Effetto di, OAT3, sulla secrezione renale di cefotaxime

Tradizionalmente, gli studi di farmacogenetica clinica sono iniziati con l'identificazione di un fenotipo noto (ad esempio, una risposta aberrante a un farmaco) seguita dall'isolamento della proteina variante e del gene responsabili di quel fenotipo. Con la sequenza della maggior parte dei geni umani conosciuta, è possibile effettuare studi farmacogenetici in modo inverso (cioè, dal genotipo al fenotipo). I pazienti con una variante nota di un gene possono essere studiati per la loro risposta a determinati farmaci, il che può aiutare a chiarire l'importanza di quel gene nella risposta ai farmaci. Nello studio proposto, intendiamo utilizzare una strategia da genotipo a fenotipo per studiare il ruolo di OAT3 e delle relative varianti nella risposta ai farmaci.

L'eliminazione renale dei farmaci anionici avviene per filtrazione e secrezione attiva. Per la secrezione, il farmaco viene trasportato dal sangue nella cellula tubulare renale attraverso la membrana basolaterale. Questo trasporto avviene sia contro un gradiente di concentrazione che elettrochimico e deve quindi essere mediato da trasportatori di anioni organici (OAT). Ad oggi sono state identificate sei OAT umane, OAT 1-5 e OAT7. OAT1 e OAT3 sono gli OAT dominanti trovati sull'aspetto basolaterale delle cellule tubulari prossimali renali e sono quindi sospettati di svolgere un ruolo significativo nell'eliminazione renale del farmaco anionico [3, 4].

La secrezione tubulare renale attiva della maggior parte degli antibiotici beta-lattamici, comprese le cefalosporine, è stata a lungo riconosciuta, con gli OAT che probabilmente svolgono un ruolo importante, sebbene il ruolo relativo di ciascuno non sia chiaro [5]. Studi in vivo hanno dimostrato che la cefalosporina cefotaxime ha un'affinità dieci volte superiore per OAT3 rispetto a OAT1 [6]. Pertanto, ci si aspetterebbe che i pazienti con varianti OAT3 presentino un'alterata secrezione renale di cefotaxime.

Cefotaxime è una cefalosporina comune utilizzata nel trattamento delle infezioni batteriche. Dosato fino a 1-2 mg ogni 6-8 ore, si è dimostrato sicuro nei pazienti con funzionalità renale normale. La cefotaxima viene somministrata per via endovenosa e viene metabolizzata a desacetil cefotaxime (DACM) che mantiene l'attività antibatterica. DACM è ulteriormente metabolizzato in due metaboliti inattivi, M2 e M3; tutte e quattro le forme di cefotaxime sono eliminate per via renale, con la secrezione attiva che rappresenta una percentuale significativa della clearance totale (44% per cefotaxime, 64% per DACM) [7]. L'emivita di cefotaxime e DACM è rispettivamente di 1 e 1,5 ore. I pazienti con OAT3 scarsamente funzionale e varianti correlate potrebbero presentare una ridotta secrezione tubulare sia di cefotaxime che dei suoi metaboliti, con livelli ematici più elevati o prolungati. Poiché tali varianti possono ridurre la quantità di cefotaxime che entra nelle cellule tubulari, possono anche essere associate a una ridotta incidenza di nefrotossicità indotta da cefalosporine.

Il gruppo PMT ha una raccolta di 500 campioni di DNA di giovani adulti sani di quattro principali gruppi etnici (125 ciascuno da caucasici, afroamericani, messicani e cinesi). Questa raccolta (The Pharmacogenetics of Membrane Transporters), è denominata "SOPHIE" (Study of Pharmacogenetics in Ethnically-diverse Populations) e include solo volontari che hanno acconsentito a essere richiamati per prendere in considerazione l'arruolamento in studi futuri.

In studi recenti, abbiamo identificato nove varianti OAT3 non sinonime tra i soggetti partecipanti allo studio SOPHIE. Abbiamo clonato e introdotto ciascuna variante in un sistema di espressione eterologo e testato i trasportatori codificati per la loro capacità di trasportare estrone solfato (un substrato documentato per OAT3). Sono state identificate quattro varianti che hanno provocato una completa perdita della funzione: F129L (in un soggetto ispanico), R149S (in un soggetto caucasico e in un soggetto afroamericano), Q239stop (nello stesso soggetto afroamericano) e R277W (in un soggetto asiatico ). Nel soggetto con due varianti non funzionali, non è noto se le varianti si verificano sullo stesso cromosoma o se le varianti sono su cromosomi diversi. Quest'ultimo potrebbe potenzialmente rendere il soggetto completamente carente di OAT3. Una variante aggiuntiva (I305F) che mostrava una capacità di trasporto ridotta per alcuni substrati OAT3, ma non per tutti, è stata identificata in tre soggetti asiatici e uno ispanico. Una variante (A310V) che mostrava un aumento del trasporto di estrone solfato rispetto all'allele comune è stata identificata in un singolo soggetto caucasico.

Questo studio affronterà la seguente domanda: gli individui che portano la funzione alterata in OAT3 e varianti correlate mostrano differenze nella farmacocinetica di cefotaxime rispetto agli individui che portano l'allele comune?