Омиксные биомаркеры эффективности и безопасности антипсихотиков: фокус на луразидон

Введение

Применение атипичного антипсихотика луразидона из группы бензизотиазолов, приобретает всё большее клиническое значение в терапии основных психических расстройств, включая шизофрению и биполярное расстройство [1-3]. Хотя механизм действия луразидона до конца не изучен, считается, что он воздействует как на дофаминовые, так и на серотониновые рецепторы [4]. Луразидон действует как полный антагонист D₂-рецепторов дофамина и 5-HT₂A и 5-HT₇ серотониновых рецепторов [5, 6]. Особого внимания заслуживает то, что луразидон обладает относительно высоким сродством к рецептору HTR1A, частичным агонистом которого он является (Ki = 6,75 нМ), что предположительно лежит в основе его анксиолитического и антидепрессивного действия [6]. Кроме того, луразидон характеризуется низким сродством к мускариновым M₁-, гистаминовым H₁-рецепторам и a-1 и a-2A адренергическим рецепторам [6, 7]. Такой рецепторный профиль, как правило, минимизирует риск ортостатической гипотензии, седативного эффекта, увеличения массы тела и когнитивных нарушений, которые нередко встречаются при применении других антипсихотиков [6, 7]. По сравнению с другими атипичными антипсихотиками, луразидон обладает наибольшей аффинностью связывания с рецептором серотонина 5-HT₇. Кроме того, антагонизм рецептора 5-HT₇ обуславливают антидепрессантные свойства луразидона [8]. Блокирование D₂-рецепторов дофамина и 2A-рецепторов серотонина обеспечивает ему относительно благоприятный профиль переносимости и менее выраженное негативное влияние на когнитивные функции по сравнению с другими антипсихотиками [9-11]. Предполагается, что его клиническая активность обусловлена не одним, а совокупностью механизмов, связанных с комплексным влиянием на серотонинергические, дофаминергические и другие нейромедиаторные системы [12]. Согласно ряду исследований, приём луразидона реже сопровождается метаболическими осложнениями по сравнению с рисперидоном, кветиапином и оланзапином. Речь идёт о более низкой вероятности развития нарушений липидного и углеводного обмена, включая гиперхолестеринемию, гиперлипидемию, гипергликемию и меньшую склонность к набору массы тела [2, 7, 13-16]. Луразидон наиболее значим для групп пациентов, у которых приоритетом является минимизация нежелательных эффектов, в частности метаболических нарушений и увеличения массы тела [16].

Однако в некоторых краткосрочных клинических работах отмечались случаи значительного повышения концентрации пролактина у пациентов, получавших луразидон. Это наблюдение требует внимания при мониторинге побочных эффектов и выборе тактики лечения, особенно у лиц с факторами риска, связанными с гиперпролактинемией [2, 14, 17].

Луразидон является перспективным препаратом, потенциально применимым в широком возрастном диапазоне и на различных стадиях заболевания. Эти особенности обусловили его всё более широкое использование в фармакотерапевтических стратегиях, ориентированных на длительное лечение и профилактику рецидивов психических расстройств [18-20].

Изучение фармакокинетических факторов

Фармакогенетические данные свидетельствуют, что функциональные полиморфные варианты генов ферментов CYP P450 и транспортеров существенно влияют на терапию, на проникновение лекарственных средств в ЦНС, имеют существенное значение для терапии психических заболеваний. Эти генетические особенности во многом определяют вариабельность клинического ответа на лечение [21-24].

Изоферменты семейства CYP3A, которые кодируются одноименными генами [25], локализованы в хромосомной области 7q21.1, входящей в кластер генов цитохрома P450 [26]. Данное подсемейство относится к числу наиболее значимых, поскольку его представители принимают участие в биотрансформации разнообразных ксенобиотиков. При этом активность CYP3A отличается высокой изменчивостью: межиндивидуальные различия могут достигать сотен раз и более [27, 28]. Такая вариабельность, в свою очередь, способна существенно влиять на скорость метаболизма и выведения субстратов этих ферментов, включая луразидон.

Основной путь метаболизма луразидона связывают именно с ферментом CYP3A4, относящимся к системе цитохрома P450, несмотря на принадлежность CYP3A4 и CYP3A5 к одному семейству CYP3A [29].

