Cytochrom P450 3A4

Cytochrom P450 3A4
Strukturmodell von Cytochrom P450 3A4 mit zentraler Hämgruppe nach PDB 1W0E
Eigenschaften des menschlichen Proteins
Masse/Länge Primärstruktur	503 AS; 57,3 kDa
Kofaktor	Häm
Bezeichner
Gen-Name	CYP3A4
Externe IDs	OMIM: 124010 UniProt P05184
Enzymklassifikationen
EC, Kategorie	1.14.13.32, Monooxygenase
Reaktionsart	Oxidation
Substrat	Albendazol + NADPH/H+ + O2
Produkte	Albendazol-S-oxid + NADP+ + H2O
EC, Kategorie	1.14.13.67, Monooxygenase
Reaktionsart	Hydroxylierung
Substrat	Chinin + NADPH/H+ + O2
Produkte	3-Hydroxychinin + NADP+ + H2O
EC, Kategorie	1.14.13.97, Monooxygenase
Reaktionsart	Hydroxylierung
Substrat	Lithocholat + NADPH/H+ + O2
Produkte	Hyocholat + NADP+ + H2O
Vorkommen
Übergeordnetes Taxon	Wirbeltiere

Cytochrom P₄₅₀ 3A4 (abgekürzt: CYP 3A4) ist ein Isoenzym der Cytochrom P₄₅₀-Superfamilie. Es ist im menschlichen Körper einer der zentralen Bestandteile der Verstoffwechselung (Biotransformation) insbesondere körperfremder Stoffe (Xenobiotika). Cytochrom P₄₅₀ 3A4 kommt mengenmäßig am meisten in der Leber vor. Es hat die meisten Substrate aller Cytochrome. Da auch viele Arzneistoffe über Cytochrom P₄₅₀ 3A4 abgebaut werden, ist es das Zentrum vieler Arzneimittelinteraktionen. Es ist das am meisten gebildete Cytochrom P₄₅₀ und verstoffwechselt etwa die Hälfte aller Arzneistoffe.^[1]

Bei Menschen ist Cytochrom P₄₅₀ 3A4 auf dem CYP3A4-Gen codiert.^[2] Dieses Gen liegt neben vielen anderen Cytochromgenen auf Chromosom 7q21.1.^[3]

Cytochrom P₄₅₀-Enzyme sind fast ausschließlich Monooxygenasen, die eine Hydroxylierung katalysieren. Neben der Synthese von Steroiden und Steroidhormonen ist diese Reaktion in der Biotransformation wichtig um hydrophobe Stoffe wasserlöslich und damit ausscheidbar zu machen. Zusätzlich spielt es eine große Rolle bei Medikamenten, die als Prodrug verabreicht werden. Hierbei wird durch die Enzymkatalyse die aktive Form gebildet. Bei einer Inhibition von CYP 3A4 wird demnach das aktive Medikament nicht oder nur vermindert gebildet.

Dadurch, dass viele Medikamente über dasselbe Isoenzym abgebaut werden, treten dort besonders viele Arzneimittelinteraktionen auf. Einige Stoffe induzieren das Enzym, andere hemmen es. Durch eine Enzymhemmung können die von ihm abgebauten Stoffe kumulieren, das kann so weit gehen, dass dadurch die toxische Schwelle überschritten wird. Bei einer Enzyminduktion kann ein Substrat soweit abgebaut werden, dass der Blutplasma-Wirkspiegel nicht mehr erreicht wird.

• Immunsuppressiva: Tacrolimus, Ciclosporin, Sirolimus
• Chemotherapeutika: Cyclophosphamid, Erlotinib, Gefitinib, Doxorubicin, Etoposid, Vindesin, Vinblastin, Tamoxifen
• Antimykotika: Clotrimazol, Ketoconazol, Itraconazol
• Antibiotika: Metronidazol
• Makrolide: Clarithromycin, Erythromycin
• Antiarrhythmika:^[4] Chinidin, Disopyramid, Dronedaron, Amiodaron (auch CYP2C8-Substrat)
• trizyklische Antidepressiva: Amitriptylin, Clomipramin, Imipramin
• SSRIs: Citalopram, Escitalopram, Fluoxetin und Norfluoxetin, Sertralin
• Buspiron (Anxiolytikum)
• Antiemetika: Aprepitant, Granisetron^[5]
• Bisoprolol (Betablocker)^[4]
• Venlafaxin (SNRI)
• Antipsychotika: Aripiprazol, Haloperidol, Pimozid, Risperidon, Ziprasidon
• Opioide: Alfentanil, Codein, Fentanyl, Methadon
• Benzodiazepine: Alprazolam, Clonazepam, Diazepam, Flunitrazepam, Midazolam, Triazolam
• Statine: Atorvastatin, Lovastatin, Simvastatin
• Kalziumkanalblocker: Amlodipin, Diltiazem (auch Substrat von CYP2C8, CYP2C9, CYP2C19),^[4] Felodipin, Nifedipin, Verapamil (auch Substrat von CYP3A5, CYP2C8)^[4]
• PDE-5-Hemmer: Sildenafil, Tadalafil^[6]

• Hyperforin im Johanniskraut^[7]
• Ingwer
• Knoblauch
• Lakritze
• Rifampicin (Antibiotikum)
• Antikonvulsiva: Phenytoin, Carbamazepin, Oxcarbazepin
• Phenobarbital
• Modafinil

