Benidipine 의 in vitro 약물대사 및 체내 약물동태 약물유전학 연구 : Drug Metabolism and Disposition Pharmacogenetics of Benidipine

국문 초록 (Abstract)

목적: Benidipine은 두 가지 이성질체로 구성된 dihydropyridine 계 칼슘 통로 차단제로, 두 이성질체의 체내 분포 및 효과가 다른 것으로 알려져 있다. 본 연구는 benidipine및 이성질체들에 대해 인간 간 마이크로좀을 이용하여 시험관 내 benidipine 대사 연구를 시행하고, benidipine의 대사에 관여하는 cytochrome P450 (CYP) 동효소를 밝히고자 하였다. 또한 CYP3A5의 유전형이 benidipine및 그 대사체의 체내 동태에 미치는 영향을 평가 하고자 하였다.
방법: 시험관 내에서 인간 간 마이크로좀으로 benidipine을 대사 시켜 benidipine 대사체를 규명하였다. 또한, 대사에 관여하는 CYP 동효소를 규명하기 위해, 15종의 서로 다른 마이크로좀의 CYP 동효소 활성과 benidipine 대사율간의 상관성 평가, 각 CYP 동효소에 대한 선택적인 저해제와 재조합 CYP를 이용한 대사연구를 시행 하였으며 시험관 내 대사체 농도는 LC/MS/MS를 이용하여 분석하였다. Bnidipine 대사관여 효소인 CYP3A5의 유전형이 benidipine의 체내동태에 미치는 영향을 알기 위해, CYP3A5 유전형이 알려져 있는 19명의 건강한 남성을 대상으로 연구를 시행하였다. Benidipine은 8mg이 1회 경구로 투여 되었으며, 약동학 평가를 위해 8시간까지 9회에 걸쳐 채혈 하였다. 혈중 benidipine과 dehydrobenidipine의 농도는 LC/MS/MS를 이용해 분석하였고, 약동학적 파라미터는 non-compartment 방법으로 산출하였다. 정규성 검정은 Shapiro-Wilk 통계량을 이용 하였으며, 세 유전형 사이의 차이는 Anova test를 이용하여 검정하였다.
결과: Benidipine은 시험관 내에서 인간 간 마이크로좀에 의해 N-desbenzylbenidipine과 dehydrobenidipine으로 대사 되었다. 두 대사체 형성에 대한 내재성 청소율(Clint)은 (-)-α-benidipine과 (+)-α-benidipine에서 거의 유사한 결과를 보였다. 서로 다른 15종의 마이크로좀을 이용한 연관성 평가 시 benidipine의 대사는 CYP3A의 활성과 강한 연관성을 보였다. Benidipine의 대사는CYP3A의 선택적 저해제인 ketoconazole과 azamulin에 의해 강한 저해를 보였으며, CYP 동효소를 선택적 발현시킨 효소를 이용한 대사 연구에서도 CYP3A4와 CYP3A5가 benidipinedml N-debenzylation및 dehydrogenation에 주요하게 관여 하는 것으로 밝혀 졌다. CYP3A5 유전형에 따른 체내 동태 연구 결과, benidipine의 최고 혈중 농도 (Cmax)는 야생형, CYP3A5*1/*3,과 CYP3A5*3/*3에서 각각 4.82 ± 3.62, 4.54 ± 1.39, 그리고 4.95 ± 2.22 ng/ml 이었으며, 혈중 농도 곡선 하 면적 (AUC0~∞)은 각각의 유전형에 대해 6.18 ± 3.85, 8.01 ± 4.11, 그리고 9.91 ± 4.27 ngㆍh/ml로 밝혀 졌다. 각각의 약동학적 파라미터는 세 유전형 간에 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다.
결론: 시험관내 대사연구를 통해 benidipine의 대사에 관여하는 효소는 CYP3A4와 CYP3A5임을 알 수 있었다. CYP3A5*3 유전형은 benidipine의 체내 동태차이를 유발하는 경향이 있었지만, 본 연구에서는 통계적으로 유의한 수준에 도달하지 않았다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Objectives: This study was to elucidate the metabolism of benidipine and its enantiomers using human liver microsomes and to characterize the cytochrome P450 (CYP) enzymes responsible for the metabolism of benidipine in vitro. In addition, we evaluated the influence of CYP3A5 genotype on the disposition of benidipine and its metabolite in healthy subjects.
Methods: To identify CYP isoforms that catalyze the biotransformation of benidipine and its enantiomers, the incubation studies were conducted using human liver microsomes and recombinant CYP isoforms. To evaluate whether genetic polymorphisms of CYP3A5 influence the disposition of benidipine, a single oral dose of 8 mg benidipine was administered to 19 healthy mail subjects pre-genotyped for CYP3A5. The plasma concentrations of benidipine and its metabolite were monitored for up to 8 hours, and the pharmacokinetic parameters were estimated by noncompartmental analysis.
Results: Human liver microsomal incubation of benidipine in the presence of NADPH resulted in the formation of two metabolites, N-desbenzyl- and dehydro-benidipine. The intrinsic clearance (Clint) of the formation of N-desbenzyl- and dehydro-benidipine metabolites from (-)-α isomer were similar to those from the (+)-α isomer. Correlation analysis in the 15 human liver microsomes showed that benidipine metabolism is correlated with CYP3A activity. The P450-isoform selective inhibition study in liver microsomes and the incubation study of cDNA-expressed enzymes also demonstrated that the N-debenzylation and dehydrogenation of benidipine are mainly mediated by CYP3A4 and CYP3A5. In in vivo clinical trials, the Cmax values of benidipine for subjects with the wild type, CYP3A5*1/*3, and CYP3A5*3/*3 genotypes were 4.82 ± 3.62, 4.54 ± 1.39, and 4.95 ± 2.22 ng/ml, and the AUC0~∞ values of benidipine for the three genotype groups were 6.18 ± 3.85, 8.01 ± 4.11, and 9.91 ± 4.27 ngㆍh/ml, respectively. There was no significant difference in the pharmacokinetics of benidipine among the CYP3A5 genotype groups.
Conclusions: These findings suggest that CYP3A4 and CYP3A5 isoforms are major enzymes contributing to the disposition of benidipine. However, genetic polymorphism of CYP3A5 appears to have no significant effect on the disposition of benidipine in vivo. Further studies are remained to evaluate the clinical relevance of the genetic variants of CYP3A5.

목차 (Table of Contents)

• PART I = 1
• Ⅰ. Introduction = 2
• Ⅱ. Objective = 4
• Ⅲ. Materials and Methods = 5
• Ⅳ. Results = 12
• Ⅴ. Discussion = 27
• Ⅵ. Conclusion = 32
• PART Ⅱ = 33
• Ⅰ. Introduction = 34
• Ⅱ. Objective = 37
• Ⅲ. Materials and Methods = 38
• Ⅳ. Results = 44
• Ⅴ. Discussion = 49
• Ⅵ. Conclusion = 52