β-カリオフィレンオキシドとトランスネロリドールがCYP3A4の酵素活性に及ぼす影響-インビトロおよびインシリコ研究

beta-caryophyllene oxide and trans-nerolidol affect enzyme activity of CYP3A4 - in vitro and in silico studies.

• A Špičáková
• V Bazgier
• L Skálová
• M Otyepka
• P Anzenbacher

抄録

薬物代謝酵素との相互作用の可能性を評価することは、安全性の研究、一般的には薬物や生物学的活性化合物の特性に関する研究の重要な部分である。ここでは、3種のセスキテルペン（β-カリオフィレンオキシド（CAO）、トランス-ネロリドール（tNER）およびファルネソール（FAR））とCYP3A4との相互作用に焦点を当てている。CYP3A4活性を決定するために、特異的基質であるテストステロン（TES）およびミダゾラム（MDZ）を使用した。ヒト肝ミクロソームにおいて、CAOはMDZの1´-水酸化を混合型阻害、K(i)46.6 microMで阻害し、TESの6β-水酸化はtNERにより同様のメカニズムでより強く阻害され、K(i)32.5 microMで阻害された。これらの結果は、CYP3A4の活性部位内での両化合物の相互作用モードが異なる可能性を示唆しており、分子ドッキング研究が行われた理由である。ドッキング実験では、CYP3A4活性部位に結合したセスキテルペン（CAOとtNER）は、阻害試験によく対応する基質の結合親和性の有意な低下を引き起こすことが示された。しかしながら、観察された阻害は、血漿中のセスキテルペンのレベルが（香辛料や香料添加物としてこれらの化合物を使用した場合を想定して）通常マイクロモルの範囲を超えないので、ほとんどの場合、マイクロソームの薬物代謝に実際に害を及ぼすことはありません。したがって、CYP3A4で代謝される薬物とセスキテルペンとの相互作用の可能性は低いと考えられます。

Evaluation of possible interactions with enzymes of drug metabolism is an important part of studies on safety and, in general, on the properties of any drug or biologically active compound. Here, focus is given on interactions of three sesquiterpenes (beta-caryophyllene oxide (CAO), trans-nerolidol (tNER) and farnesol (FAR)) with CYP3A4. To determine the CYP3A4 activity, specific substrates testosterone (TES) and midazolam (MDZ) were used. In human liver microsomes, the CAO inhibited the MDZ 1´-hydroxylation by mixed type inhibition and K(i) 46.6 microM; TES 6beta-hydroxylation was inhibited more strongly by tNER by the same mechanism and with K(i) of 32.5 microM. Results indicated a possibility of different mode of interaction of both compounds within the active site of CYP3A4 and this was why the molecular docking study was done. The docking experiments showed that the studied sesquiterpenes (CAO and tNER) bound to the CYP3A4 active site cause a significant decrease of binding affinity of substrates tested which corresponded well to the inhibition studies. The inhibition observed, however, most probably does not pose a real harm to microsomal drug metabolism as the levels of sesquiterpenes in plasma (assuming the use of these compounds as spices or flavoring additives) does not usually exceed micromolar range. Hence, the interaction of drugs metabolized by CYP3A4 with sesquiterpenes is less probable.