Wpływ OAT3 na wydzielanie nerkowe cefotaksymu

Tradycyjnie kliniczne badania farmakogenetyczne rozpoczynały się od identyfikacji znanego fenotypu (np. nieprawidłowej odpowiedzi na lek), a następnie izolowania wariantu białka i genu odpowiedzialnego za ten fenotyp. Znając sekwencję większości ludzkich genów, możliwe jest prowadzenie badań farmakogenetycznych w odwrotny sposób (tj. genotyp do fenotypu). Pacjenci ze znanym wariantem genu mogą być badani pod kątem odpowiedzi na określone leki, co może pomóc w wyjaśnieniu znaczenia tego genu w odpowiedzi na lek. W proponowanym badaniu planujemy zastosować strategię genotypu do fenotypu w celu zbadania roli OAT3 i powiązanych wariantów w odpowiedzi na lek.

Eliminacja leków anionowych przez nerki odbywa się na drodze filtracji i aktywnego wydzielania. W celu wydzielenia lek jest transportowany z krwi do komórki kanalików nerkowych przez błonę podstawno-boczną. Transport ten zachodzi zarówno pod wpływem stężenia, jak i gradientu elektrochemicznego, dlatego musi w nim pośredniczyć transporter anionów organicznych (OAT). Do tej pory zidentyfikowano sześć ludzkich OAT, OAT 1-5 i OAT7. OAT1 i OAT3 są dominującymi OAT występującymi w boczno-podstawnej części komórek kanalików proksymalnych nerki i dlatego podejrzewa się, że odgrywają znaczącą rolę w eliminowaniu leków anionowych przez nerki [3, 4].

Aktywne wydzielanie kanalikowe większości antybiotyków beta-laktamowych, w tym cefalosporyn, jest znane od dawna, przy czym OAT prawdopodobnie odgrywają główną rolę, chociaż względna rola każdego z nich jest niejasna [5]. Badania in vivo wykazały, że cefotaksym cefalosporyny ma dziesięciokrotnie większe powinowactwo do OAT3 niż do OAT1 [6]. Zatem oczekuje się, że pacjenci z wariantami OAT3 będą wykazywać zmienione wydzielanie cefotaksymu przez nerki.

Cefotaksym jest powszechną cefalosporyną stosowaną w leczeniu zakażeń bakteryjnych. Wykazano, że podawany w dawce do 1-2 mg co 6-8 godzin jest bezpieczny u pacjentów z prawidłową czynnością nerek. Cefotaksym jest podawany dożylnie i jest metabolizowany do dezacetylocefotaksymu (DACM), który zachowuje działanie przeciwbakteryjne. DACM jest dalej metabolizowany do dwóch nieaktywnych metabolitów, M2 i M3; wszystkie cztery formy cefotaksymu są wydalane przez nerki, przy czym aktywne wydzielanie stanowi znaczny procent całkowitego klirensu (44% dla cefotaksymu, 64% dla DACM) [7]. Okres półtrwania cefotaksymu i DACM wynosi odpowiednio 1 i 1,5 godziny. Można oczekiwać, że pacjenci ze słabo funkcjonalną OAT3 i pokrewnymi wariantami będą wykazywać zmniejszone wydzielanie kanalikowe zarówno cefotaksymu, jak i jego metabolitów, co spowoduje wyższe lub przedłużone poziomy we krwi. Ponieważ takie warianty mogą zmniejszać ilość cefotaksymu, który dostaje się do komórek kanalików, mogą być również związane ze zmniejszoną częstością występowania nefrotoksyczności wywołanej przez cefalosporyny.

Grupa PMT posiada kolekcję 500 próbek DNA od młodych, zdrowych osób dorosłych z czterech głównych grup etnicznych (po 125 osób rasy kaukaskiej, Afroamerykanów, Meksykanów i Chińczyków). Ta kolekcja (The Pharmacogenetics of Membrane Transporters) jest określana jako „SOPHIE” (Studium farmakogenetyki w populacjach zróżnicowanych etnicznie) i obejmuje tylko ochotników, którzy zgodzili się zostać wezwani z powrotem w celu rozważenia zapisów na przyszłe badania.

W ostatnich badaniach zidentyfikowaliśmy dziewięć niesynonimicznych wariantów OAT3 wśród osób biorących udział w badaniu SOPHIE. Sklonowaliśmy i wprowadziliśmy każdy wariant do heterologicznego systemu ekspresyjnego i przetestowaliśmy zakodowane transportery pod kątem ich zdolności do transportu siarczanu estronu (udokumentowany substrat dla OAT3). Zidentyfikowano cztery warianty, które spowodowały całkowitą utratę funkcji: F129L (u jednego pacjenta latynoskiego), R149S (u pacjenta rasy kaukaskiej i Afroamerykanów), Q239stop (u tego samego pacjenta afroamerykańskiego) i R277W (u pacjenta azjatyckiego) ). U osobnika z dwoma niefunkcjonalnymi wariantami nie wiadomo, czy warianty występują na tym samym chromosomie, czy też warianty znajdują się na różnych chromosomach. To ostatnie mogłoby potencjalnie spowodować całkowity niedobór OAT3 u pacjenta. Dodatkowy wariant (I305F), który wykazywał zmniejszoną zdolność transportową dla niektórych, ale nie wszystkich substratów OAT3, zidentyfikowano u trzech osobników azjatyckich i jednego latynoskiego. Jeden wariant (A310V), który wykazywał zwiększony transport siarczanu estronu w porównaniu ze wspólnym allelem, zidentyfikowano u pojedynczego osobnika rasy kaukaskiej.

To badanie zajmie się następującym pytaniem: Czy osoby, które mają zmienioną funkcję w OAT3 i pokrewnych wariantach, wykazują różnice w farmakokinetyce cefotaksymu w porównaniu z osobami, które mają wspólny allel?