Установлено, что при сочетанном применении луразидона с умеренными ингибиторами CYP3A4 рекомендуется снижать его дозу вдвое, начиная с 20 мг (не превышая 80 мг в сутки). Аналогичный принцип применяется и при использовании умеренных индукторов CYP3A4: при необходимости дозировку луразидона можно увеличивать в соответствии с клинической ситуацией [2, 14].

В терапии шизофрении стартовая доза чаще всего составляет около 40 мг в сутки с возможным нарастанием до 160 мг в сутки в зависимости от тяжести клинической картины, реакции пациента и переносимости [1, 30]. При биполярной депрессии диапазон доз обычно лежит в пределах 20-120 мг в сутки; при этом клиническое использование у подростков и детей также постепенно расширяется [31, 32]. Вместе с тем луразидон характеризуется выраженной межиндивидуальной фармакокинетической (ФК) вариабельностью биодоступности и концентрации в организме, которая может служить важным фактором при прогнозировании клинической эффективности и риска развития нежелательных реакций [1, 33]. Основными причинами такой межиндивидуальной ФК-изменчивости являются особенности питания, функциональное состояние печени и генетические полиморфизмы ферментов системы цитохрома P450, главным образом CYP3A4, играющим центральную роль в метаболизме препарата [1, 34, 35]. Таким образом, количественная оценка влияния генотипа и функции печени необходима для прогнозирования экспозиции и безопасности терапии.

Авторы исследования системно проанализировали сочетанное влияние генетических факторов и печёночной дисфункции на фармакокинетику луразидона и предложили подход к индивидуализации дозирования, ориентированный на обеспечение оптимальной эффективности и минимизацию рисков для пациента [16].

Предложенная физиологически обоснованная фармакокинетическая модель обеспечивает количественную платформу для адаптации дозы с учётом генотипа CYP3A4 и степени нарушения функции печени. Этот инструмент позволяет более точно адаптировать терапевтическую стратегию под профиль пациента, что имеет особую значимость для уязвимых групп [16].

В рамках работы были проанализированы 24 полиморфных варианта гена CYP3A4, включая *15, *19, *29 и другие и показаны различия в активности этого фермента по сравнению с носителями аллеля дикого типа. Однако только аллель CYP3A4*15 встречался с клинически релевантной частотой (приблизительно 3% в популяции); большинство иных вариантов имели чрезвычайно низкую распространённость (<0,01%) они, как правило, рассматриваются преимущественно в исследовательских целях [27, 36]. Исходя из практической значимости и потенциального клинического влияния, в модель был включен именно аллель CYP3A4*15 [16].

Для валидации модели исследователями были сопоставлены прогнозы моделирования с результатами независимых клинических исследований. Были выполнены симуляции при одноразовом и повторном приёме, учтены генотипы (дикий тип CYP3A4*1 против CYP3A4*15) и степени печёночной недостаточности по шкале Child-Pugh (CPA, CPB, CPC). Для оценки необходимости коррекции дозы, прогнозируемую экспозицию сопоставляли с референтной популяцией (гомозиготный генотип по аллелю дикого типа, нормальной функцией печени и дозой 80 мг/сут). Моделирование продемонстрировало рост экспозиции при ухудшении функции печени и снижение экспозиции у носителей аллеля CYP3A4*15, что вероятно объясняется изменением скорости метаболизма. На основании полученных результатов для пациентов с гомозиготным генотипом по аллелю дикого типа CYP3A4*1 и нарушенной функцией печени были предложены пониженные дозы (примерно 20–40 мг/сут), тогда как для носителей аллеля CYP3A4*15 при сохранённой печёночной функции моделирование показало необходимость более высоких доз — вплоть до 240 мг/сут. Коррекция режима дозирования позволила сохранить устойчивый терапевтический эффект во всех анализируемых группах [16].

Увеличение концентрации луразидона в плазме крови по мере нарастания тяжести печеночной недостаточности, по-видимому, было обусловлено снижением экспрессии CYP3A4 в печени и уменьшением интенсивности метаболизма на фоне ослабления печеночного кровотока [37, 38]. При сочетании генотипа CYP3A4*15 с печёночной дисфункцией наблюдалось формирование противоположно направленных влияний, и эта сложная взаимосвязь была подтверждена в ходе моделирования. Так, в группе CYP3A4*15 + CPC, несмотря на замедление метаболических процессов, связанное с заболеванием печени, суммарная экспозиция препарата оказалась сопоставимой с контрольной или даже несколько ниже её уровня [16]. Это вероятно может объясняться повышенной функциональной активностью CYP3A4, что указывает на нелинейный характер ответа. Следовательно, влияние сочетания сложных ковариат на фармакокинетику не может быть сведено к простому взаимодействию.

