dla projektowania nowych kandydatów na leki o ulepszonym profilu toksykologicznym. profilu toksykologicznym. Wysokosprawna chromatografia cieczowa (HPLC) w połączeniu ze spektrometrią mas (MS) spektrometrią mas (MS) dominuje nad wszystkimi narzędziami analitycznymi stosowanymi do badań przesiewowych i charakterystyki reaktywnych metabolitów. W niniejszym przeglądzie przedstawiono krótki opis eksperymentalnych stosowanych do oceny reaktywnych metabolitów, a następnie a następnie omówiono reaktywność glukuronidów acylowych i tioestrów acylo-koenzymu A tioestrów. Opisano również techniki wysokoprzepustowego badania przesiewowego i kwantyfikacji reaktywnych metabolitów, wraz z podejściami proteomicznymi stosowane do identyfikacji celów białkowych i miejsc modyfikacji przez reaktywne metabolity. reaktywne metabolity. Dokonano przeglądu strategii radzenia sobie z reaktywnymi metabolitami. W Podsumowując, omawiamy wyzwania i przyszłe potrzeby w tej dziedzinie badań. badań. --- WPROWADZENIE: Toksyczność, w której pośredniczą reaktywne metabolity, jest często ograniczona do narządu, w którym generowane są elektrofilowe metabolity. Niektóre reaktywne reaktywne metabolity mogą jednak mieć zdolność do przemieszczania się z miejsca ich powstawania. powstawania. Sugeruje to, że w przypadku tych reaktywnych metabolitów badania w rolę narządów innych niż te, na które bezpośrednio wpływają, mogą być istotne dla zrozumienia mechanizmu toksyczności. w zrozumieniu mechanizmu toksyczności. OBSZARY OBJĘTE: Autorzy omawiają czynniki fizjologiczne i biochemiczne które mogą umożliwić reaktywnym metabolitom powodowanie toksyczności w narządzie odległym od od miejsca powstawania. Ponadto autorzy przedstawiają studium przypadku, które w którym opisano badania wykazujące, że sulfotlenek S-(1,2-dichlorowinylo)-L-cysteiny sulfotlenek (DCVCS) i N-acetylo-S-(1,2-dichlorowinylo-L-cysteiny sulfotlenek (N-AcDCVCS), reaktywne metabolity znanych metabolitów trichloroetylenu S-(1,2-dichlorowinylo)-L-cysteiny (DCVC), oraz N-acetylo-S-(1,2-dichlorowinylo)-L-cysteiny (N-AcDCVC), są generowane w wątrobie i przemieszczają się przez krążenie do nerek, powodując nefrotoksyczność. OPINIA EKSPERTA: Zdolność reaktywnych metabolitów do translokacji może być ważna do rozważenia podczas badania mechanizmów toksyczności. Podejście mechanistyczne Mechanistyczne podejście, podobne do tego opisanego dla DCVCS i N-AcDCVCS, może być przydatne w określaniu roli krążących reaktywnych metabolitów w pozawątrobowej toksyczności leków i innych substancji chemicznych. toksyczności leków i innych substancji chemicznych. Jeśli tak jest, strategie interwencji strategie, które w innym przypadku nie byłyby wykonalne, mogą być skuteczne w zmniejszaniu toksyczności pozawątrobowej. toksyczności pozawątrobowej. --- Troglitazon (TGZ) został opracowany do leczenia cukrzycy typu 2, ale został wycofany z rynku z powodu hepatotoksyczności. Powstawanie reaktywnych metabolitów metabolitów było związane z obserwowaną hepatotoksycznością. Takie reaktywne metabolity Zaproponowano, że takie reaktywne metabolity powstają poprzez trzy różne mechanizmy. Jeden z z proponowanych mechanizmów obejmuje utlenianie ugrupowania chromanowego TGZ do reaktywnego metidu o-chinonu. Dwa pozostałe mechanizmy obejmują metaboliczną aktywację metaboliczną tiazolidynodionu TGZ. W niniejszym badaniu że elektrochemiczne utlenianie może być wykorzystane do wytworzenia reaktywnego metabolitu reaktywnego metabolitu TGZ, który może być wychwytywany przez GSH lub N-acetylocysteinę. Z inkubacji TGZ z mikrosomami wątroby szczura i człowieka w obecności GSH lub N-acetylocysteiny, wykazano, że