CYP2B6

อณูพันธุศาสตร์

เอนไซม์ CYP2B6 ถือเป็นหนึ่งในระบบเอนไซม์ไซโทโครม P450 ซึ่งมีส่วนสำคัญเป็นอย่างยิ่งต่อกระบวนการการเปลี่ยนแปลงยา สารซีโนไบโอติค และสารเคมีอื่นๆ ในร่างกายมนุษย์ ยีน CYP2B6 ซึ่งเป็นยีนที่ควบคุมเอนไซม์นี้มีความใกล้ชิดกันกับยีนเทียม CYP2B6 เป็นอย่างมาก ทำให้การแยกไอโซฟอร์มของเอนไซม์ต่างๆที่ถูกผลิตออกจากมายีนทั้งสองนี้เป็นไปได้อย่างลำบาก โดยยีนทั้งสองนี้เป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มยีน cytochrome P₄₅₀ บนแขนด้านยาวของโครโมโซมคู่ที่ 19 ตำแหน่งโลคัส 19q13.2 และมียีนบรรพบุรุษร่วมกันกับ CYP2B11, Cyp2b10 และ CYP2B1 ที่พบในสุนัข หนูเมาส์ และหนูแรท ตามลำดับ แต่เอนไซม์ CYP2B6 ของมนุษย์ถือเป็นไอโซไซม์เดียวในสกุลย่อย CYP2B ที่สามารถแสดงออกได้ ซึ่งแตกต่างจากเอนไซม์ในสกุลย่อยนี้ที่พบในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมสายพันธุ์อื่นๆ
ความแปรผันหลากหลายทางพันธุกรรม (genetic polymorphism) ยีน CYP2B6 และการเหนี่ยวนำ (inducer) หรือยับยั้ง (inhibitor) การทำงานของยีน CYP2B6 จากยาหรือสารเคมีต่างๆ ถือเป็นตัวแปรสำคัญที่ทำให้การทำงานของเอนไซม์ CYP2B6 ในแต่ละบุคคลนั้นมีความผันแปรค่อนข้างสูง ถึงกระนั้นแล้ว ซิงเกิลนิวคลีโอไทด์โพลีมอร์ฟิซึมของ CYP2B6 ก็มีประโยชน์ในการศึกษาเพื่อทำนายการตอบสนองต่อยาและคุณสมบัติทางเภสัชจลนศาสตร์ของยาบางชนิด เช่น ยาต้านรีโทรไวรัสอย่างอีฟาวิเรนซ์ และเนวิราพีน เป็นต้น อย่างไรก็ตาม ข้อมูลการศึกษาเท่าที่มีในปัจจุบันสามารถบ่งชี้ได้เพียงว่ากลไกทางเภสัชพันธุศาสตร์ของยีนนี้มีความซับซ้อนเป็นอย่างมาก ซึ่งปรากฏอยู่ในหลายระดับของการแสดงออกของยีน เริ่มต้นตั้งแต่การถอดรหัสของเอ็มอาร์เอ็นเอไปจนกระทั่งเป็นรูปแบบการต่อ (splice variant; การต่อของ pre-mRNA splicing และการแสดงออกของ mRNA) เพื่อปรับเปลี่ยนโปรตีน และแสดงผลการทำงานในรูปแบบต่างๆ ทั้งที่ขึ้นกับซับสเตรต (substrate-dependent effect) และไม่ขึ้นกับซับสเตรต (substrate-independent effects)

การแสดงออกของยีน

เอนไซม์ในมหาสกุลไซโทโครม P450 ซึ่งรวมถึง CYP2B6 นั้นจัดเป็นเอนไซม์ชนิดมอนอออกซีจีเนส ซึ่งมีหน้าที่สำคัญในการเร่งปฏิกิรยาการเกิดเมแทบอลิซึมของยาชนิดต่างๆ รวมไปถึงการสังเคราะห์คอเลสเตอรอล สเตอรอยด์ และกรดไขมันชนิดอื่นๆ โดยเอนไซม์เหล่านี้จะอยู่ในร่างแหเอนโดพลาซึม แล้วถูกกระตุ้นด้วยกลูโคคอร์ติคอยด์ จึงจะสามารถแสดงคุณสมบัติของเอนไซม์นั้นๆได้ ทั้งนี้ การแสดงออกของ CYP2B6 สามารถเหนี่ยวนำให้เพิ่มขึ้นได้โดยฟีโนบาร์บิทอล โดยเอนไซม์ CYP2B6 ที่ถูกสร้างขึ้นนี้เท่าที่ทราบในปัจจุบันพบว่าสามารถเมแทบอไลซ์สารซีโนไบโอติกได้หลายชนิด เช่น ยาต้านมะเร็งอย่างไซโคลฟอสฟาไมด์ และไอฟอสฟาไมด์ เป็นต้น