Основное внимание в исследовании Jeong et al. было сосредоточено на печеночном метаболизме, опосредованном CYP3A4, и его роли в фармакокинетике луразидона, поскольку ранее было показано, что вклад почечной экскреции составляет менее 9%, а в клиническом отношении такой уровень рассматривается как минимально значимый [1, 16, 35].

Разработанная физиологически обоснованная фармакокинетическая модель позволила количественно описать совместное влияние генетических полиморфизмов гена CYP3A4 и степени выраженности заболевания печени. Это подчеркивает её потенциал как прикладного инструмента для персонализации дозирования лекарственных средств в различных клинических группах [39, 40].

Отдельные исследования показали, что ОНП генов ABCB1 и ABCC1 связаны со значимым увеличением массы тела после терапии клозапином, причём этот эффект особенно выражен у мужчин. Кроме того, имеются данные об ассоциации полиморфного варианта rs10808071 гена ABCB1 с удлинением интервала QT на фоне терапии антипсихотиками [23]. Наблюдалась и тенденция к связи между данным полиморфизмом гена ABCB1 и развитием клозапин-индуцированного агранулоцитоза. Следовательно, генетические варианты генов, влияющих на доступность препарата, тесно сопряжены как с эффективностью, так и с переносимостью антипсихотиков.

Важно отметить, что ассоциации генетических маркеров с нежелательными эффектами антипсихотической терапии, как правило, оказываются более выраженными, чем связи с терапевтическим ответом. Это придаёт им более высокую практическую значимость как потенциальным предикторам побочных реакций. Кроме того, ряд клинических наблюдений подтверждает, что использование фармакогенетической информации, включая данные по генам системы цитохром CYP P450 и другим звеньям фармакокинетических процессов, может способствовать повышению эффективности антипсихотической терапии [41].

Терапевтический лекарственный мониторинг включён в рекомендации экспертных руководств [42, 43] и рассматривается сегодня как один из ключевых инструментов персонализированной медицины. Всё больше данных подтверждает его практическую ценность при рутинном применении у пациентов, получающих различные психотропные препараты, воздействующие на молекулярные мишени ЦНС [44, 45].

Индивидуальные различия в плазменных концентрациях лекарственных средств в значительной степени обусловлены генетическими полиморфизмами генов семейства цитохрома CYP P450, которые определяют различную активность соответствующих ферментов CYP [24, 44]. CYP3A4 является основным ферментом, участвующим в метаболизме луразидона. При этом активность CYP3A4 может различаться у разных индивидов до 60 раз, что может приводить к неэффективности терапии и развитию непредсказуемых токсических эффектов [45].

Генетические варианты широко рассматриваются как важные детерминанты активности ферментов CYP P450. В исследовании in vitro и на животных моделях, посвящённом влиянию генетических полиморфизмов гена CYP3A4 на метаболизм луразидона, было показано, что каталитическая активность 8 вариантов (CYP3A*15, *19, *23, *24, *29, *32 и *33) была значительно выше, чем у CYP3A4*1 (в качестве контроля), а значения константы Михаэлиса (Km) для луразидона были существенно ниже, чем у фермента дикого типа. Кроме того, активность CYP3A4*12 оказалась значительно ниже, чем у CYP3A4*1 [46].

У китайцев наиболее распространённым является аллель rs2242480*A полиморфного варианта CYP3A4*1G (g.20230G>A, rs2242480), расположенного в 10 интроне гена CYP3A4. Его частота составляет 0,240 [47]. Ряд исследований показал, что аллель rs2242480*A ассоциирован со значимым снижением плазменной концентрации карбамазепина у пациентов с эпилепсией [48-50].