podobne koniugaty powstały in in vitro, jak powstałe w wyniku elektrochemicznego utleniania TGZ. Badania jedno- i dwuwymiarowe NMR koniugatu troglitazonu z S-( N-acetylo)cysteiną ujawniły, że N-acetylocysteina została przyłączona do węgla benzylowego w cząsteczce chromanu, pokazując, że koniugat powstał w reakcji między o-chinonem TGZ i N-acetylocysteiną. Z elektrochemicznego utleniania rosiglitazonu, pioglitazonu i ciglitazonu w obecności GSH, nie zidentyfikowano koniugatów GSH nie udało się zidentyfikować koniugatów GSH. Wszystkie te trzy związki zawierają tiazolidinediony. Podsumowując, wykazano, że główny reaktywny metabolit reaktywnym metabolitem TGZ powstałym w wyniku elektrochemicznego utleniania był o-chinonu, a metabolit ten był podobny do tego, co zaobserwowano jako głównym produktem reakcji w ludzkich i szczurzych mikrosomach wątrobowych. --- W ciągu ostatnich dziesięcioleci stało się jasne, że enzymy ewoluowały w celu detoksykacji i eliminacji obcych substancji chemicznych z organizmu, czasami generują wysoce reaktywne metabolity, które mają konsekwencje toksykologiczne. Aby zmniejszyć prawdopodobieństwo późnego niepowodzenia klinicznego lub wycofania z rynku, nastąpił na zrozumienie kluczowych procesów metabolicznych, które mogą powodować powodować interakcje lub toksyczność leków. Dokonano znaczących postępów w w wykrywaniu reaktywnych metabolitów oraz w zrozumieniu zależności struktura aktywność. Obecnie powszechnie przyjmuje się, że związki z pewnymi grupy funkcyjne, takie jak aniliny, chinony, hydrazyny, tiofeny, furany, kwasy acylopropionowe i alkiny mają znacznie większe ryzyko związane z tworzenia reaktywnych metabolitów niż związki, które nie zawierają takich "alarmy strukturalne". Wykrywanie reaktywnych metabolitów odbywa się zwykle za pomocą testów in in vitro, które stały się bardziej czułe dzięki postępom w spektrometrii mas. spektrometrii mas. Ponieważ zidentyfikowano coraz większą liczbę związków, które tworzą reaktywne metabolity reaktywne metabolity, znaczna część uwagi została przeniesiona z wykrywania na ocenę skutków toksykologicznych. Podczas gdy istnieje nieproporcjonalna związków metabolizowanych do reaktywnych metabolitów, które są związane z hepatotoksycznością indukowaną lekami i poważnymi działaniami toksycznymi na skórę, takimi jak toksyczna nekroliza śródbłonka toksyczna nekroliza śródbłonka i zespół Stevena Johnsona, próby przewidywania toksyczności na podstawie badań in vitro były zniechęcające. W niniejszym przeglądzie próbujemy podsumować eksperymentalne opcje dostępne do oceny reaktywnych metabolitów. reaktywnych metabolitów. --- Niektóre leki są przekształcane w reaktywne metabolity przez cytochrom P-450, mikrosomalny enzym wątrobowy. wątrobowy enzym mikrosomalny. Reaktywne metabolity wiążą się kowalencyjnie z makrocząsteczkami makrocząsteczkami hepatocytów, determinując w ten sposób zmiany w wątrobie. Indukcja enzymów mikrosomalnych zwiększa powstawanie reaktywnych metabolitów i wyolbrzymia hepatotoksyczność tych leków. --- WPROWADZENIE: Wiadomo, że wiele wycofanych leków ulega bioaktywacji przez szereg enzymów metabolizujących leki do chemicznie reaktywnych metabolitów, które wiążą się kowalencyjnie z białkami i DNA, powodując odpowiednio toksyczność narządową i kancerogenezę. kancerogenezę. Ważnym celem w odkrywaniu leków jest identyfikacja strukturalnych miejsc bioaktywacji w odkrywanych cząsteczkach w celu zapewnienia strategicznych modyfikacji, które eliminują lub minimalizują powstawanie reaktywnych metabolitów metabolitów, przy jednoczesnym zachowaniu docelowej siły działania, selektywności i pożądanych właściwości właściwości