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N-acetiltransferasi 2 (NAT2)

Farmacogenetica
N-acetiltransferasi 2 (NAT2)
 

Il primo e più conosciuto esempio di metabolismo geneticamente controllato di un farmaco è dato dalla differente capacità di acetilazione di alcuni composti di impiego clinico quali isoniazide, procainamide, idralazina, dapsone, sulfametazina da parte dell’enzima N-acetiltransferasi 2 (NAT2). Questo enzima esercita un ruolo importante nella detossificazione e/o nella’attivazione metabolica di diversi farmaci esercitando la sua azione in circa l’1% dei farmaci attualmente in commercio.

In base alla capacità di acetilazione gli individui possono essere distinti in acetilatori rapidi, acetilatori intermedi e acetilatori lenti.

L’attività dell’enzima è controllata monogenicamente e l’acetilazione lenta viene e reditata come carattere autosomico recessivo. La frequenza di acetilatori rapidi e lenti varia in relazione al gruppo etnico: nelle popolazioni europee i due fenotipi sono ugualmente distribuiti, mentre tra i giapponesi e gli esquimesi gli acetilatori lenti non superano il 10%. Negli USA il 50% della popolazione e’ costituita da acetilatori lenti mentre il 40% sono acetilatori intermedi.

Le implicazioni cliniche e tossicologiche del polimorfismo nell’acetilazione sono ben documentate. Gli acetilatori lenti sono più suscettibili alla neuropatia periferica da isoniazide e a certe interazioni tra farmaci come quella tra isoniazide e fenitoina. E’ stato inoltre dimostrato che il lupus eritematoso sistemico indotto da idralazina procainamide ed isoniazide tende a svilupparsi in un tempo più breve ed ad una dose complessiva inferiore negli acetilatori lenti rispetto ai rapidi. La comparsa di emolisi in seguito a somministrazione di dosi elevate di sulfasalazina è stata descritta quasi esclusivamente in acetilatori lenti. L’epatotossicità da isoniazide è invece più frequente negli acetilatori rapidi, presumibilmente come conseguenza di una maggiore formazione di un metabolita acetilato tossico.

Polimorfismi investigati:

Con il presente test vengono genotipizzati 12 principali alleli (più diversi sub-alleli) del gene NAT2, comprendendo oltre il 98% delle varianti alleliche conosciute per questo gene.

 

Mutazioni del gene NAT2 investigate

NAT2 Allele

Mutazione

Effetto sulla Proteina

Effetto sull’attività enzimatica (acetilazione)

*4

Nessuna (wild type)

Nessuno

Rapido (Normale)

*5A

341T>C

481C>T

I114T

Nessuna

Lento

*5B

341T>C

481C>T

803A>G

I114T

Nessuna

K268R

Lento

*5C

341T>C

803A>G

I114T

K268R

Lento

*5D

341T>C

I114T

Lento

*5E

341T>C

590G>A

I114T

R197Q

Lento

*5G

282C>T

341T>C

481C>T

803A>G

Nessuna

I114T

Nessuna

K268R

Lento

*5J

282C>T

341T>C

590G>A

Nessuna

I114T

R197Q

Lento

 

NAT2 Allele

Mutazione

Effetto sulla Proteina

Effetto sull’attività enzimatica (acetilazione)

*6A

282C>T

590G>A

Nessuna

R197Q

Lento

*6B

590G>A

R197Q

Lento

*6C

282C>T

590G>A

803A>G

Nessuna

R197Q

K268R

Lento

*6E

481C>T

590G>A

Nessuna

R197Q

Lento

*7A

857G>A

G286E

Lento

*7B

282C>T

857G>A

Nessuna

G286E

Lento

*10

499G>A

E167K

 

*11A

481C>T

Nessuna

Rapido (Normale)

*11B

481C>T;

859del

Nessuna

frameshift

 

*12A

803A>G

K268R

Rapido (Normale)

*12B

282C>T

803A>G

Nessuna

K268R

Rapido (Normale)

*12C

481C>T

803A>G

Nessuna

K268R

Rapido (Normale)

*13

282C>T

Nessuna

Rapido (Normale)

*14A

191G>A

R64Q

Lento

*14B

191G>A

282C>T

R64Q

Nessuna

Lento

*14C

191G>A

341T>C

481C>T

803A>G

R64Q

I114T

Nessuna

K268R

Lento

*14D

191G>A

282C>T

590G>A

R64Q

Nessuna

R197Q

lento

*14E

191G>A

803A>G

R64Q

K268R

Lento

*14F

191G>A

341T>C

803A>G

R64Q

I114T

K268R

Lento

*14G

191G>A

282C>T

803A>G

R64Q

Nessuna

K268R

Lento

*17

434A>C

Q145P

Lento

*18

845A>C

K282T

 

*19

190C>T

R64W

 

*5, *6, *7, *12, *13, *14, *17

 

 

Acetilatori Lenti

L’allele *4, e gli alleli *11, *12 e *13 del gene NAT2 determinano un’attività enzimatica normale; soggetti omozigoti o eterozigoti composti per questi alleli sono Acetilatori Rapidi (RA). Gli alleli *5, *6, *7, *12, *13, *14, *17, contribuiscono a determinare un’attivita’ enzimatica ridotta o assente (acetilatori lenti ”“ LA).

