Генетический полиморфизм, влияющий на метаболизм противотуберкулёзных препаратов

Введение / Introduction

Согласно целям устойчивого развития ООН ликвидация эпидемии туберкулёза к 2030 г. является приоритетной в области здравоохранения [1, 2]. Несмотря на то, что в 2021 г. Российская Федерация вышла из списка стран с высоким бременем туберкулёза, сохраняется угроза распространения туберкулёза с лекарственной резистентностью возбудителя и ко-инфекции (ВИЧ-инфекция/туберкулёз). Больные туберкулёзом с множественной лекарственной устойчивостью возбудителя (МЛУ-ТБ) и ВИЧ-инфекцией являются наиболее тяжёлой когортой для лечения. Необходимость использовать большое количество препаратов сопровождается межлекарственным взаимодействием, что увеличивает риск развития нежелательных явлений, преимущественно токсического генеза, и перерывов в лечении, что влечёт за собой расширение спектра лекарственной устойчивости возбудителя, снижение эффективности лечения и сохранение резервуара инфекции в обществе [3]. Среди нежелательных явлений ведущее место занимают гепатотоксические реакции (59,3 % [4] 76,2 % [5], 9,0–27,4 % [6]. Частота их встречаемости зависит от ряда факторов, среди которых ведущим является комбинация противотуберкулёзных препаратов (ПТП) и сопутствующая патология [7]. Достижения генетики и методов генетических исследований показали, что на профиль безопасности фармакотерапии и создание бактерицидной концентрации действующего вещества в сыворотке крови пациента значительно влияют некоторые генетические полиморфизмы, в том числе ферментов печени, участвующих в метаболизме ПТП [8–16].

В ряде случаев полиморфизм генов становится препятствием для приёма ПТП в дозах, назначаемых для профилактики туберкулёзной инфекции, из-за индуцированного изониазидом повреждения печени (2,6 % (95 % ДИ 1,7–3,7 %), из них смертность — 0,02 %) [17]. Знания об этом и возможность повлиять на реализацию генетической информации открывают новые возможности для улучшения качества медицинской помощи для пациентов, получающих ПТП с лечебной и профилактической целью. В связи с вышеизложенным, целью настоящей работы явился обзор исследований, посвящённых изучению влияния полиморфных маркеров генов ферментов, участвующих в метаболизме противотуберкулёзных препаратов, на профиль безопасности таких препаратов.

Материалы и методы / Materials and methods

В клинических рекомендациях «Туберкулёз у взрослых» (2024 г.) перечислены ПТП, приём которых может сопровождаться развитием гепатотоксических реакций: изониазид, рифампицин и его производные, пиразинамид, протионамид/этионамид, бедаквилин, тиоуреидоиминометилпиридиний, парааминосалициловой кислоты, амоксициллин/клавулановая кислота. Кроме этого, в литературе встречаются сообщения о таких реакциях при использовании фторхинолонов [18], этамбутола [19], линезолида [20] и деламанида [21]. Проведён онлайн-поиск статей в базах данных Medline PubMed (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/), Embase (https://www.elsevier.com) и Google Академии (https://www.scholar.google.ru) по названиям вышеперечисленных ПТП совместно с терминами

«tuberculosis» и «polymorphism». Проанализировано 62 публикации. Отдельно был проведён поиск информации в базе ведущего международного ресурса по фармакогеномике Pharmacogenomics Knowledge Base (https://www.pharmgkb.org/) для оценки уровней доказательности тех или иных рекомендаций по препаратам, полученным на основе результатов фармакогенетических исследований.

Для получения указаний о корректировке доз в зависимости от генотипа пациента были проанализированы инструкции по медицинскому применению препаратов, включённых в обзор, в российском государственном реестре лекарственных средств (https://grls.rosminzdrav.ru/Default.aspx) и подобных реестрах других стран (FDA, США, Евросоюза и др.).

Схема химиотерапии, состоящая из изониазида, рифампицина, пиразинамида и этамбутола, применяется для лечения лекарственного чувствительного туберкулёза.

Результаты и обсуждение / Results and discussion

Большинство исследований о влиянии генетического полиморфизма ферментов печени на метаболизм ПТП сосредоточено на рифампицине или изониазиде.