farmakokinetyczne prowadzące do opracowania skutecznych i nietoksycznych leków. nietoksycznych leków. OBSZARY OBJĘTE PRZEGLĄDEM: Niniejszy przegląd obejmuje techniki eksperymentalne stosowane obecnie do wykrywania reaktywnych metabolitów leków i przedstawia niedawne przykłady, w których informacje z mechanistycznych badań in vitro zostały z powodzeniem wykorzystane do przeprojektowania kandydata na lek leków, co doprowadziło do zablokowania lub zminimalizowania bioaktywacji. Omawiane techniki obejmują kowalencyjne wiązanie in vitro radioznakowanego leku z białkiem i reaktywnym metabolitem z odczynnikami takimi jak glutation, cyjanek, półkarbazyd i zasady DNA. podstawy. Studia przypadków dotyczące wykrywania reaktywnych metabolitów przy użyciu kombinacji różnych technik, w tym chromatografii cieczowej-tandemowej spektrometrii mas i analizy NMR oraz późniejszej modyfikacji strukturalnej. OPINIA EKSPERTA: Informacje pochodzące z najnowocześniejszych mechanistycznych badań metabolizmu leków metabolizmu leków mogą być z powodzeniem wykorzystane do ukierunkowania chemii medycznej w kierunku syntezy kandydatów na leki pozbawione ryzyka bioaktywacji, przy jednoczesnym zachowaniu pożądanych właściwości farmakologicznych i farmakokinetycznych. --- Dowody zdecydowanie sugerują, że wiele niepożądanych reakcji na leki, w tym idiosynkratyczne reakcje na leki, wiąże się z reaktywnymi metabolitami. Ponadto, niektóre grupy funkcyjne, które są łatwo utleniane do reaktywnych metabolitów, są są związane z wysoką częstością występowania działań niepożądanych. Większość leków może prawdopodobnie tworzyć reaktywne metabolity, ale proste porównanie wiązania kowalencyjnego in vitro jest mało prawdopodobne, aby zapewnić dokładne wskazanie względnego ryzyka leku powodującego idiosynkratyczną reakcję, ponieważ nie zapewnia wskazania jak skutecznie metabolit jest detoksykowany in vivo. Ponadto, częstość występowania i charakter działań niepożądanych związanych z danym lekiem jest prawdopodobnie w dużej mierze zależy od miejsca powstawania reaktywnych metabolitów, jak również jak również reaktywności chemicznej reaktywnego metabolitu. Takie czynniki będą określają, z którymi makrocząsteczkami metabolity będą się wiązać, a wiadomo że wiązanie kowalencyjne z niektórymi białkami, takimi jak te w błonie leukocytów, jest znacznie bardziej prawdopodobne, że doprowadzi do reakcji immunologicznej lub innego rodzaju toksyczności. toksyczności. Niektóre reaktywne metabolity, takie jak glukuronidy acylowe, krążą swobodnie i mogą prowadzić do niepożądanych reakcji w prawie każdym narządzie; jednak większość reaktywnych metabolitów reaktywnych metabolitów ma krótki biologiczny okres półtrwania i chociaż niewielkie ilości mogą wydostać się z narządu, w którym powstały, jest mało prawdopodobne, aby te metabolity osiągnęły wystarczających stężeń, aby spowodować toksyczność w innych narządach. Wiele idiosynkratycznych reakcji na leki dotyczy leukocytów, zwłaszcza agranulocytozy i tocznia polekowego. toczeń. My i inni wykazaliśmy, że leki mogą być metabolizowane przez aktywowane neutrofile i monocyty do reaktywnych metabolitów. Główną reakcją wydaje się być reakcja z kwasem podchlorawym wytwarzanym przez leukocyty. Kwas podchlorawy jest dość reaktywny i dlatego jest prawdopodobne, że wiele innych leków będzie które są metabolizowane przez aktywowane leukocyty. Niektóre prekursory neutrofili zawierają mieloperoksydazę i system oksydazy NADPH i jest prawdopodobne, że komórki te mogą również utleniać leki. Dlatego, chociaż nie ma bezpośrednich dowodów, uzasadnione jest spekulowanie, że reaktywne metabolity generowane przez aktywowane