Некоторые исследования показывают, что фармакокинетика луразидона в значительной степени определяется массой тела и генотипом по полиморфному варианту rs2242480 гена CYP3A4 у пациентов с биполярной депрессией [51]. Было показано выраженное влияние генотипа на кажущийся общий клиренс — параметр, отражающий способность организма элиминировать вещество из организма и выражающийся в единицах объёма (CL/F): у носителей генотипа rs2242480*C/C CL/F составил 330 л/ч; у носителей rs2242480*T/C — 385 л/ч, что на 16,6% выше, чем у носителей rs2242480*C/C; у носителей rs2242480*T/T — 441 л/ч, что на 33,6% выше, чем у носителей rs2242480*C/C [51].

Аналогичные закономерности отмечались и в других популяционных исследованиях. Например, у китайских пациентов с ишемической болезнью сердца, носителей нормального аллеля (CYP3A4*1) показатель CL/F был на 13,5 л/ч ниже, чем у носителей аллеля CYP3A4*1G, что согласуется с результатами Dai [51, 52].

Однако в литературе встречаются и противоположные данные. В работе Ma et al., проведённой в Китае при терапии карбамазепином у больных эпилепсией, оказалось, что носители гомозиготного генотипа rs2242480*T/T по мутантному аллелю имели более низкий показатель CL/F по сравнению как с гомозиготным генотипом по аллелю дикого типа rs2242480*C/C, так и с гетерозиготами по генотипу rs2242480*T/C [49].

Ещё одно исследование, выполненное Williams et al., не выявило статистически значимой связи между полиморфизмом rs2242480 гена CYP3A4 и показателем CL/F при приёме фентанила у детей [53]. Такие противоречивые результаты, по-видимому, обусловлены межпопуляционными генетическими различиями и спецификой фармакологических механизмов различных препаратов.

Полученные данные указывает на важную роль генетики в формировании фармакокинетики, но также подчёркивает необходимость учитывать популяционные особенности и конкретный механизм действия лекарственного средства при интерпретации результатов.

Эффективность монотерапии луразидоном у пациентов с биполярной депрессией II типа была проанализирована в одном из исследований [54]. Ответ на четырёхнедельную терапию был выявлен у 33 пациентов, что составило 41,3% выборки (33 из 80). При этом средняя суточная доза препарата достигала 44,85±1,903 мг, а средняя концентрация луразидона в сыворотке крови — 6,25±0,892 нг/мл [54]. Однако, статистически значимой положительной корреляции между уровнем препарата в крови и выраженностью клинического эффекта данной исследовательской группой не обнаружено [54]. Данные ряда исследований свидетельствуют о том, что на монотерапию луразидоном отвечает 41,3% больных с биполярной депрессией. Таким образом, имеющиеся сведения позволяют предположить, что данная стратегия обладает ограниченной клинической эффективностью при депрессивных эпизодах в структуре биполярного расстройства. В связи с этим поиск подходов, обеспечивающих достижения оптимального клинического ответа, остаётся актуальной задачей и требует дальнейшего изучения [51, 55].

Фармакогенетические исследования. Изучение фармакодинамических факторов

Число фармакогенетических работ, посвящённых оценке эффективности и безопасности луразидона, по-прежнему невелико [56-58].

Ген рецептора HTR1A относится к числу широко изучаемых генов-кандидатов, включенных в фармакогенетические исследования антипсихотиков [56-58]. Было показано, что генотип rs6295*C/C гена HTR1A связан с более высокой эффективностью луразидона у европеоидов, страдающих шизофренией [57], однако, работ, посвящённых его влиянию на эффективность лечения в остром периоде заболевания, пока недостаточно.

Дополнительные данные были получены в недавнем метаанализе, в котором изучалась связь между полиморфизмами гена HTR1A и ответом на лечение луразидоном. Результаты подтвердили, что ОНП rs6295 может рассматриваться в качестве этноспецифического предиктора эффективности терапии у европеоидов с шизофренией, у пациентов африканского происхождения подобная закономерность не была воспроизведена [57]. Остаётся неясным, существует ли аналогичная связь у азиатских пациентов с биполярным расстройством, что подчёркивает необходимость дальнейших исследований для повышения точности терапии этого расстройства.