Гидразид изоникотиновой кислоты (ГИНК) применяется в схеме лечения туберкулёза с лекарственной чувствительностью возбудителя и остаётся эталоном для оценки эффективности вновь создаваемых препаратов в научных исследованиях. Его уникальность обеспечивается бактерицидным действием в отношении M.tuberculosis [22]. Несмотря на это метаболизм ГИНК до сих пор является предметом исследований, большая часть которых была сосредоточена на фармакодинамических и токсикологических аспектах его метаболитов [23]. В печени ГИНК метаболизируется ферментами N-ацетилтрансферазой-2 (NAT2), цитохромом P450 2E1 (CYP2E1) и глутатион-S-трансферазой (GST) с двумя изоформами, GSTT1 и GSTM1.

Образование метаболитов является результатом гидролиза, цитохром Р450 (CYP)-зависимого окисления и активности N-ацетилтрансферазы (NAT). Гепатотоксичность ГИНК связана главным образом с метаболитами, которые способны генерировать свободные радикалы, и выделяемым ими аммиаком [22]. Скорость ацетилирования NAT2 определяется генетически как аутосомно-рецессивный признак [24]. В зависимости от активности NAT2 могут быть выделены три основных фенотипа: «медленные» ацетиляторы (носители гомозиготных генотипов по аллелям, связанным с пониженной активностью изофермента), «быстрые» ацетиляторы (носители двух аллелей, связанных с равной или более высокой активностью изофермента по сравнению с аллелем «дикого» типа), и «промежуточные» ацетиляторы (носители гетерозиготных генотипов) [25–27]. Из-за пониженной скорости метаболизма «медленные» ацетиляторы NAT2 подвергаются повышенному воздействию как самого изониазида, так и его токсичных метаболитов, что объясняет повышенный риск гепатотоксических реакций. Носители аллелей дикого типа NAT*4, полиморфных аллелей NAT2*12 (rs1208, 803A>G) и NAT2*13 (rs1041983, 282C>T) образуют фенотип «быстрых» ацетиляторов [27], что, наоборот, может определять недостаточную эффективность терапии изониазидом вследствие быстрого метаболизма препарата до неактивных метаболитов, но не исключает развитие гепатотоксичности. Исследования, посвящённые изучению фармакокинетики ПТП продемонстрировали необходимость коррекции дозы в пределах его терапевтического эффекта в зависимости от типа ацетилирования и возраста человека [28].

Наиболее значимыми с точки зрения профиля безопасности изониазида являются маркеры NAT2*5 (rs1801280, 341T>C), NAT2*6 (rs1799930, 590G>A), NAT2*7 (rs1799931, 857G>A) и NAT2*14 (rs1801279, 191G>A) — их носители образуют фенотип «медленных» ацетилятор [25]. Аналогичные результаты продемонстрированы в метаанализе Khan S и соавт. [29]: повышенный риск лекарственно–индуцированного поражения печени наблюдается у носителей мутантных аллелей в положении NAT2*5 (rs1799929), NAT2*6 (rs1799930) и в позиции NAT2*7 (rs1799931). Доказана связь полиморфизма NAT2 (NAT2*13A и NAT2*6B) с развитием гепатотоксических реакций у людей, живущих с ВИЧ/СПИДом [30] и детей — NAT2*13 (rs1041983, 282C>T) [31].

Другим важным метаболизатором ПТП является система цитохрома P450. Особый интерес представляют генетические маркеры фермента CYP2E1, а также изучение связи между генетическими полиморфизмами N-ацетилтрансферазы 2 (NAT2) и глутатион-S-трансферазы (GST). Для пациентов с генотипом медленного ацетилирования NAT2, генотипом CYP2E1 RsaI/PstI c1/c1 и нулевым генотипом GSTM1 существенно повышается риск лекарственно–индуцированного поражения печени, что требует тщательного обследования перед назначением ПТП [32, 33]. В работе Bose PD с соавт. [34] определена ассоциация носительства маркеров NAT2*5, NAT2*6, NAT2*7 и варианта RsaI гена CYP2E1 (*5B, rs 2031920, C-1054T) с гепатотоксичностью у пациентов, получавших терапию лекарственно-чувствительного туберкулёза.

В ходе исследования [34] убедительно продемонстрировано развитие гепатотоксических реакций только у «медленных» ацетиляторов с наличием NAT2*6, NAT2*7 и аллельного варианта RsaI гена CYP2E1 (CYP2E1*5B). В когортном исследовании Singla N с соавт. [35] указывалось, что гетерозиготное носительство аллельного варианта CYP2E1*5B может вносить вклад в повышение риска гепатотоксичности на фоне ПТП. Похожие данные получены в другом исследовании, где оценивался риск гепатотоксичности в зависимости от носительства вариантов аллелей NAT2 и CYP2E1 (1024T>C, 1053C>T, 1293G>C). При оценке отдельной роли маркеров CYP2E1 без NAT2 не было выявлено значимой ассоциации с гепатотоксичностью, однако сочетание «медленного» ацетилирования по NAT2 и носительства гомозиготы TT по 1053C>T гена CYP2E1 достоверно увеличивало риск по сравнению с «быстрыми» ацетиляторами — носителями тех же генотипов CYP2E1 [36].

Другие данные были получены в исследовании Xiang Y с соавт., где показана значимая связь с развитием лекарственного поражения печени для носителей NAT2*5 (rs1799929) маркера, тогда как для NAT2*6 (rs1799930) или NAT2*7 (rs1799931) подобной ассоциации не было. Значимое влияние маркеров CYP2E1, GSTM1 или GSTT1 также не было доказано [37].

Роль полиморфизмов гена CYP2E1 и нулевой мутации в генах GSTM1 и GSTT1 при проявлении лекарственного поражения печени при лечении туберкулёза отдельно изучалась в работе Santos EA с соавт. Было показано, что носительство хотя бы одного мутантного аллеля по CYP2E1 или нулевой мутации GSTT1 увеличивает в 4,5 раза риск поражения печени [38]. В наблюдательном исследовании Yu YY с соавт. [39] продемонстрирована корреляция между наличием аллельных вариантов rs2070676 и rs2515641 CYP2E1и более высокой частотой нежелательных явлений у лиц, получавших изониазид и рифампицин. В ряде исследований доказано, что генотип GSTM1, GSTT1 у «быстрых» ацетиляторов NAT2 с наличием варианта CYP2E1 c1/c1 увеличивает риск развития нежелательных явлений, связанный с приёмом ПТП [40], а медленный генотип NAT2, CYP2E1*1A и нулевой GSTM1 оказывают умеренное влияние на генетическую восприимчивость к развитию гепатотоксических реакций [41].

Несмотря на противоречивые данные отдельных исследований по CYP2E1 в контексте лекарственно-индуцированного поражения печени при противотуберкулёзной терапии, есть данные метаанализа Liu X с соавт., где авторы проанализировали результаты 29 исследований о связи носительства аллельных вариантов CYP2E1 с поражением печени при комбинированной терапии изониазидом, рифампицином, пиразинамидом и этамбутолом. Значимая ассоциация риска развития гепатотоксических реакций с носительством полиморфизма гена CYP2E1 при комбинированной терапии препаратами первой линии была доказана только для вариантов RsaI/PstI [23]. При этом информация о значимой связи гепатотоксических реакций с полиморфизмами других генов ферментов системы цитохром P450 оставалась противоречивой.

Так, в исследовании типа случай-контроль Wang Y c соавт. была оценена роль полиморфизмов CYP2B6*6 (rs3745274, c.516G>T) и CYP2B6*4 (rs2279343, c.785A>G) в развитии гепатотоксических реакций в выборке из 343 пациентов с туберкулёзом, получавших в течение 2 месяцев лечение лекарственно-чувствительного туберкулёза. Интерес к CYP2B6 был вызван тем, что данный фермент участвует в метаболизме широкого рядя препаратов, а в противотуберкулёзной терапии важную роль играет тот факт, что он может быть значительно индуцирован рифампицином. Полученные данные свидетельствовали, что гомозиготный генотип CYP2B6*6 значимо ассоциировался со снижением риска развития гепатотоксических реакций среди мужчин, тогда как для CYP2B6*4 никаких ассоциаций не выявлено [31]. Подтверждающие данные о роли CYP2B6*6 как одного из маркеров безопасности противотуберкулёзной терапии также приводятся в ряде исследований [42, 43].