leukocyty lub prekursory neutrofili w szpiku kostnym, mogą być odpowiedzialne za wywołaną lekami agranulocytozę i niedokrwistość aplastyczną. Może to wiązać się z bezpośrednią toksycznością lub reakcją immunologiczną. Mechanizmy te nie wykluczają się wzajemnie wykluczające i może się zdarzyć, że oba mechanizmy przyczyniają się do toksyczności, nawet u tego samego pacjenta. W przypadku tocznia indukowanego lekami, dominującą hipotezą tocznia wiąże się z modyfikacją antygenów MHC klasy II. (ABSTRAKT SKRÓCONY DO 400 SŁÓW) --- Bioaktywacja leków prowadząca do powstawania reaktywnych form zdolnych do kowalencyjnego wiązania z białkami stanowi ważną przyczynę toksyczności wywołanej przez leki. toksyczności. Wykrywanie reaktywnych metabolitów przy użyciu inkubacji mikrosomalnych in vitro jest kluczowym krokiem w ocenie potencjalnej toksyczności związków farmaceutycznych. Najpopularniejsza metoda najczęstszą metodą badania powstawania tych niestabilnych, elektrofilowych elektrofilowych polega na wychwytywaniu ich za pomocą glutationu (GSH), a następnie zastosowaniu chromatografii cieczowej/spektrometrii masowej (LC/MS). Niniejsza praca opisuje zastosowanie bromowanego analogu glutationu, N-(2-bromokarbobenzyloksy)-GSH (GSH-Br), do badań przesiewowych in vitro reaktywnych metabolitów metodą LC/MS. Ten nowy środek wychwytujący został przetestowany z czterema związkami leków, o których wiadomo, że tworzą reaktywne metabolity reaktywne metabolity, acetaminofen, fipeksyd, trimetoprim i klozapinę. Mikrosomalne inkubacje mikrosomalne inkubacje przeprowadzono z GSH i GSH-Br dla każdego leku z późniejszą analizą za pomocą chromatografii cieczowej / spektrometrii mas o wysokiej rozdzielczości na instrumencie ESI-TOF (electrospray time-of-flight). Do akwizycji danych zastosowano ogólną metodę LC/MS została wykorzystana do akwizycji danych, a następnie specyficznego dla leku przetwarzania dokładnych w oparciu o filtrowanie defektów masy i dopasowywanie wzorców izotopowych. Inkubacje GSH i GSH-Br porównano z próbkami kontrolnymi przy użyciu analizy różnicowej (Mass Profiler) w celu zidentyfikowania adduktów powstałych w wyniku tworzenia się reaktywnych metabolitów. reaktywnych metabolitów. We wszystkich czterech przypadkach GSH-Br przyniósł lepsze wyniki, ze zmniejszonym odsetkiem wyników fałszywie dodatnich, zwiększoną czułością i nowymi adduktami w przeciwieństwie do samego GSH. Połączenie zastosowania tego nowego z potężnymi procedurami przetwarzania do filtrowania dokładnych danych masowych i analizy różnicowej. danych masowych i analizy różnicowej stanowi bardzo wiarygodną metodę identyfikacji reaktywnych metabolitów powstających w inkubacjach mikrosomalnych. --- Diosbulbina B (DIOB), furanoid, jest głównym składnikiem leku ziołowego Dioscorea bulbifera L. Narażenie na DIOB spowodowało uszkodzenie wątroby u ludzi i zwierząt doświadczalnych. zwierząt doświadczalnych. Mechanizmy hepatotoksyczności indukowanej przez DIOB pozostają nieznane. Niniejsze badanie wykazało, że DIOB indukował hepatotoksyczność w sposób w sposób zależny od czasu i dawki u myszy. Obraz histopatologiczny barwiony metodą H&E wykazał występowanie martwicy w wątrobie uzyskanej od myszy leczonych DIOB w dawce 200 mg/kg. Wstępne leczenie KTC chroniło zwierzęta przed hepatotoksyczności i zubożenia wątrobowego GSH indukowanego przez DIOB, zwiększony obszar pod krzywą stężenia w czasie DIOB we krwi, zmniejszone wydalanie z moczem GSH pochodzących z DIOB i zwiększone wydalanie leku macierzystego z moczem. Wstępne leczenie BSO nasilało hepatotoksyczność indukowaną DIOB. W celu zdefiniować rolę ugrupowania furanowego w toksyczności