• 6',7'-Dihydroxybergamottin, Bergamottin und Naringin in Grapefruitsaft^[8]
• Gelbwurzel
• Ginseng
• viele Antibiotika: Makrolide (Erythromycin,^[9] Clarithromycin,^[9] Telithromycin), Metronidazol, Chloramphenicol,^[10] Fluorchinolone
• Antimykotika (Fluconazol,^[9] Ketoconazol,^[9] Itraconazol)
• Proteasehemmer aus der HIV-Therapie (Ritonavir, Indinavir, Nelfinavir)
• Aprepitant (Antiemetikum)
• Verapamil^[7] (Calciumkanal-Blocker)
• Nefazodon^[9] (Antidepressivum)
• Cannabinoide^[11]

Eine Organtransplantation verlangt nach Immunsuppression um eine Transplantatabstoßung zu verhindern. Die meisten Immunsuppressiva werden durch CYP3A4 verstoffwechselt, was dazu führt, dass die gleichzeitige Einnahme von Johanniskraut, z. B. im Rahmen einer leichten depressiven Episode, zu einer Plasmaspiegelabnahme des Immunsuppressivums führt und ggf. bis zu einer Abstoßungsreaktion mit Organversagen führen kann.

Besonders gefährlich ist der Verzehr von Grapefruits und Bergamotten bei Einnahme von Medikamenten, die über CYP3A4 verstoffwechselt werden, da die darin enthaltenen Inhaltsstoffe Naringin, 6',7′-Dihydroxybergamottin und Bergamottin das CYP3A4 hemmen und somit zu einer höheren Wirkstoffbelastung und zu einer Überdosierung führen können.^[12]

• Die Cytochrom-P450-Superfamilie auf KEGG. genome.jp
• Liste mit verstoffwechselten Arzneimitteln, Enzyminduktoren und Enzymhemmern für die einzelnen Isoenzyme. Indiana University, School of Medicine.
• Arzneimittelinteraktionen. drug-interactions.com (englisch)

1. ↑ F. P. Guengerich: Cytochrome P-450 3A4: regulation and role in drug metabolism. In: Annual review of pharmacology and toxicology, 1999, Band 39, S. 1–17, doi:10.1146/annurev.pharmtox.39.1.1, PMID 10331074.
2. ↑ H Hashimoto, K Toide, R Kitamura, M Fujita, S Tagawa, S Itoh, T Kamataki: Gene structure of CYP3A4, an adult-specific form of cytochrome P₄₅₀ in human livers, and its transcriptional control. In: Eur. J. Biochem. Band 218, Nr. 2, Dezember 1993, S. 585–595, doi:10.1111/j.1432-1033.1993.tb18412.x, PMID 8269949 (englisch). 
3. ↑ K Inoue, J Inazawa, H Nakagawa, T Shimada, H Yamazaki, FP Guengerich, T Abe: Assignment of the human cytochrome P-450 nifedipine oxidase gene (CYP3A4) to chromosome 7 at band q22.1 by fluorescence in situ hybridization. In: Jpn. J. Hum. Genet. Band 37, Nr. 2, Juni 1992, S. 133–138, doi:10.1007/BF01899734, PMID 1391968 (englisch). 
4. ↑ ^{a b c d} Kaja M. Konieczny, Paul Dorian: Clinically Important Drug–Drug Interactions Between Antiarrhythmic Drugs and Anticoagulants. In: Journal of Innovation in Cardiac Management, März 2019, 10, 3, S. 352–355. PMC 7252850 (freier Volltext).
5. ↑ Keith A. Candiotti et al.: The Impact of Pharmacogenomics on Postoperative Nausea and Vomiting: Do CYP2D6 Allele Copy Number and Polymorphisms Affect the Success or Failure of Ondansetron Prophylaxis? In: Anaesthesiology, März 2005, 102, 3, S. 543–549. pubs.asahq.org abgerufen am 13. November 2020
6. ↑ Druglib.com
7. ↑ ^{a b} Thomas Effert: Molekulare Pharmakologie und Toxikologie: Biologische Grundlagen von Arzneimitteln und Giften, S. 24. Springer, Berlin 2006, ISBN 3-540-21223-X. 
8. ↑ Pharmazeutische Zeitung online 35/2008: Grapefruit - Neuer Interaktionsmechanismus entdeckt. Abgerufen am 10. Januar 2011. 
9. ↑ ^{a b c d e} Björn Lemmer, Georges Fülgraff (Hrsg.): Pharmakotherapie, klinische Pharmakologie. 14., überarb. und aktualisierte Auflage. Springer, Heidelberg 2010, ISBN 978-3-642-10540-1, S. 470. 
10. ↑ JY Park, KA Kim, SL Kim: Chloramphenicol is a potent inhibitor of cytochrome P₄₅₀ isoforms CYP2C19 and CYP3A4 in human liver microsomes. In: Antimicrob. Agents Chemother. Band 47, Nr. 11, November 2003, S. 3464–9, doi:10.1128/AAC.47.11.3464-3469.2003, PMID 14576103, PMC 253795 (freier Volltext) – (englisch). 
11. ↑ Shamema Nasrin, Christy J. W. Watson, Yadira X. Perez-Paramo, Philip Lazarus: Cannabinoid Metabolites as Inhibitors of Major Hepatic CYP450 Enzymes, with Implications for Cannabis-Drug Interactions. In: Drug Metabolism and Disposition. Band 49, Nr. 12, 1. Dezember 2021, ISSN 0090-9556, S. 1070–1080, doi:10.1124/dmd.121.000442, PMID 34493602 (aspetjournals.org [abgerufen am 11. Juni 2022]). 
12. ↑ Achtung Grapefruit! In: Apotheke Adhoc, 13. August 2019; abgerufen am 27. Oktober 2020

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