Отмечено, что глутатион S-трансферазы (GST) печени катализируют сульфгидрильную конъюгацию гепатотоксичных промежуточных продуктов метаболизма ксенобиотиков, что приводит к снижению их токсического воздействия путём выведения из организма. Отсутствие активности GST вследствие нулевой мутации в двух её локусах GSTM1 и GSTT1 может приводить к накоплению токсичных промежуточных продуктов и повреждение вследствие этого печени, что определяет человека как восприимчивого к развитию лекарственно-индуцированного повреждения печени [44]. В работе Perwitasari DA c соавт. [45] у пациентов с впервые выявленным туберкулёзом изучено влияние носительства аллельных вариантов генов NAT2 (rs1799929, rs1799930, rs1799931, rs1801280 и rs1041983), CYP2E1 (rs2031920, rs8192775 и rs2515641), HLA (rs1041981, rs1063355 и rs6906021), нулевой мутации в генах глутатион-S-трансфераз GSTM1 и GSTT1 на концентрацию изониазида в плазме, и их связь с риском развития лекарственного поражения печени. Результаты данного исследования продемонстрировали, что наибольшее число пациентов с поражением печени имели генотип «медленных» ацетиляторов по NAT2 — 48,9 %. По полиморфным маркерам CYP2E1, GSTT1 и GSTM1 значимой ассоциации с риском гепатотоксичности выявлено не было. Интересные данные были получены по маркерам гена HLA: носители G-аллели rs1063355 и С-аллели rs1041981 имели пониженный риск развития гепатотоксических реакций по сравнению с неносителями [45]. Схожие данные были получены в работе других авторов, где значимое влияние на риск развития поражения печени на фоне приёма противотуберкулёзной терапии имеет только фенотипический профиль ацетиляторов по NAT2, а влияние маркеров CYP2E1, GSTM1 или GSTT1 на тип ацетилирования доказано не было [46]. По данным ресурса PharmGKB, единственным маркером, для которого выявлен высокий (1B) и умеренный (2A) уровень доказательности связи между носительством и токсичностью, является ген NAT2. Такая связь определяется главным образом для изониазида и его комбинаций с другими препаратами первой линии [47]. В отношении других генов и их значимости для профиля безопасности противотуберкулёзных препаратов уровни доказательности таких ассоциаций не превышают 3 уровня. Подобная ассоциация может основываться на одном исследовании (или предварительной информации) — или нескольких исследованиях с противоречивой информацией [22]. При этом в работах ряда авторов показано, что носительство нулевой мутации только GSTМ1 или комбинации нулевой мутации по локусам GSTМ1 и GSTT1 значимо ассоциировалось с развитием гепатотоксичности (p <0,02 и p <0,007, соответственно) [48]. Эти выводы коррелируют с результатами работы Singla N с соавт. [35]. Для рифампицина основным ферментом метаболизма является цитохром P450. В исследовании [23] при проведении метаанализа, шансы выявить факт полиморфизма CYP2E1 (RsaI/PstI) у пациентов с гепатотоксическими реакциями (отношение шансов при использовании схем для лечения лекарственно-чувствительного туберкулёза с включением рифампицина при сравнении с монотерапией ГИНК были несущественные (OR = 1,18 [95 % ДИ: 0,82–1,71]). Метаболизм этамбутола осуществляется посредством системы цитохрома Р450 (CYP), глюкуронозилтрансферазы (UGT), альдегиддегидрогеназы (ALDH) и глутатион S-трансферазы (GST) [19]. Частота гепатотоксических реакций этамбутола ниже, чем у других ПТП и в исследовании [19] убедительно продемонстрировано, что нулевой генотип GSTM1 rs4025935 связан с повышенным риском, вызванным противотуберкулёзными препаратами, применяемыми для лечения лекарственно-чувствительного туберкулёза. Кроме того, варианты rs7852860 в гене ALDH1A1 связаны с повышенным риском развития гепатотоксических реакций. В тоже время, вариант UGT2B7 rs7662029 с генотипом AG может быть защитным фактором против развития токсических реакций. В другом исследовании [15] убедительно показано влияние мутации AG/A в CYP1A2 2159 G>A на 50 % снижение относительной биодоступности. Моделирование показало, что дозы 30 мг/кг массы тела и 50 мг/кг для носителей G/G и G/A, соответственно, приведут к клинически адекватному воздействию, что требует увеличения дозы в 2 раза вместо рекомендуемых (15–20 мг/кг до 30 мг/ кг). Однако доза 50 мг/кг, необходимая для достижения терапевтического воздействия у носителей G/A, может быть нецелесообразной из-за дозозависимой токсичности этамбутола.