wątroby wywołanej przez DIOB, zastąpiliśmy furan DIOB grupą tetrahydrofuranową przez chemiczne uwodornienie pierścienia furanowego DIOB. pierścienia furanowego DIOB. Nie zaobserwowano uszkodzenia wątroby u zwierząt, którym podawano te same dawki dawki tetrahydro-DIOB. Grupa furanowa była niezbędna dla hepatotoksyczności wywołanej przez DIOB. hepatotoksyczności. Wyniki sugerują, że cis-enedialny reaktywny metabolit DIOB był odpowiedzialny za obserwowaną toksyczność. Obserwowane skromne wyczerpanie wątrobowego GSH u zwierząt leczonych DIOB sugeruje działanie jednego lub więcej reaktywnych metabolitów, a obserwowane uszkodzenie wątroby może być spowodowane przynajmniej częściowo częściowo z reakcji tych metabolitów z kluczowymi biomolekułami. Enzymy cytochromu P450 3A są zaangażowane w hepatotoksyczność indukowaną DIOB poprzez katalizowanie tworzenie reaktywnego metabolitu DIOB. --- Spadek liczby zatwierdzanych nowych leków w ciągu ostatniej dekady doprowadził do dokładnej analizy analizy procesu odkrywania leków. Jednym z głównych powodów rezygnacji jest toksyczność przedkliniczna, często przypisywana generowaniu metabolitów leków reagujących z białkami. W niniejszym przeglądzie przedstawiamy krytykę takich reaktywnych metabolitów i oceniamy dowody łączące je z obserwowanymi efektami toksycznymi. toksycznymi. Metodologia charakteryzowania reaktywnych metabolitów znacznie się rozwinęła w ostatnich latach. w ostatnich latach znacznie się rozwinęła i została podsumowana w pierwszej kolejności. Następnie rozważamy hamowanie kluczowych enzymów metabolicznych przez metabolity elektrofilowe, a także niekorzystne interakcje lek-lek, które mogą z tego wynikać. Jedną z ważnych klas metabolitów reagujących z białkami, niezwiązanych jednoznacznie ze zdarzeniem toksycznym, są glukuronidy acylowe. glukuronidy. Ich właściwości zostały omówione w świetle charakterystyki bezpieczeństwa bezpieczeństwa leków zawierających kwasy karboksylowe. Wiele niepożądanych działań leków (ADR) to zdarzenia idiosynkratyczne, czyli takie, których nie da się przewidzieć na podstawie znajomości farmakologii i farmakoterapii. na podstawie znajomości farmakologii i farmakokinetyki związku macierzystego. Obserwowane ADR mogą przybierać różne formy. Uszkodzenie konkretnych narządów, w szczególności wątroby, jest najbardziej bezpośrednie: zbadamy to szczegółowo. Przechodząc do poziomu poziom komórkowy, rozważamy również regulację w górę indukowanych procesów komórkowych. Powiązana, ale odrębna kwestia nadwrażliwości lub reakcji alergicznych na leki i ich metabolity, prawdopodobnie za pośrednictwem układu odpornościowego. Na koniec omawiamy wpływ takich danych na proces odkrywania leków, zarówno poprzez zarówno poprzez wczesne wykrywanie reaktywnych metabolitów, jak i świadome projektowanie syntetyczne, które eliminuje niekorzystną funkcjonalność kandydatów na leki. --- Działania niepożądane wywołane przez leki, zwłaszcza reakcje typu B, stanowią poważny problem kliniczny. problem kliniczny. Wiążą się one również ze znacznym stopniem niepewności przy opracowywaniu leków ponieważ często nie są one wykrywane do momentu wprowadzenia leku na rynek. na rynek. Reakcje typu B są również określane jako idiosynkratyczne reakcje na lek przez wielu badaczy ze względu na ich nieprzewidywalny charakter i nasz brak zrozumienia mechanizmów z nimi związanych. Obecnie uważa się, że że większość tych reakcji ma podłoże immunologiczne i jest wywoływana przez immunogenne koniugaty koniugaty powstałe w wyniku reakcji reaktywnego metabolitu leku z białkami komórkowymi. białkami komórkowymi. Wykazano, że większość leków związanych z reakcjami