Zakład Farmakokinetyki i Metabolizmu Leków

Profil badawczy

Zakład Farmakokinetyki I Metabolizmu Leków zajmuje się farmakokinetyką leków psychotropowych (przeciwdepresyjnych i neuroleptycznych), badaniem udziału izoenzymów cytochromu P450 w metabolizmie tych leków i endogennych substratów neuroaktywnych oraz wpływem układu nerwowego na regulację ekspresji tego enzymu.
Badania farmakokinetyki i metabolizmu leków psychotropowych prowadzone są na materiale zwierzęcym i klinicznym. Obejmują one wszystkie etapy losów leku w ustroju: etap absorpcji z miejsca podania, metabolizmu przy udziale cytochromu P450, dystrybucji (procesów transportu i penetracji przez barierę krew-mózg) oraz eliminacji z ustroju.
Badania udziału cytochromu P450 w metabolizmie leków psychotropowych oraz substratów endogennych prowadzone są na preparatach enzymatycznych ludzkich i zwierzęcych. Szczególną uwagę poświęca się zaangażowaniu tego enzymu w syntezę neuroprzekaźników ścieżką alternatywną (np. synteza dopaminy z tyraminy, synteza serotoniny z 5-metoksytryptaminy lub melatoniny), która może stanowić nowy punkt uchwytu działania tych leków.
Ponadto, Zespół bada bezpośredni wpływ leków psychotropowych (interakcja lek – białko enzymu) na aktywność cytochromu P450 oraz efekt ich chronicznego stosowania na regulację ekspresji i aktywność metaboliczną tego enzymu w wątrobie i mózgu. Wyniki tych badań są istotne w aspekcie interakcji farmakokinetycznych pomiędzy lekami oraz wpływu na metabolizm substancji endogennych (np. neuroprzekaźników, steroidów, kwasu arachidonowego).
Równolegle prowadzone są badania w kierunku zaangażowania neuroprzekaźników mózgowych oraz obwodowych w regulacji ekspresji cytochromu P450, z uwzględnieniem mechanizmów neuroendokrynnych. Badania te mają na celu poznanie fizjologicznej i molekularnej regulacji wątrobowego i mózgowego cytochromu P450 przez układ nerwowy oraz wyjaśnienie mechanizmu działania leków psychotropowych na ten enzym, który może stanowić dodatkowy aspekt działania klinicznego leków.
Realizacja powyższych tematów badawczych pozwala na lepsze poznanie fizjologicznego i farmakologicznego znaczenia cytochromu P450 w mózgu i wątrobie oraz działania leków psychotropowych w tym aspekcie. Prowadzone badania mają na celu ocenę zdolności dotarcia leków psychotropowych do miejsca działania w mózgu oraz ich wpływu na metabolizm neuroaktywnych substratów endogennych (poznanie nowego mechanizmu działania leków) i egzogennych (poznanie możliwości interakcji pomiędzy lekami).

Metody badawcze

W Zakładzie Farmakokinetyki i metabolizmu leków stosuje się metody badawcze in vivo (podanie substancji do ustroju lub lokalnie do mózgu, mikrodializa mózgu), ex vivo (przygotowanie frakcji mikrosomalnej) oraz in vitro (oznaczenie stężenia leku oraz neuroprzekaźników, reakcje enzymatyczne z pomiarem specyficznych substratów i metabolitów, pomiar ekspresji enzymu, oznaczenie stężenia hormonów i cytokin).

Metody farmakokinetyczne i biochemiczne:
– oznaczanie stężenia leków i ich metabolitów w materiale biologicznym (osocze, mózg, inne tkanki) metodą wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC) z detekcją UV, fluorymetryczną oraz za pomocą chromatografii cieczowej sprzężonej z tandemową spektrometrią mas LC/ESI-MS/MS;

– oznaczanie poziomu neuroprzekaźników monoaminergicznych i ich metabolitów w strukturach mózgu i osoczu, za pomocą wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC) z detekcja elektrochemiczną (kulochemiczną);

– badanie aktywności izoenzymów cytochromu P450 in vitro, przy zastosowaniu rekombinowanych izoenzymów cytochromu P450 (ludzkich i szczurzych), mikrosomów pochodzących z mózgu lub wątroby oraz hepatocytów i neuronów. Oznaczanie stężenia specyficznych substratów izoenzymów cytochromu P450 oraz ich metabolitów powstałych podczas reakcji enzymatycznej, metodą wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC) z detekcją UV lub fluorymetryczną oraz za pomocą chromatografii cieczowej sprzężonej z tandemową spektrometrią mas LC/ESI-MS/MS;

– pomiar ekspresji cytochromu P450 oraz receptorów jądrowych i czynników transkrypcyjnych w wątrobie i mózgu: oznaczanie zawartości białka (Western blotting) i mRNA (łańcuchowa reakcja polimerazy z analizą w czasie rzeczywistym RT-PCR);
– oznaczanie stężenia hormonów i cytokin w surowicy krwi (ELISA).

Inne:
– stereotaktyczna implantacja kaniuli do struktur mózgowych;
– podania domózgowe;
– mikrodializa mózgu;
– sekcja mózgu;
– przygotowanie mikrosomów mózgowych i wątrobowych
(wirowanie różnicowe).

Najważniejsze odkrycia ostatnich lat

(1) Badania w modelu mikrodializy mózgu po podaniu 5-metoksytryptaminy lub melatoniny, z zastosowaniem inhibitorów syntezy serotoniny ścieżką klasyczną (PCPA – inhibitora hydroksylazy tryptofanu) i alternatywną (chininy i propafenonu – inhibitorów CYP2D), wykazały zaangażowanie cytochromu P450 (CYP2D) w syntezie serotoniny w mózgu in vivo, w cyklu biochemicznych przemian: melatonina → 5-metoksytryptamina → serotonina.

(2) Badania in vivo, przeprowadzone po uszkodzeniu oraz aktywacji układu serotoninergicznego mózgu, wykazały zaangażowanie tego układu w regulację ekspresji cytochromu P450 w wątrobie, poprzez mechanizm neuroendokrynny.

dr hab. Anna Haduch

Kierownik zakładu

+48 12 6623287

haduch@if-pan.krakow.pl

pokój 307

Pracownicy zakładu

prof. dr hab. Władysława Daniel

+48 12 6623266

nfdaniel@cyf-kr.edu.pl

pokój 303

dr Ewa Bromek

+48 12 6623287

bromek@if-pan.krakow.pl

pokój 307

dr Wojciech Kuban

+48 12 6623314

kuban@if-pan.krakow.pl

pokój 309

dr inż. Agnieszka Basińska-Ziobroń

+48 12 6623389

ziobron@if-pan.krakow.pl

pokój 309

dr Przemysław Danek

+48 12 6623389

danek@if-pan.krakow.pl

pokój 3.3

mgr inż. Sara Krzyzyk

krzyzyk@if-pan.krakow.pl

pokój 3.3

mgr inż. Renata Pukło

+48 12 6623389

bartyzel@if-pan.krakow.pl

pokój 308