Účinek OAT3 na renální sekreci cefotaximu

Klinické farmakogenetické studie tradičně začínaly identifikací známého fenotypu (např. aberantní odezva na lék) s následnou izolací variantního proteinu a genu odpovědného za tento fenotyp. Se sekvencí většiny známých lidských genů je možné provádět farmakogenetické studie obráceným způsobem (tj. genotyp k fenotypu). U pacientů se známou variantou genu lze studovat jejich reakci na určité léky, což může pomoci objasnit význam tohoto genu v reakci na lék. V navrhované studii plánujeme použít strategii genotyp k fenotypu ke studiu role OAT3 a příbuzných variant v reakci na lék.

Renální eliminace aniontových léků probíhá filtrací a aktivní sekrecí. Pro sekreci je léčivo transportováno z krve do renální tubulární buňky přes bazolaterální membránu. K tomuto transportu dochází jak proti koncentračnímu, tak elektrochemickému gradientu, a proto musí být zprostředkován transportéry organických aniontů (OAT). K dnešnímu dni bylo identifikováno šest lidských OAT, OAT 1-5 a OAT7. OAT1 a OAT3 jsou dominantní OAT nacházející se na bazolaterálním aspektu renálních proximálních tubulárních buněk, a proto se předpokládá, že hrají významnou roli v renální eliminaci aniontových léků [3, 4].

Aktivní renální tubulární sekrece většiny beta-laktamových antibiotik, včetně cefalosporinů, je již dlouho uznávána, přičemž OAT pravděpodobně hrají hlavní roli, ačkoli relativní role každého z nich není jasná [5]. Studie in vivo prokázaly, že cefalosporin cefotaxim má desetkrát vyšší afinitu k OAT3 než OAT1 [6]. U pacientů s variantami OAT3 by se tedy dalo očekávat, že budou vykazovat změněnou renální sekreci cefotaximu.

Cefotaxim je běžný cefalosporin používaný při léčbě bakteriálních infekcí. Při dávkování až 1-2 mg každých 6-8 hodin se ukázalo, že je bezpečný u pacientů s normální funkcí ledvin. Cefotaxim se podává intravenózně a je metabolizován na desacetyl cefotaxim (DACM), který si zachovává antibakteriální aktivitu. DACM je dále metabolizován na dva neaktivní metabolity, M2 a M3; všechny čtyři formy cefotaximu jsou eliminovány ledvinami, přičemž aktivní sekrece představuje významné procento celkové clearance (44 % u cefotaximu, 64 % u DACM) [7]. Poločas cefotaximu a DACM je 1 a 1,5 hodiny. U pacientů se špatně funkčním OAT3 a souvisejícími variantami lze očekávat, že budou vykazovat sníženou tubulární sekreci cefotaximu i jeho metabolitů a budou mít za následek vyšší nebo prodloužené hladiny v krvi. Protože takové varianty mohou snižovat množství cefotaximu, které vstupuje do tubulárních buněk, mohou být také spojeny se sníženým výskytem nefrotoxicity vyvolané cefalosporiny.

Skupina PMT má sbírku 500 vzorků DNA od mladých zdravých dospělých ze čtyř hlavních etnických skupin (po 125 od Kavkazanů, Afroameričanů, Mexičanů a Číňanů). Tato sbírka (The Pharmacogenetics of Membrane Transporters) je označována jako „SOPHIE“ (Study of Pharmacogenetics in Ethnicly-diverse Populations) a zahrnuje pouze dobrovolníky, kteří souhlasili s tím, aby byli povoláni zpět, aby zvážili zařazení do budoucích studií.

V nedávných studiích jsme mezi subjekty účastnícími se studie SOPHIE identifikovali devět nesynonymních variant OAT3. Klonovali jsme a zavedli každou variantu do heterologního expresního systému a testovali jsme kódované transportéry na jejich schopnost transportovat estronsulfát (dokumentovaný substrát pro OAT3). Byly identifikovány čtyři varianty, které vedly k úplné ztrátě funkce: F129L (u jednoho hispánského subjektu), R149S (u bělošského a afroamerického subjektu), Q239stop (u stejného afroamerického subjektu) a R277W (u asijského subjektu ). U subjektu se dvěma nefunkčními variantami není známo, zda se varianty vyskytují na stejném chromozomu, nebo zda jsou varianty na různých chromozomech. To by potenciálně způsobilo, že subjekt bude zcela deficitní OAT3. Další varianta (I305F), která vykazovala sníženou transportní schopnost pro některé, ale ne všechny, OAT3 substráty, byla identifikována u tří asijských a jednoho hispánského subjektu. Jedna varianta (A310V), která vykazovala zvýšený transport estronsulfátu ve srovnání s běžnou alelou, byla identifikována u jednoho bělošského subjektu.

Tato studie se bude zabývat následující otázkou: Vykazují jedinci, kteří jsou nositeli změněné funkce v OAT3 a příbuzných variantách, rozdíly ve farmakokinetice cefotaximu ve srovnání s jedinci, kteří jsou nositeli společné alely?