idiosynkratycznymi tworzy w pewnym stopniu reaktywne metabolity. Kowalencyjne kowalencyjnego wiązania reaktywnych metabolitów z białkami komórkowymi. przypadkach. Jednak badania mające na celu ujawnienie roli reaktywnych metabolitów i ich i ich adduktów białkowych w mechanizmie reakcji idiosynkratycznych wywołanych przez leki. brak. Niniejszy przegląd skupi się na naszym obecnym zrozumieniu i spekulatywnych w jaki sposób reaktywny metabolit leku może ostatecznie prowadzić do toksyczności immunologicznej. toksyczności immunologicznej. --- Diklofenak jest powszechnie przepisywanym NLPZ, który sam w sobie i jego reaktywne metabolity (faza I i faza II) mogą być metabolity (faza I i faza II) mogą być zaangażowane w poważną idiosynkratyczną hepatotoksyczność. hepatotoksyczności. Uszkodzenie mitochondriów jest jednym z mechanizmów indukowanego lekami uszkodzenia wątroby (DILI). uszkodzenia wątroby (DILI). W niniejszej pracy przeprowadzono badanie hamującego diklofenaku (Dic) i jego fazy I [4-hydroksydiklofenak (4'-OH-Dic) i 5-hydroksydiklofenaku (5-OH-dic)] oraz fazy II [glukuronid acylowy diklofenaku (DicGluA) i tioester glutationu diklofenaku (DicSG)], na syntezę ATP w mitochondriach wątroby szczura. Mechanizm oparty na hamowanie syntezy ATP jest wywierane przez diklofenak i jego metabolity. Metabolit fazy I (4'-OH-Dic) i metabolity fazy II (DicGluA i DicSG) wykazywały silne hamowanie (2-5-krotne) syntezy ATP, podczas gdy 5-OH-Dic, jeden z metabolitów fazy metabolit fazy I, był mniej silnym inhibitorem w porównaniu do Dic. Obliczone stałe kinetyczne obliczone stałe kinetyczne opartego na mechanizmie hamowania syntezy ATP przez Dic wykazywały maksymalną szybkość inaktywacji (Kinact) wynoszącą 2,64 ± 0,15 min(-1) i półmaksymalną szybkość inaktywacji (Kinact) wynoszącą 2,64 ± 0,15 min(-1). maksymalna szybkość inaktywacji (KI) 7,69 ± 2,48 μM przy stosunku Kinact / KI wynoszącym 0,343 min(-1) μM(-1). Współinkubacja mitochondriów z Dic i zredukowanym GSH wykazała ochronny wpływ na hamowanie syntezy ATP za pośrednictwem Dic. Nasze dane z tego badania zdecydowanie wskazują, że Dic, jak również jego metabolity mogą mogą być zaangażowane w toksyczne działanie na wątrobę poprzez hamowanie syntezy ATP. --- Jako insektycyd chloroorganiczny, endosulfan został powszechnie zakazany lub ograniczony. ograniczone, ale nadal jest szeroko stosowany w wielu krajach rozwijających się. Poprzednie badania wykazały wiele niekorzystnych skutków zdrowotnych endosulfanu. Jednakże neurotoksyczność endosulfanu nie została w pełni wyjaśniona. W tym badaniu, izomery endosulfanu (α-/β-endosulfan) i ich główne metabolity (siarczan endosulfanu, endosulfan). siarczan endosulfanu, diol endosulfanu i lakton endosulfanu) były odpowiednio narażone na działanie ludzkie komórki neuroblastoma SH-SY5Y. Wyniki wykazały, że zarówno α-endosulfan, jak i β-endosulfan powodowały zmniejszenie żywotności komórek i uszkodzenia morfologiczne w sposób sposób zależny od dawki. Ich mediana skutecznych stężeń (EC50) wynosiła odpowiednio odpowiednio 79,6 μM (α-endosulfan) i 50,37 μM (β-endosulfan) dla 72-godzinnej ekspozycji. narażenie. EC50 mieszaniny α/β-endosulfanu były niższe niż pojedynczego izomeru. izomeru. Jednak wartości EC50 jego metabolitów były wyższe niż w przypadku technicznego endosulfanu. endosulfanu. Endosulfan i jego metabolity powodowały wzrost reaktywnych form tlenu i peroksydację lipidów, ale zmniejszenie dysmutazy ponadtlenkowej w sposób sposób zależny od dawki. Wyniki te wskazują, że α-endosulfan wykazuje wyższą neurotoksyczność niż neurotoksyczność niż β-endosulfan. Mieszanina izomerów endosulfanu wykazuje silniejszą