Pharmacogenetic comprised prospect on cytochrome P450 facilitated drug interactions

Journal of Bionanoscience

Volumn 7, Issue 2, 2013, Pages 127-139

  Ilango, K ^a   Vijayakumar, T M ^a   Agrawal, A ^b   Dubey, G P ^b  

^a SRM INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY   (India)

^b BANARAS HINDU UNIVERSITY   (India)

Author keywords

Cytochrome P450; Drug interactions; Enzyme inhibition and induction; Genetic polymorphism; Pharmacogenetics

Indexed keywords

CLINICAL ROUTINE; CYTOCHROME P450; DRUG DEVELOPMENT; DRUG-DRUG INTERACTIONS; EFFICIENT ANALYSIS; GENETIC POLYMORPHISMS; METABOLIC ENZYMES; PHARMACOGENETICS;

DRUG THERAPY; ENZYMES; METABOLISM;

DRUG INTERACTIONS;

EID: 84881452144     PISSN: 15577910     EISSN: 15577929     Source Type: Journal    
DOI: 10.1166/jbns.2013.1106     Document Type: Review

References (146)

1. J. G. Hardman, L. E. Limbird, and A. G. Gilman (eds.), The Pharmacological Basis of Therapeutics, 10th edn., McGraw Hill, New York (2010).
2. B. E. Byrne, Endodontic Topics 4, 9 (2003).
3. B. Katzung, S. Masters, and A. Trevor, Basic and Clinical Pharmacology, 12th edn., McGraw-Hill, Lange Basic Science, New York (2011).
4. G. G. Gibson and P. Skett, Introduction to Drug Metabolism, 3rd edn., Nelson Thornes Publisher, London (2001).
5. S. E. Leucuta and L. Vlase, Current Clin. Pharmacol. 1, 5 (2006).
6. A. P. Li, Curr. Protoc. Toxicol. 33, 4.25 (2007).
7. K. Venkatakrishnan, L. L. Moltke, and G. J. Greenblatt, J. Clin. Pharmacol. 41, 1149 (2001).
8. L. C. Wienkers and T. G. Health, Nature Reviews 4, 825 (2005).
9. T. Shimada, H. Yamazaki, M. Mimura, Y. Inui, and F. P. Guengerich, J. Pharmacol. Exp. Ther. 270, 414 (1994).
10. D. K. Badyal and A. P. Dadhich, Indian J. Pharmacol. 33, 248 (2001).
11. J. F. Rogers, A. N. Nafziger, and J. S. Bertino, Am. J. Medicine 113, 746 (2002).
12. S. P. David, Prim. Care. Clin. Office Pract. 31, 543 (2004).
13. D. W. Nebert and D. W. Russel, Lancet 360, 1155 (2002).
14. F. P. Guengerich, Z. L. Wu, and C. J. Bartleson, Biochem. Biophys. Res. Commun. 338, 465 (2005).
15. J. Wang and P. R. O. De Montellano, J. Biol. Chem. 6, 6 (2003).
16. A. Z. Razzak, P. Loyer, and A. Fautrel, Mol. Pharmacol. 44, 707 (1993).
17. S. G. Armstrong and K. W. Renton, Mol. Pharmacol. 43, 542 (1993).
18. A. W. Munro, M. A. Noble, L. Robledo, S. N. Daff, and S. K. Chapman, Biochemistry 40, 1956 (2001).
19. M. Carelli, M. Porras, M. Rizzardini, and L. Cantoni, J. Hepatol. 24, 230 (1996).
20. J. George, K. Byth, and G. C. Farrell, J. Gastroenterol. Hepatol. 11, 33 (1996).
21. F. J. Gonzalez and H. V. Gelboin, Drug. Metab. Rev. 26, 165 (1994).
