Cytochrom P450 3A4

Cytochrom P450 3A4 (abgekürzt: CYP 3A4) ist ein Isoenzym der Cytochrom P450-Superfamilie. Es ist im menschlichen Körper einer der zentralen Bestandteile der Verstoffwechselung (Biotransformation) insbesondere körperfremder Stoffe (Xenobiotika). Cytochrom P450 3A4 kommt mengenmäßig am meisten in der Leber vor. Es hat die meisten Substrate aller Cytochrome. Da auch viele Arzneistoffe über Cytochrom P450 3A4 abgebaut werden, ist es das Zentrum vieler Arzneimittelinteraktionen. Es ist das am meisten gebildete Cytochrom P450 und verstoffwechselt etwa die Hälfte aller Arzneistoffe.[1]

Cytochrom P450 3A4
Cytochrom P450 3A4
Strukturmodell von Cytochrom P450 3A4 mit zentraler Hämgruppe nach PDB 1W0E
Eigenschaften des menschlichen Proteins
Masse/Länge Primärstruktur 503 AS; 57,3 kDa
Kofaktor Häm
Bezeichner
Gen-Name CYP3A4
Externe IDs
Enzymklassifikationen
EC, Kategorie 1.14.13.32, Monooxygenase
Reaktionsart Oxidation
Substrat Albendazol + NADPH/H+ + O2
Produkte Albendazol-S-oxid + NADP+ + H2O
EC, Kategorie 1.14.13.67, Monooxygenase
Reaktionsart Hydroxylierung
Substrat Chinin + NADPH/H+ + O2
Produkte 3-Hydroxychinin + NADP+ + H2O
EC, Kategorie 1.14.13.97, Monooxygenase
Reaktionsart Hydroxylierung
Substrat Lithocholat + NADPH/H+ + O2
Produkte Hyocholat + NADP+ + H2O
Vorkommen
Übergeordnetes Taxon Wirbeltiere

Genetik

Bei Menschen ist Cytochrom P450 3A4 auf dem CYP3A4-Gen codiert.[2] Dieses Gen liegt neben vielen anderen Cytochromgenen auf Chromosom 7q21.1.[3]

Funktion

Cytochrom P450-Enzyme sind fast ausschließlich Monooxygenasen, die eine Hydroxylierung katalysieren. Neben der Synthese von Steroiden und Steroidhormonen ist diese Reaktion in der Biotransformation wichtig um hydrophobe Stoffe wasserlöslich und damit ausscheidbar zu machen. Zusätzlich spielt es eine große Rolle bei Medikamenten, die als Prodrug verabreicht werden. Hierbei wird durch die Enzymkatalyse die aktive Form gebildet. Bei einer Inhibition von CYP 3A4 wird demnach das aktive Medikament nicht oder nur vermindert gebildet.

Dadurch, dass viele Medikamente über dasselbe Isoenzym abgebaut werden, treten dort besonders viele Arzneimittelinteraktionen auf. Einige Stoffe induzieren das Enzym, andere hemmen es. Durch eine Enzymhemmung können die von ihm abgebauten Stoffe kumulieren, das kann so weit gehen, dass dadurch die toxische Schwelle überschritten wird. Bei einer Enzyminduktion kann ein Substrat soweit abgebaut werden, dass der Blutplasma-Wirkspiegel nicht mehr erreicht wird.

Substrate

Induktoren

Hemmer

Beispiele für Interaktionen

Eine Organtransplantation verlangt nach Immunsuppression um eine Transplantatabstoßung zu verhindern. Die meisten Immunsuppressiva werden durch CYP3A4 verstoffwechselt, was dazu führt, dass die gleichzeitige Einnahme von Johanniskraut, z. B. im Rahmen einer leichten depressiven Episode, zu einer Plasmaspiegelabnahme des Immunsuppressivums führt und ggf. bis zu einer Abstoßungsreaktion mit Organversagen führen kann.

