An impact of CYP3A4 *1B polymorphism on rifampicin metabolism

Abstract

Until now, the enzyme systems responsible for biotransformation of the antituberculous drug rifampicin remain unknown. The aim of research was an investigation of the candidate enzymes involved in the biotransformation of rifampicin using the computer system PASS and an experimental study concerning the effect of the polymorphism of the biotransformation gene CYP3A4 *1B on the level of rifampicin in the blood of patients with pulmonary tuberculosis (РTB). The probability (Pa) of certain pharmacological activity and the effect on putative enzyme systems of the human body of rifampicin has been calculated by the PASS method. Polymerase chain reaction revealed the polymorphism of the CYP3A4 *1B gene among healthy volunteers as well as patients with РTB. With a high degree of probability, according to PASS calculations, it was predicted that rifampicin undergo metabolism with the CYP3A4 enzyme – probability (Ra) were 0.891. According to the genotype CYP3A4 *1B, 95.3% of the healthy donors carried a homozygous wild-type gene (i.e., had high enzymatic activity) – AA genotype; the rest 4.7% – were carriers of the heterozygous AG genotype (moderate enzyme activity).The polymorphism of CYP3A4 *1B genotypes and alleles in the south-west of Ukraine was close to the results obtained in European countries. 91.4% and 8.6% of the patients with РTB had AA and AG genotype, correspondently. Thus, among the patients with РTB, the AG genotype was more often observed than among healthy volunteers. There was no significant difference in rifampicin concentration among РTB-patients concerning CYP3A4 * 1B polymorphism.

Дотепер невідомі ферментні системи, відповідальні за біотрансформацію протитуберкульозного препарату рифампіцину. Метою нашої роботи було дослідження кандидатів-ферментів, що беруть участь в біотрансформації рифампіцину, з використанням комп'ютерної системи PASS і експериментальне дослідження впливу поліморфізму біотрансформаційного гена CYP3A4 * 1B на рівень рифампіцину в крові пацієнтів з туберкульозом легень (ТЛ). Метод PASS був розрахований на ймовірність (Pa) певної фармакологічної активності рифампіцину і його вплив на передбачувані ферментні системи людського організму. Полімеразна ланцюгова реакція виявила поліморфізм гена CYP3A4 * 1B серед здорових добровольців, а також хворих з ТЛ. З високим ступенем ймовірності, згідно з розрахунками PASS, було передбачено, що рифампіцин піддається метаболізму під впливом ферменту CYP3A4 – ймовірність (Ra) склала 0,891. Згідно генотипу CYP3A4 * 1B, 95,3% здорових донорів переносили гомозиготний ген дикого типу (тобто мали високу ферментативну активність) – генотип АА; інші 4,7% - були носіями гетерозиготного AG генотипу (помірна активність ферментів). Поліморфізм генотипів CYP3A4 * 1B і алелей на південному заході України близький до результатів, отриманих в європейських країнах. 91,4% і 8,6% пацієнтів з ТЛ мали генотип АА і AG, відповідно. Таким чином, генотип AG частіше спостерігався у пацієнтів з ТЛ, ніж у здорових добровольців. Не було суттєвої різниці в концентрації рифампіцину у хворих ТЛ стосовно поліморфізму CYP3A4 * 1B.