ความผันแปรได้ของการควบคุมแสดงออกและการถอดรหัสของยีน

ไซโทโครม P450 2B6 มักมีการแสดงออกที่เซลล์เนื้อเยื่อตับเป็นส่วนใหญ่ และมีสัดส่วนในการแสดงออกในกลุ่มเอนไซม์ไซโตโครม P450 ทั้งหมดประมาณร้อยละ 1–10 โดยมีความผันแปรได้ทางพันธุกรรมระหว่างบุคคลในระดับโปรตีนประมาณ 100 เท่า การทดลองทางคลินิกในอดีตพบว่า การแสดงออกของ CYP2B6 นั้นจะพบได้เฉพาะบางส่วนของเนื้อเยื่อตับ แต่การศึกษาล่าสุดกลับให้ผลที่แย้งกัน โดยพบว่าเอนไซม์ดังกล่าวนั้นสามารถตรวจพบได้ในทุกตัวอย่างเนื้อเยื่อตับที่ใช้ในการทดลอง ขณะที่มากกว่า 1 ใน 3 ของเนื้อเยื่อตัวอย่างจากทารกที่ศึกษาไม่สามารถตรวจพบเอนไซม์ดังกล่าวนี้ได้ การศึกษาความแตกต่างด้านการเกิดสัณฐานในไมโครโซมอลของตับจากกลุ่มตัวอย่างเด็กที่บริจาคตับ 217 ตัวอย่าง พบว่า ระดับโปรตีน CYP2B6 เฉลี่ยจะเพิ่มขึ้นสูงกว่า 2 เท่าเมื่อเปรียบเทียบกับกลุ่มตัวอย่างที่มีอายุตั้งแต่แรกคลอดถึง 30 วันหลังคลอด และความผันแปรของระดับเอนไซม์ดังกล่าวในกลุ่มตัวอย่างทั้งสองกลุ่มนั้นสูงมากถึง 25 เท่า ส่วนปัจจัยอื่นที่ส่งผลต่อการแสดงออกของ CYP2B6 เมื่อเข้าสู่วัยโตเต็มวัยนั้นอาจขึ้นอยู่กับรูปแบบพันธุกรรมของแต่ละบุคคล
ปัจจัยสำคัญอีกอย่างหนึ่งที่ส่งผลต่อความผันแปรได้ของการแสดงออกของ CYP2B6 ทั้งระหว่างบุคคลและภายในบุคคลคือ ผลจากการเหนี่ยวนำของสารเพิ่มการทำงานของเอนไซม์ (enzyme inducer) ซึ่งระบบควบคุมการแสดงออกของยีน CYP2B6 จะสังเคราะห์เอนไซม์ข้างต้นเพิ่มขึ้นมามากขึ้นหลังจากมีการสัมผัสกับสารกลุ่มดังกล่าว ทั้งนี้ CYP2B6 สามารถถูกเหนี่ยวนำให้แสดงออกเพิ่มมากขึ้นได้โดยยาหลายชนิด โดยเฉพาะยาเหนี่ยวนำเอนไซม์ที่สำคัญอย่าง ไรแฟมพิซิน เฟนิโทอิน และฟีโนบาร์บิทอล ซึ่งยาเหล่านี้จะเข้าไปกระตุ้นส่วนที่เรียกว่า phenobarbital-responsive enhancer module (PBREM) ที่ -1.7 kb บนยีนส่งเสริม (gene promoter) ของ CYP2B6 และที่ xenobiotics-responsive enhancer module (XREM, -8.5 kb) ส่วนปลาย ซึ่งจะทำให้ตัวรับ pregnane X (PXR, NR1I2) และ/หรือตัวรับ constitutive androstane (CAR, NR1I3) เข้าจับกับสารตัวกลางจนทำให้มีการถอดรหัสพันธุกรรมเพิ่มมากขึ้น และเนื่องจากยีนอื่นในระบบไซโตโครม P450 บางชนิดนั้นก็ถูกควบคุมโดยตัวรับในนิวเคลียสที่เป็นชนิดเดียวกันกับระบบควบคุมของ CYP2B6 จึงให้ CYP2B6 มักถูกเหนี่ยวนำให้แสดงออกมากขึ้นพร้อมกันกับ CYP2C และ CYP3A4 นอกจากยาเหนี่ยวนำเอนไซม์ 3 ชนิดข้างต้นแล้ว ยังมียาอีกหลายชนิดที่สามารถเหนี่ยวนำ CYP2B6 ได้ แต่เป็นไปในระดับที่มีความแรงลดลงมา เช่น ไซโคลฟอสฟาไมด์ ไฮเปอร์ฟอริน อาร์ทีมิซินิน คาร์บามาเซพีน เมตาไมซอล ริโตนาเวียร์ N,N-diethyl-m-toluamide (DEET) สแตติน อีฟาวิเรนซ์ เป็นต้น ทั้งนี้ การศึกษาทางคลินิกเมื่อไม่นานมานี้ให้ผลการศึกษาที่น่าสนใจเป็นอย่างยิ่งว่า อิทธิพลของเพศสภาพต่อการเหนี่ยวนำให้ อีฟาวิเรนซ์ เกิดเมแทบอลิซึมด้วยปฏิกิริยา 8-hydroxylation นั้นจะพบในเพศหญิงสูงกว่าเพศชาย และยังพบว่า สารฆ่าศัตรูพืชและสัตว์บางชนิดมีความสามารถในการเหนี่ยวนำให้เกิดการแสดงออกที่มากขึ้นของเอนไซม์ CYP2B6 และเอนไซม์ CYP อื่นๆ ได้ผ่านการเกิดปฏิกิริยาทั้งกับ PXR และ CAR นอกเหนือจากที่กล่าวมาทั้งหมดในข้างต้น ยังมีการตรวจพบการเหนี่ยวนำเพื่อเพิ่มการแสดงออกของ CYP2B6 และเอนไซม์อื่นในไซโทโครม P450 รวมถึงผลกระทบทางคลินิกจากปรากฏการณ์ดังกล่าวได้ในอีกหลายการศึกษา
ความแตกต่างของการแสดงออกของเอนไซม์ที่เป็นผลมาจากความแตกต่างทางเพศสภาพยังถูกค้นพบในอีกหลายการศึกษา จากการศึกษาในกลุ่มประชากรมากกว่า 80 ชาติพันธุ์ พบว่าเนื้อเยื่อตับที่ได้จากผู้บริจาคเพศหญิงมักจะมีปริมาณ mRNA ของ CYP2B6 (3.9 เท่า), โปรตีน (1.7 เท่า) และกิจกรรมของเอนไซม์ (1.6 เท่า) สูงกว่าเพศชาย ส่วนอีกการศึกษาที่ทำในกลุ่มตัวอย่างคอเคเซียนก็ให้ผลไปในทิศทางที่สอดคล้องกัน กล่าวคือ เนื้อเยื่อตับที่ได้รับจากผู้บริจาคเพศหญิงจะมีระดับการแสดงออกของ mRNA ของ CYP2B6 มากกว่าเพศชาย 1.6 เท่า อย่างไรก็ตาม ในการศึกษานี้ไม่ได้กล่าวถึงความแตกต่างของระดับโปรตีนและกิจกรรมของเอนไซม์ระหว่างทั้งสองเพศ และเมื่อพิจารณาเฉพาะกลุ่มที่ไม่ได้รับยาก่อนเข้ารับการผ่าตัดพบว่า ความแตกต่างทางเพศไม่ได้ส่งผลให้เกิดความแปรผันได้ใดๆที่เกี่ยวเนื่องกับ CYP2B6 นอกจากนี้ ยังมีการตรวจพบความไม่สอดคล้องกันในประเด็นที่เกี่ยวเนื่องกับลักษณะทางเภสัชจลนศาสตร์ของสารที่เป็นซับสเตรตของ CYP2B6 ในกลุ่มตัวอย่างที่มีเพศสภาพแตกต่างกัน กล่าวคือ กลุ่มตัวอย่างวัยรุ่นเพศหญิงจะมีอัตราการเกิดปฏิกิริยาไฮดรอกซีเลชันที่สูงกว่าเพศชาย สันนิษฐานว่าความไม่สอดคล้องดังกล่าวอาจเป็นผลมาจากตัวแปรกวนบางอย่าง เช่น อายุ การสูบบุหรี่ เป็นต้น แต่กลับไม่พบความแตกต่างนี้ในผู้ใหญ่ ส่วนในกรณีของอีฟาวิเรนซ์ การศึกษาทดลองทางคลินิกหลายการศึกษาพบว่า ผู้ป่วยเพศหญิงจะมีระดับความเข้มข้นของยาดังกล่าวในกระแสเลือดที่สูงกว่าเพศชาย ซึ่งตรงข้ามกับข้อเท็จจริงที่ได้จากการศึกษาในห้องปฏิบัติการ (in vitro) ที่กล่าวมาก่อนหน้า เป็นไปได้ว่าอาจมีปัจจัยรบกวนอื่นที่ทำให้เกิดปรากฏการณ์ที่ขัดแย้งกันนี้ อาทิ ปริมาณไขมันรวมของร่างกายที่แตกต่างกัน และสัดส่วนการกระจายยา เป็นต้น อย่างไรก็ตาม อิทธิพลของเพศต่อการแสดงออกของ CYP2B6 นั้น อาจขึ้นอยู่กับช่วงอายุ เนื่องจากมีเพียงเพศชายเท่านั้นที่มีระดับการแสดงออกของ CYP2B6 ที่เนื้อเยื่อตับสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อมีอายุที่เพิ่มมากขึ้น
นอกจากเนื้อเยื่อตับแล้ว ยังมีการแสดงออกของ CYP2B6 ในระบบทางเดินหายใจและระบบทางเดินอาหารด้วย อย่างปอดและเยื่อบุโพรงจมูก รวมถึงผิวหนังและไต แต่ความสำคัญของ CYP2B6 ในเนื้อเยื่ออื่นนอกเหนือจากตับนั้นยังไม่ทราบแน่ชัด อย่างไรก็ตาม CYP2B6 ก็ยังถือเป็นอีกเอนไซม์หนึ่งที่มีความสำคัญมากที่สุดในการต้านท็อกซินหลายชนิดจากสิ่งแวดล้อม อย่างเช่น สารฆ่าศัตรูพืชและสัตว์ การกระจายของ CYP2B6 ในเนื้อเยื่อต่างๆนี้อาจเป็นปราการสำคัญที่มีส่วนช่วยป้องกันร่างกายจากสารเคมีดังกล่าว ยิ่งไปกว่านั้น ยังพบ CYP2B6 ในตัวอย่างเนื้อเยื่อสมองของมนุษย์และไพรเมต โดยปัจจัยที่ส่งผลต่อความแปรผันได้ของการแสดงออกของ CYP2B6 ในสมอง ได้แก่ การสูบบุหรี่ การดื่มเครื่องดื่มแอลกอฮอล์ และความแปรผันหลากหลายทางพันธุกรรม (genetic polymorphism) โดยทั่วไปแล้ว CYP2B6 ในเนื้อเยื่ออื่นนอกเหนือจากตับจะมีปริมาณที่ต่ำกว่าที่พบในตับเป็นอย่างมาก แต่ปริมาณ CYP2B6 ที่พบปริมาณเพียงเล็กน้อยในสมองนี้อาจมีประโยชน์ต่อการเปลี่ยนแปลงยาที่ใช้ในระบบประสาทส่วนกลางและยาสำหรับระบบประสาทบางชนิดให้อยู่ในรูปแบบที่ออกฤทธิ์หรือไม่มีฤทธิ์ หรือช่วยลดอาการไม่พึงประสงค์ทางระบบประสาทจากยาและยาเสพติด เช่น ยาอี (1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine; MPTP) เป็นต้น ซึ่งสาเหตุดังข้างต้นอาจช่วยอธิบายได้ว่าเหตุใดประสิทธิภาพของยาที่ใช้ในระบบประสาทส่วนกลางบางชนิดจึงไม่มีความสัมพันธ์กับความเข้มข้นของยาในกระแสเลือด