Die Bedeutung der ABC-Transportsysteme ABCB1 und Abcb11 in der Arzneimitteltherapie und bei cholestatischen Lebererkrankungen
Creators: name: Gerloff, Thomas
Publisher: name: Humboldt-Universität zu Berlin, Medizinische Fakultät - Universitätsklinikum Charité
Year: 2004
Subjects: subject: MDR1
subject: ABC-Transporter
subject: Pharmakogenetik
subject: Bsep
subject: pharmacogenetics
subject: ABC-transporters
subject: 610 Medizin
subject: 33 Medizin
subject: VS 5900

description: ABC-Transmembrantransporter sind an der Aufnahme, Verteilung und Ausscheidung vieler Arznei- und Fremdstoffe beteiligt. Sie spielen eine Schlüsselrolle in der Pharmakokinetik und in der Ausscheidung toxischer endogener oder exogener Substanzen. Das Ziel der hier präsentierten Untersuchungen war deshalb, den Einfluss genetischer Polymorphismen des bekanntesten Vertreters dieser Proteinfamilie, MDR1 (ABCB1) zu untersuchen. Darüberhinaus sollte der ebenfalls zur ABC-Transporterfamilie gehörende hepatozelluläre Exporter für monoanionische Gallensäuren identifiziert und charakterisiert werden. MDR1 erwies sich als ein hochpolymorphes Gen mit zahlreichen Einzelbasenaustauschen (SNPs). Die meisten SNPs waren intronisch oder stumm. Für den nichtkodierenden SNP im Exon 26 3435C&gt;T ergab sich bei homozygoten Trägern des T-Allels eine im Vergleich zum Wildtyp geringere intestinale P-Glykoprotein Expression mit einer entsprechend höheren und schnelleren Absorption von Digoxin. Die Auswertung pharmakokinetischer Profile von Digoxin in Individuen mit MDR1-Haplotypen der miteinander verbundenen SNPs in Exon 21 2677 und Exon 26 3435 untermauerte die beobachteten pharmakogenetischen Effekte. Nach oraler Einzelgabe von 1 mg Digoxin konnten wahrscheinlich aufgrund der Überschreitung der P-Glykoprotein Transportkapazität keine genotypischen Unterschiede beobachtet werden. Der biliäre Exporter für monoanionische Gallensäuren (Bsep) konnte als ein 160 kDa Glykoprotein aus einer Rattenleber cDNA-Bibliothek identifiziert werden und gehört ebenfalls zur ABC Transporter-Familie. Die transkriptionelle Regulation und Möglichkeiten der Modulation der Expression des Bsep-Gens wurden in vitro und in Tiermodellen der Cholestase untersucht. Dabei zeigte sich, dass Gallensäuren über ein proximales FXRE-Motiv die Bsep Promotoraktivität stimulierten. Arzneistoffe hatten ebenfalls einen Einfluss auf die Transkription des Bsep-Gens. Die adaptive Regulation hepatozellulärer Transporter während der Cholestase ergab eine verminderte Expression der meisten basolateralen Aufnahmetransporter und eine unveränderte oder heraufregulierte Proteinmasse kanalikulärer (apikaler) Efflux-Transporter. Dieses Regulationsmuster dient dem Schutz der Leberzelle, indem eine intrazelluläre Anreicherung toxischer Gallensäuren vermindert und der Gallefluss für eine intakte biliäre Clearance aufrechterhalten wird.
description: ABC transmembrane transporters are involved in absorption, distribution and excretion of diverse drugs and xenobiotics. They are key factors in pharmacokinetics and in the elimination of toxic endogenous or exogenous compounds. Therefore, the aim of the present study was to investigate the influence of genetic polymorphisms of the best known member of this protein family, MDR1 (ABCB1). In addition, the identity of another ABC transporter assumed to be the major hepatocellular export pump for monoanionic bile acids should be revealed and characterized. MDR1 turned out as a highly polymorphic gene with many single nucleotide polymorphisms (SNPs). Most of the SNPs were intronic or silent. Homozygous carriers of the non-coding SNP in exon 26 3435C&gt;T had lower intestinal P-glycoprotein expression rates and thus enhanced absorption of the model compound digoxin as compared to wildtype controls. The analysis of pharmacokinetic profiles in different MDR1-haplotypes of the linked SNPs in exon 21 2677 and exon 26 3435 supported the above data. An oral single dose of 1 mg digoxin did not result in genotypic differences of tested genotypes, probably because this dose was above the maximal transport capacity of P-glycoprotein. The biliary export pump for monoanionic bile acids (Bsep) was identified as an 160 kDa glycoprotein of the ABC transporter family by screening a rat liver cDNA library. The transcriptional regulation and modulatory factors of Bsep (Abcb11) gene expression were analyzed in vitro and in animal models of cholestasis. The promoter activity of Bsep was stimulated by bile acids via a proximal FXRE motif. Drugs were also able to modify Bsep gene transcription. Adaptive regulation of hepatocellular transporters during cholestasis followed a pattern of diminished expression of most basolateral uptake carrier systems and maintained or even upregulated protein mass of canalicular (apical) exporters. This pattern serves as a protective mechanism of the liver cells preventing intracellular accumulation of toxic bile acids and providing unimpaired biliary flow and clearance.