Для пиразинамида основным ферментом его инактивации является деамидаза и ксантиноксидаза печени. Работ по изучению генетического полиморфизма этого фермента в доступной литературе не найдено. Все исследования касались изучения цитохрома Р450 при использовании комбинации ПТП для лечения лекарственно-чувствительного туберкулёза.

Работ по изучению влияния полиморфизма ферментов, участвующих в метаболизме протионамида на развитие гепатотоксических реакций также не найдено. В исследовании [13] изучено действие ПТП на восемь CYP-специфических реакций в микросомах печени человека. Учитывая схемы лечения туберкулёза, межлекарственные взаимодействия при комбинации клофазимина и протионамида наиболее значимыми оказались полиморфизмы в генах CYP3A4 и CYP2B6, а для изониазида и рифапентина — CYP3A4 [49].

На метаболизм левофлоксацина оказывает влияние полиморфизм цитохрома P450 2C19 (CYP2C19), преимущественно определяя его бактерицидную концентрацию в организме человека [50]. На фармакокинетические параметры фторхинолонов, такие как площадь под кривой (AUC), клиренс креатинина (CCr), максимальная концентрация в плазме (Cmax), период полувыведения (Т1/2) и пиковое время (Тmax) существенное влияние оказывает полиморфизмов генов глюкуронозилтрансферазы (UGT: UGT1A1, UGT1A9), АТФ-связывающей кассеты P-гликопротеина (кодируется геном ABCB1), семейства растворённых переносчиков органического аниона-транспортирующего полипептида 1B1 (кодируется SLCO1B1) [18].

На метаболизм бедаквилина, включённого в схемы химиотерапии МЛУ-ТБ, оказывал влияние полиморфизм в гене AGBL4, который определял клиренс препарата, риск развития гепатотоксических реакций и его терапевтическую концентрацию [14]. В исследовании, проведённом среди южноафриканцев [51] продемонстрирована связь полиморфизма rs776746 CYP3A5*3 с более медленным выведением бедаквилина.

Метаболизм деламанида осуществляется через систему CYP, а в терапевтической дозе он не индуцировал активность CYP1A2, CYP2C9 и CYP3A4 в гепатоцитах человека, и не было отмечено увеличения уровней мРНК CYP1A2, CYP2B6, CYP2C9 и CYP3A4. Это подтверждено в исследовании Kour G с соавт. [10]. В работе [20] доказано участие CYP3A4, CYP1A1, CYP2C8, CYP2C18, CYP2C19, CYP2J2 и CYP1B1 в метаболизме бедаквилина и линезолида, что определяло риск развития нежелательных явлений и концентрацию препаратов в сыворотке.

Исходя из вышеперечисленного, генетический полиморфизм генов NAT2, CYP, GST, UGT, ALDH оказывал влияние на метаболизм некоторых ПТП, определяя их безопасность и эффективность при лечении туберкулёза, в том числе, за счёт изменения концентрации в сыворотке. Поддержание терапевтической (бактерицидной) концентрации регулируется генами переносчиками органических веществ: АТФ-связывающей кассеты P-гликопротеина (кодируется геном ABCB1, AGBL4), семейства растворённых переносчиков органического аниона-транспортирующего полипептида 1B1 (кодируется SLCO1B1), транскрипционных регуляторов прегнанового X-рецептора (PXR), конститутивного андростанового рецептора (CAR), гена транскрипции (Forkhead box protein O1, FOXO1) [8, 52–56].