Interpretazione dei risultati

La genotipizzazione degli alleli sopra elencati permette la discriminazione di 3 categorie di pazienti:

  • Acetilatori lenti (Slow acetylators - SA): sono pazienti che presentano una mutazione in entrambi gli alleli del gene, cioe’ presentano due alleli non funzionali del gene NAT2 (es. *5 - *6 oppure *5 - *5). Gli SA sono persone con deficienze nel metabolismo che quindi hanno una capacità d’attivazione dei farmaci estremamente ridotta o assente, o presentano una ridotta capacità metabolica per numerosi composti. I PM tenderanno ad accumulare o ad eliminare più lentamente i substrati o i farmaci che sono maggiormente metabolizzati dal NAT2, avranno quindi una maggiore concentrazione a livello ematico del farmaco e generalmente un maggior effetto, a parità di dosaggio, rispetto ad individui che possiedono le forme funzionali dell’enzima. I metabolizzatori lenti sono più frequentemente esposti ad effetti indesiderati (ADR) se trattati con dosi standard di questi composti.
  • Acetilatori intermedi (Intermediate acetylators - IA) sono pazienti portatori in eterozigosi di una mutazione, cioe’ presentano un allele normale del gene NAT2 ed uno non funzionale (es. *4 - *5) e possono richiedere, per conseguire un’azione terapeutica ottimale, un dosaggio farmacologico inferiore alla norma.
  • Acetilatori rapidi (Rapid acetylators - RA): sono persone dotate di un normale metabolismo farmacologico. Di solito presentano due alleli NAT2 funzionali (es. *4 - *4). Di solito i RA possono assumere i farmaci che sono substrati dell’enzima NAT2 ad un dosaggio standard.
 

Gene

SA

IA

RA

NAT2

Sono omozigoti o eterozigoti composti per uno degli alleli *5, *6, *7, *12, *13, *14, *17

Sono eterozigoti per uno degli alleli *5, *6, *7, *12, *13, *14, *17

Sono omozigoti per l’allele *4 o eterozigoti composti con altri alleli normali (*11, *12, *13)

 NOTE: Il presente test genetico non ricerca mutazioni diverse da quelle elencate nella tabella di cui sopra e, sebbene permetta di diagnosticare oltre il 98% dei SA o IA, non consente di evidenziare tutte le mutazioni che dimunuiscono l’attivita del gene NAT2 o che lo rendono inattivo. Per cui, un’assenza di una mutazione o polimorfismo non garantisce che il paziente presenti un fenotipo SA o IA.

 Raccomandazioni sul dosaggio

 Nel contesto del trattamento, le  mutazione del gene NAT2 possono influenzare la corretta determinazione della dose terapeutica iniziale di molti farmaci. Per i farmaci con un ristretto profilo terapeutico e con curva dose-risposta ripida, questo deficit può dare luogo sia ad un’overdosaggio che ad un’incapacità di mantenere l'efficacia terapeutica.

Per i pazienti a cui e’ stato evidenziato un profilo metabolico alterato (SA o IA), quindi, si raccomada un attento monitoraggio dell’effetto terapeutico dei farmaci somministrati. Si rammenta che i pazienti che presentano deficienze nel metabolismo, possiedono una capacità d’attivazione dei farmaci estremamente ridotta o assente, ed hanno una ridotta capacità metabolica per numerosi composti. Questi pazienti tenderanno ad accumulare o ad eliminare più lentamente i substrati o i farmaci e avranno quindi una maggiore concentrazione a livello ematico del farmaco e generalmente un maggior effetto, a parità di dosaggio, rispetto a soggetti che possiedono le forme funzionali dell’enzima. Essi sono inoltre più frequentemente esposti ad effetti indesiderati se trattati con dosi standard di questi composti. Tali pazienti, quindi, per conseguire un’azione terapeutica ottimale, possono richiedere un dosaggio farmacologico inferiore alla norma.

Un fattore che complica la correlazione genotipo fenotipo e’ il fatto che molti farmaci possono ridurre o aumentare l’attivita’ catalitica del NAT2. Di conseguenza, un paziente puo’richiedere una maggiore riduzione del dosaggio del farmaco rispetto a quella prevista, basata sul genotipo del paziente. Quindi e’ molto importante interpretare i risultati del test nel contesto della somministrazione contemporanea di altri farmaci.

Inoltre l’attività del NAT2 dipende dallo stato funzionale epatico e renale. Tale attività non sembra essere influenzata direttamente dall’età; tuttavia essa può apparire alterata a causa di una variazione del flusso sanguigno epatico  o una ridotta eliminazione renale dei metaboliti dovuta all’età.

  • Acetilatori lenti (Slow acetylators - SA): Ridurre il dosaggio di circa 20-50 % rispetto alla dose standard. Si raccomanda il monitoraggio dell’attivita’ terapeutica del farmaco per i pazienti SA per confermare che le concentrazioni del farmaco somministrato stiano ricomprese nell’intervallo terapeutico.
  • Acetilatori intermedi (Intermediate acetylators - IA): Somministrare i farmaci ad un dosaggio inferiore ed evitare terapie farmacologiche multiple che inibiscono o attivano attraverso lo stesso  pathway.
  • Farmaci metabolizzati attraverso l’attività del gene NAT2

 Questa lista non include tutti i farmaci in commercio ed ha soli fini esemplificativi.

 Substrati del NAT2

Caspofungin

caffeine dapsone hydralazine isoniazid nitrazepam nitrazepam
retigabine sulfadiazine zonisamide Sulfonamides:
sulfapyridine
sulfamethazine
sulfadiazine
sulfasalazine
carcinogenic aromatic and heterocyclic amines benzidine beta-naphthylamine

Substrates refers to drugs that are either activated or deactivated by the pathway.

Inibitori del NAT2 

acetaminophen

Inhibitors refers to drugs that reduce the ability of the pathway to process drugs. Co-admin istration will decrease the rate of metabolism of drugs through the metabolic pathway listed, increasing the possibility of toxicity

 Induttori del NAT2 

retinoic acid

Inducers refers to drugs that increase the activity of a pathway. Co-admin istration increases the rate of excretion for drugs metabolized through the pathway indicated, reducing the drug's effectiveness.

 
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