Besonders gefährlich ist der Verzehr von Grapefruits und Bergamotten bei Einnahme von Medikamenten, die über CYP3A4 verstoffwechselt werden, da die darin enthaltenen Inhaltsstoffe Naringin, 6',7′-Dihydroxybergamottin und Bergamottin das CYP3A4 hemmen und somit zu einer höheren Wirkstoffbelastung und zu einer Überdosierung führen können.[12]

Einzelnachweise
  1. F. P. Guengerich: Cytochrome P-450 3A4: regulation and role in drug metabolism. In: Annual review of pharmacology and toxicology. Band 39, 1999, S. 1–17, doi:10.1146/annurev.pharmtox.39.1.1, PMID 10331074.
  2. Hashimoto H, Toide K, Kitamura R, Fujita M, Tagawa S, Itoh S, Kamataki T: Gene structure of CYP3A4, an adult-specific form of cytochrome P450 in human livers, and its transcriptional control. In: Eur. J. Biochem. 218. Jahrgang, Nr. 2, Dezember 1993, S. 585–95, doi:10.1111/j.1432-1033.1993.tb18412.x, PMID 8269949.
  3. Inoue K, Inazawa J, Nakagawa H, Shimada T, Yamazaki H, Guengerich FP, Abe T: Assignment of the human cytochrome P-450 nifedipine oxidase gene (CYP3A4) to chromosome 7 at band q22.1 by fluorescence in situ hybridization. In: Jpn. J. Hum. Genet. 37. Jahrgang, Nr. 2, Juni 1992, S. 133–8, doi:10.1007/BF01899734, PMID 1391968.
  4. Kaja M. Konieczny, Paul Dorian: Clinically Important Drug–Drug Interactions Between Antiarrhythmic Drugs and Anticoagulants. In: Journal of Innovation in Cardiac Management 10, 3 (März 2019), S. 352–355. PMC 7252850 (freier Volltext).
  5. Keith A. Candiotti et al.: The Impact of Pharmacogenomics on Postoperative Nausea and Vomiting: Do CYP2D6 Allele Copy Number and Polymorphisms Affect the Success or Failure of Ondansetron Prophylaxis? In: Anaesthesiology 102, 3 (März 2005), S. 543–549. . Abgerufen am 13. November 2020
  6. Druglib.com
  7. Thomas Effert: Molekulare Pharmakologie und Toxikologie: Biologische Grundlagen von Arzneimitteln und Giften, S. 24. Springer, Berlin 2006, ISBN 978-3-540-21223-2.
  8. Pharmazeutische Zeitung online 35/2008: Grapefruit - Neuer Interaktionsmechanismus entdeckt. Abgerufen am 10. Januar 2011.
  9. Björn Lemmer, Georges Fülgraff (Hrsg.): Pharmakotherapie, klinische Pharmakologie. 14., überarb. und aktualisierte Auflage. Springer, Heidelberg 2010, ISBN 978-3-642-10540-1, S. 470.
  10. Park JY, Kim KA, Kim SL: Chloramphenicol is a potent inhibitor of cytochrome P450 isoforms CYP2C19 and CYP3A4 in human liver microsomes. In: Antimicrob. Agents Chemother. 47. Jahrgang, Nr. 11, November 2003, S. 3464–9, doi:10.1128/AAC.47.11.3464-3469.2003, PMID 14576103, PMC 253795 (freier Volltext).
  11. Shamema Nasrin, Christy J. W. Watson, Yadira X. Perez-Paramo, Philip Lazarus: Cannabinoid Metabolites as Inhibitors of Major Hepatic CYP450 Enzymes, with Implications for Cannabis-Drug Interactions. In: Drug Metabolism and Disposition. Band 49, Nr. 12, 1. Dezember 2021, ISSN 0090-9556, S. 1070–1080, doi:10.1124/dmd.121.000442, PMID 34493602 (aspetjournals.org [abgerufen am 11. Juni 2022]).
  12. Achtung Grapefruit! Artikel aus APOTHEKE ADHOC vom 13. August 2019, abgerufen am 27. Oktober 2020

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