Было проведено первое полногеномное ассоциативное исследование (GWAS) раннего ответа на луразидон у пациентов с шизофренией европейского происхождения в ходе которого наблюдались генетические сигналы, представляющие потенциальную взаимосвязь с ранним ответом на луразидон с уровнем значимости p <10⁻⁵ [58], порогом, часто используемым для обнаружения предварительных ассоциаций, представляющих интерес для ответа на антипсихотические препараты [59]. Было выявлено, что предполагаемые биологические маркеры раннего ответа на луразидон могут быть связаны с такими процессами, как инициирование нейрональной дифференцировки и нейрогенеза, внесинаптическая передача сигналов через рецепторы GABAA, модуляция активности нейромедиаторов и кальмодулина. Анализ сигнальных путей дополнительно подтвердил возможное участие нейрональной дифференцировки и нейрогенеза в антипсихотическом действии на самой ранней стадии ответа. Анализ обогащения тканей показал, что передняя поясная кора может быть релевантной областью головного мозга для раннего антипсихотического действия луразидона. Это исследование дополняет исследование о потенциальных генетических биомаркерах, которые могут быть связаны с ответом на лечение через шесть недель у пациентов европейского происхождения с острым психозом и шизофренией [60].

Транскриптомные исследования

Исследования омиксных маркеров, для прогнозирования ответа на антипсихотическую терапию развиваются по нескольким направлениям. В последние годы особенно заметен рост работ в областях транскриптомики и протеомики, которые могут выявлять перспективные биомаркеры и проливать свет на молекулярные механизмы действия лекарств [44, 61, 62].

При этом количество транскриптомных исследований у пациентов, принимающих антипсихотические препараты, остаётся относительно небольшим, несмотря на обширные данные, полученные в экспериментах in vitro и in vivo. Хотя транскриптомные исследования клеток периферической крови не позволяют с высокой точностью отражать экспрессию в головном мозге, в ходе одного перспективного исследования было показано, что базальная экспрессия четырёх генов (HMOX1, SLC9A3, SLC22A16 и LOC284581) может использоваться для прогнозирования ответа на нейролептики [61]. Кроме того, у пациентов, отвечающих на терапию антипсихотиками, наблюдалось подавление экспрессии гена ADAMTS, напрямую связанного с дофаминергическим сигнальным путём [62].

Многие психотропные препараты способны модулировать уровень транскрипции и, следовательно, синтез белков, что приводит к изменению их функциональной активности. В этом контексте эпигенетические исследования дают важные сведения о путях, лежащих в основе ответа на фармакотерапию. Например, клозапин ассоциируется с усилением метилирования гистона H3K4 в промоторной области гена GAD64, что способствует повышению ГАМКергической передачи [63]. В исследовании на моделях крыс было выявлено, что оланзапин вызывал изменения профиля метилирования ряда генов дофаминергической системы, включая DRD1, DRD2, DRD5, COMT; большинство из этих изменений представляли собой усиление метилирования в промоторных участках, что может подавлять их транскрипцию [64].

Наконец, разные антипсихотики демонстрируют неодинаковое влияние на метилирование ДНК. В одном эксперименте было отмечено, что клозапин и сульпирид индуцировали деметилирование промоторных областей генов рилина RELN и гена, кодирующего глутаматдекарбоксилазу 67 GAD67 в кортикальных и стриатных зонах головного мозга у мышей, тогда как галоперидол и оланзапин такой эффект не вызывали. В совокупности эти данные дают основания считать, что эпигенетические механизмы, включая модификации ДНК и гистонов, играют значимую роль в действии антипсихотических препаратов.

Исследования на моделях грызунов, в частности на крысах, подвергнутых хроническому лёгкому стрессу (ХЛС), показали, что луразидон может выступать как модулятор множественных рецепторов и существенно влияет на экспрессию генов, ассоциированных с циркадным ритмом, включая PER1 и BMAL1 [66, 67]. Экспозиция к хроническому стрессу вызывает поведенческие проявления, сходные с депрессивными, сопровождающиеся снижением уровней белков BMAL1 и CLOCK в префронтальной коре, а также снижение уровня экспрессии ряда генов циркадного цикла — PER1, PER2, CRY1, CRY2 и других. Эти наблюдения согласуются с результатами Li et al., которые указывают на повышение PER1A и дезорганизацию циркадных путей у Danio rerio [68]. Наконец, клинические данные демонстрируют, что полиморфизмы в гене FKBP5 могут служить предикторами раннего ответа на антипсихотическую терапию, что имеет значение для персонализированного подхода к терапии [70, 73].