cytotoksyczność niż pojedynczy izomer. Po degradacji endosulfanu, cytotoksyczność jego metabolitów jego metabolitów stopniowo maleje. Neurotoksyczność endosulfanu i jego metabolitów jest ściśle związana z uszkodzeniami oksydacyjnymi i deficytem antyoksydacyjnym. --- Metabolizm leków może prowadzić do powstawania wysoce reaktywnych metabolitów, które o których wiadomo, że odgrywają rolę w toksyczności, co skutkuje znacznym odsetkiem podczas opracowywania leku i jego stosowania klinicznego. Dlatego im wcześniej taka reaktywność została wykryta, tym lepiej. Niniejszy przegląd podsumowuje nasz wieloletni projekt, wraz z odpowiednią literaturą, w celu zbadania baterii testów in vitro zdolnych do wykrywania powstawania reaktywnych metabolitów. Główne warunki wstępne dla takich testów: substancje chemiczne, o których wiadomo/nie wiadomo, że powodują uszkodzenie tkanek i wytwarzają reaktywne metabolity. uszkodzenia tkanek i wytwarzają reaktywne metabolity, system aktywacji (głównie pochodzenia ludzkiego), cele mało- i wielkocząsteczkowe (małocząsteczkowe trapery, peptydy, białka), techniki analityczne (spektrometria mas) i biomarkery toksyczności komórkowej. biomarkery toksyczności komórkowej. Obecny stan narzędzi in vitro do wykrywania reaktywnych półproduktów półproduktów jest następujący: 1. Małocząsteczkowe środki wychwytujące, takie jak glutation lub cyjanek wykrywają produkcję reaktywnych form z wysoką czułością czułością dzięki odpowiedniej technice MS. Wydaje się jednak, że również domniemane "negatywne" powodują powstanie odpowiednich adduktów. 2. Wyniki badań peptydów i dG (celowanie w DNA) są generalnie zgodne z wynikami traperów małocząsteczkowych. małocząsteczkowych, chociaż istnieją również istotne różnice. Te dwie platformy platformy pułapkowania nie pokrywają się. 3. Przewiduje się, że badania adduktów in vitro mogą być w pełni zinterpretowane tylko w połączeniu z biomarkerami toksyczności (takimi jak szlak Nrf2) z całych komórek lub tkanek. Jednakże, chociaż istnieją narzędzia do scharakteryzowania odpowiedzialności chemicznej i istnieją korelacja między indywidualnymi/zintegrowanymi punktami końcowymi a toksycznością, nadal istnieją poważne luki w nadal istnieją poważne luki w zrozumieniu mechanizmów stojących za związkiem między reaktywnymi metabolitami a niekorzystnymi skutkami. --- Atazanawir (ATV) jest lekiem przeciwretrowirusowym z klasy inhibitorów proteazy. W praktyce klinicznej zgłaszano wiele działań niepożądanych ATV, takich jak żółtaczka, nudności, ból brzucha i ból głowy. Dokładne mechanizmy działań niepożądanych działań niepożądanych związanych z ATV są nieznane. Ogólnie przyjmuje się, że toksyczności jest generowanie reaktywnych metabolitów. reaktywnych metabolitów. Nasze obecne badanie zostało zaprojektowane w celu zbadania reaktywnych metabolitów ATV. Zastosowaliśmy podejście metabolomiczne do profilowania metabolizmu ATV w mikrosomach myszy i ludzkich mikrosomach wątroby. Zidentyfikowaliśmy 5 znanych i 13 nowych metabolitów. Trzy potencjalnie reaktywne metabolity zostały wykryte i scharakteryzowane po raz pierwszy: jeden aldehyd aromatyczny, jeden α-hydroksyaldehyd, i jedną hydrazynę. Te potencjalnie reaktywne metabolity były generowane głównie przez CYP3A. Nasze wyniki dostarczają wskazówek do badań nad niepożądanymi skutkami ATV z punktu widzenia aktywacji metabolicznej. Sugerowane są dalsze badania w celu zilustrować wpływ tych potencjalnych reaktywnych metabolitów na działania niepożądane związane z ATV. związane z ATV. --- Centralnym elementem większości hipotez dotyczących mechanizmu idiosynkratycznych lekowych jest udział reaktywnych metabolitów. Ze