В исследовании [9] изучены полиморфизмы отдельных нуклеотидов в генах ABCB1, PXR, плейотропного фактора транскрипции (VDR), CYP24A1 и CYP27B1 и определено влияние ABCB1 3435 CT/TT (p = 0,023) и CYP24A1 8620 AG/GG (p = 0,030), а также Cdx2 AG/GG (p = 0,004) на концентрацию этамбутола в сыворотке пациентов, преимущественно её снижая, что не влияло на развитие гепатотоксических реакций. В тоже время в исследовании отечественных учёных установлена слабая корреляционная связь полиморфизма генов (NAT2 (590G>A (rs1799930), ABCB1 (3435T>C (rs1045642), а также аллеля гена ABCB1 (Т) с риском развития гепатотоксических реакций у больных туберкулёзом лёгких [57].

В работе Zhang J с соавт. [58] была изучена ассоциация однонуклеотидных полиморфизмов rs2755237 и rs4435111 в регуляторном участке гена транскрипции Forkhead box protein O1 (FOXO1), активирующем экспрессию метаболического фермента аминолевулинат-синтазы 1, способного привести к лекарственному поражению печени при совместной терапии изониазидом и рифампицином. Было показано, что носительство аллели С по полиморфизму rs2755237 и аллели Т по полиморфизму rs4435111 ассоциируется с пониженным риском развития гепатотоксических реакций.

Таким образом, эффективность и безопасность ПТП зависят не только от генетического полиморфизма генов, определяющих функцию печени, но и генов переносчиков органических веществ.

Анализ инструкций по применению обозреваемых препаратов в реестрах разных стран показал, что некоторые упоминания о влиянии фармакогенетических маркеров на токсичность встречается только для изониазида в реестре FDA. Маркировка препаратов изониазида, одобренных FDA, немного отличается у разных производителей. Remedyrepack Inc. прямо не упоминает ген NAT2, но отмечает, что «медленное» ацетилирование может привести к более высоким уровням экспозиции препарата и, следовательно, к увеличению токсических реакций. Mikart Inc. упоминает о генетической детерминированности скорости ацетилирования в разных этнических группах демонстрируют различия в скорости инактивации препарата, и что «медленное» ацетилирование может привести к повышению уровня препарата в крови и, следовательно, к увеличению риска развития токсических реакций. На этикетках препаратов Rifater (комбинация рифампицина, изониазида, пиразинамида) содержится аналогичная информация. На всех этикетках содержится предупреждение о риске развития гепатита, связанного с применением изониазида, но при этом ни одна компания не упоминает о роли NAT2 и возможностях генетического тестирования для минимизации побочных эффектов.

Заключение / Conclusion

В проведённом обзоре собрана и обобщена информация о результатах исследований, демонстрирующих влияние фармакогенетических маркеров на риски развития лекарственно-индуцированного поражения печении на фоне применения противотуберкулёзных препаратов. Было выявлено, что наиболее полные данные с достаточно высоким уровнем доказательности имеются для аллельных вариантов NAT2, кодирующих фенотипы «медленных» ацетиляторов. Ассоциации по NAT2 релевантны, главным образом, для изониазида и его комбинаций с другими препаратами лечения пациентов с туберкулёзом. Достоверность данных о влиянии носительства вариантов генов CYP2E1 и глутатион-S-трансфераз (GSTM1 и GSTT1), UGT, ALDH на безопасность противотуберкулёзной фармакотерапии остаётся спорной в виду разрозненности результатов исследований и, в некоторых случаях, их недостаточности. Полученная информация о влиянии полиморфизма генов, обеспечивающих перенос органических веществ, на терапевтические концентрации ПТП обуславливает в ряде случаев неэффективность химиотерапии туберкулёза и требует проведения коррекции дозы с учётом фармакогенетических параметров.

Статьи, включённые в этот обзор, не были ограничены по времени из-за ограниченного количества соответствующих исследований. Этот обзор подвержен небольшой потенциальной предвзятости, включая влияние личных взглядов авторов, пробелов в поиске литературы и методах отбора, что может привести к пропуску соответствующих исследований.