В настоящее время для персонализации терапии шизофрении изучаются микроРНК, способные регулировать экспрессию большого числа генов в организме [71, 72]. Так, в одном из исследований было показано влияние miR-27a на экспрессию генов ABCB1 и CYP3A4 при приёме антипсихотиков [72].

Ряд исследований показывает, что уровень экспрессии микроРНК может служить предиктором эффективности и безопасности антипсихотической терапии [73, 74]. В частности, одно исследование продемонстрировало, что ингибирование микроРНК miR-31, miR-337-5p и miR-1198, которые, в свою очередь, регулируют экспрессию генов HTR2A и HTR1A, ассоциированных с метаболическими побочными эффектами при приёме антипсихотиков, приводило к снижению массы тела у грызунов на фоне антипсихотической терапии [75]. Доклинические данные свидетельствуют о выраженной взаимосвязи между снижением уровня экспрессии ряда микроРНК и антипсихотической терапией, что позволяет предположить участие стабилизации дисрегуляции микроРНК в механизме действия антипсихотиков [72,73].

По данным группы исследователей, повышение плазменного уровня ряда микроРНК сопровождается снижением экспрессии определенных рецепторов в ЦНС и, как следствие, нарушением механизма действия антипсихотиков [76]. Было показано, что концентрация микроРНК изменяется при приёме антипсихотиков [74]. Установлена ассоциация между степенью редукции психотической симптоматики у больных шизофренией и снижением уровня микроРНК miR-181b после курса антипсихотической терапии [77]. Аналогичные ассоциации для микроРНК miR-21 были выявлены и в другом исследовании, в ходе которого также удалось установить значимые различия плазменных уровней ряда специфических микроРНК у больных шизофренией и у здорового контроля [78]. Ещё одним важным аспектом изучения микроРНК является их связь с экспрессией генов некоторых фармакокинетических факторов. В частности, антипсихотик клозапин метаболизируется изоферментом CYP1A2, активность которого в меньшей степени зависит от генетических полиморфизмов [79]. В этой связи взаимосвязь уровня специфических микроРНК с активностью CYP1A2 может рассматриваться как независимый маркер его активности в организме. В доклинических и клинических исследованиях такая связь была продемонстрирована для микроРНК miR-122 [80]. Повышение плазменного уровня miR-122 коррелировало со снижением активности CYP1A2 и CYP3A4 [81]. Кроме того, с уровнем экспрессии изофермента CYP3A4 связана и микроРНК miR-142 [82].

Сообщается, что длительное применение азенапина, илоперидона или луразидона оказывает влияние на экспрессию транскрипционных факторов, регулирующих ферменты CYP, участвующие в метаболизме лекарственных средств [82]. Изменения экспрессии AhR, CAR и PXR в целом согласуются с изменениями экспрессии и активности соответствующих ферментов CYP, выявленными в предыдущих исследованиях Danek et al. [83-85]. Поскольку указанные транскрипционные факторы также вовлечены в регуляцию экспрессии ферментов II фазы метаболизма лекарственных препаратов и транспортных белков, их изменения могут отражаться как на метаболизме эндогенных субстратов, так и на фармакокинетике одновременно принимаемых препаратов [86].

Заключение

Фармакогенетика луразидона находится на этапе накопления данных и поэтому говорить о полномасштабном внедрении генотипирования перед назначением преждевременно. Тем не менее совокупность полученных знаний указывает на возможность создания практической основы для внедрения прецизионного, то есть персонализированного, подхода к дозированию луразидона. Уже сегодня в клинической практике можно учитывать исходный клинический профиль пациента — возраст, массу тела, динамику ответ на терапию и переносимость препарата; функцию печени, сопутствующую терапию, способную изменять активность фермента CYP3A4, а при наличии возможности дополнительную информацию может дать терапевтический лекарственный мониторинг. Наибольшее значение на сегодняшний день имеет изучение путей, связанных с метаболизмом препарата, прежде всего CYP3A4, а также транспортных и рецепторных систем, которые могут влиять на проникновение луразидона в ЦНС, его эффективность и переносимость. Наиболее перспективными направлениями будущих исследований остаются мультиомиксные подходы, интегрирующие данные геномики, транскриптомики, метаболомики и клинических фенотипов.