względu na reaktywny charakter reaktywny charakter większości takich metabolitów, prawdopodobne jest, że powstają one przez komórki krwi lub w ich bezpośredniej bliskości. Główny system oksydacyjny neutrofili generuje kwas podchlorawy. Wykazaliśmy, że leki związane z najwyższą częstością występowania agranulocytozy są utleniane do reaktywnych metabolitów przez kwas podchlorawy i/lub aktywowane neutrofile. Istnieje istnieje wiele mechanizmów, za pomocą których takie reaktywne metabolity mogą wywoływać agranulocytozę. agranulocytozę. W przypadku agranulocytozy indukowanej aminopiryną, większość przypadków przypadków wydaje się obejmować zależne od leku przeciwciała antyneutrofilowe, a te są prawdopodobnie indukowane przez antygeny błony komórkowej modyfikowane przez reaktywny metabolit aminopiryny. metabolit aminopiryny. Celem agranulocytozy związanej z wieloma innymi lekami są zwykle neutrofile. innymi lekami są zwykle prekursory neutrofili i mogą one obejmować cytotoksyczność lub cytotoksycznością lub komórkową reakcją immunologiczną indukowaną przez reaktywny metabolit. W przypadku niedokrwistości aplastycznej, w niektórych przypadkach istnieją dowody na udział cytotoksycznych limfocytów T które mogą być indukowane przez metabolity wytwarzane przez neutrofile lub, co bardziej prawdopodobne, przez reaktywne metabolity. bardziej prawdopodobne, przez reaktywne metabolity wytwarzane przez komórki macierzyste. --- Wykazano, że olanzapina jest utleniana do reaktywnego półproduktu przez HOCl, który jest głównym utleniaczem wytwarzanym przez aktywowane neutrofile. który jest głównym utleniaczem wytwarzanym przez aktywowane neutrofile. Widmo masowe uzyskane przy użyciu systemu przepływowego, w którym reagenty były podawane do komory mieszania, a produkty produkty przepływały bezpośrednio do spektrometru masowego, ujawniając reaktywny przy m/z 311. Jest to o 2 jednostki masowe mniej niż protonowany jon molekularny protonowany jon molekularny macierzystej olanzapiny i sugeruje, że reaktywnym związkiem pośrednim jest jon jon nitrowy. Reaktywny produkt pośredni mógłby zostać wychwycony przez glutation lub N-acetylocysteiną w celu wytworzenia dwóch koniugatów. Dane te są analogiczne do wyników strukturalnie pokrewnym atypowym lekiem przeciwpsychotycznym - klozapiną. przeciwpsychotycznym. Jednakże, reaktywne metabolity klozapiny i olanzapiny wykazały różnice w ich zdolności do powodowania toksyczności dla ludzkich neutrofili. Toksyczność dla neutrofili obserwowano tylko przy wysokich stężeniach klozapiny (>50 mikroM), gdy do wytworzenia reaktywnego metabolitu użyto HOCl. W przeciwieństwie do tego, toksyczność zależną od stężenia (p < 0,05) obserwowano, gdy neutrofile były inkubowano z klozapiną (0-20 mikroM) i H2O2 w celu wytworzenia reaktywnego metabolitu klozapiny. metabolit klozapiny. Nie zaobserwowano toksyczności samej klozapiny (w stężeniach > 50 mikroM). Podobne wyniki zaobserwowano w monocytach i komórkach HL-60. Reaktywny metabolit olanzapiny wydawał się powodować niewielką toksyczność tylko przy najwyższych badanych stężeniach (20 mikroM), nawet gdy reaktywny metabolit był generowany przy użyciu H2O2. Neutrofile od dwóch pacjentów z historią z historią agranulocytozy wywołanej klozapiną wydawały się być bardziej wrażliwe na toksyczne działanie klozapiny. działanie reaktywnego metabolitu klozapiny; jednak liczby są zbyt małe aby wyciągnąć jakiekolwiek ostateczne wnioski.
Czym są reaktywne metabolity?
Reaktywne metabolity powstają, gdy mała cząsteczka, zwykle lek lub węglowodór, jest rozkładana w organizmie. Reaktywne metabolity mogą powodować raka i inne choroby, a także hepatoksyczność.