22. F. P. Guengerich, Human cytochrome P450 enzymes, Cytochrome P450: Structure, Mechanism and Biochemistry, 2nd edn., edited by P. R. O. de Montellano, Plenum Press, New York (1995).
23. D. R. Nelson, L. Koymans, T. Kamataki, J. J. Stegeman, R. Feyereisen, and D. J. Waxman, Pharmacogenetics 6, 1 (1996).
24. D. W. Nebert and F. J. Gonzalez, Hosp. Pract. (Off. Ed.) 22, 63 (1987).
25. D. W. Nebert, M. Adesnick, M. J. Coon, R. W. Estabrook, F. J. Gonzalez, F. P. Guengerich, I. C. Gunsalus, E. F. Johnson, B. Kemper, W. Levin, I. R. Phillips, R. Sato, and M. Waterman, DNA 6, 1 (1987).
26. R. H. Levy, Epilepsia. 36, 8S (1995).
27. R. Yuan, T. Parmelee, J. D. Balian, R. S. Upoor, F. Ajayi, and A. Burnett, Clin. Pharmacol. Ther. 66, 9 (1999).
28. M. Al-Ghoul and R. Valdes, Clin. Lab. Med. 28, 485 (2008).
29. O. Pelkonen, J. Maenpaa, P. Taavitsainen, A. Rautio, and H. Raunio, Xenobiotica 28, 1203 (1998).
30. O. Pelkonen, J. Hukkanen, P. Honkakoski, J. Hakkola, P. Viitala and H. Raunio. In vitro screening of cytochrome P-450 induction potential, Ernst Schering Research Foundation Workshop. Pharmacokinetics Challenges in Drug Discovery, Springer, Berlin (2002), Vol. 37, p. 105.
31. A. R. Boobis, Prediction of inhibitory drug-drug interactions by studies in vitro, Advances in Drug Metabolism in Man, Official Publications of the European Communities (1995).
32. S. Rendic and F. J. DiCarlo, Drug. Metab. Rev. 29, 413 (1997).
33. S. Rendic, Drug. Metab. Rev. 34, 83 (2002).
34. F. J. Gonzalez, Trends. Pharmacol. Sci. 13, 346 (1992).
35. M. J. Cupp and T. S. Tracy, Am. Fam. Physician 57, 107 (1998).
36. U. Fuhr, Clin. Pharmacokinet. 38, 493 (2000).
37. M. T. Donato and J. V. Castell, Clin. Pharmacokinet. 42, 153 (2003).
38. I. E. Kovaleva, E. Y. Krynetskii, and V. N. Luzikov, Biochem. Biophys. Res. Commun. 221, 129 (1996).
39. J. M. Pascussi, S. G. Chaloin, L. Drocourt, P. Maurel, and M. J. Vilarem, Biochem. Biophys. Acta 1619, 243 (2003).
40. P. J. O'Brien, K. Chan, and P. M. Silber, Chem. Biol. Interact. 150, 97 (2004).
41. A. Okey and W. Kalow, Enzyme Induction in the cytochrome P450 system, Pharmacogenetics of Drug Metabolism, Pergamon Press, New York (1992).
42. J. Y. Chien, M. A. Mohutsky, and S. A. Wrighton, Curr. Drug. Metab. 4, 347 (2003).
43. J. Y. Chien, K. E. Thummel, and J. T. Slattery, Drug. Metab. Dispos. 25, 1165 (1997).
44. P. K. Mandal, J. Comp. Physiol. B 175, 221 (2005).
45. M. Qatanani and D. D. Moore, Curr. Drug. Metab. 6, 329 (2005).
46. S. Westin, R. A. Heyman, and R. Martin, Mini. Rev. Med. Chem. 5, 719 (2005).
47. P. Honkakoski, T. Sueyoshi, and M. Negishi, Ann. Med. 35, 172 (2003).
48. D. J. Mangelsdorf and R. M. Evans, Cell 83, 841 (1995).
49. L. B. Moore, J. M. Maglich, D. D. McKee, B. Wisely, T. M. Willson, S. A. Kliewer, M. H. Lambert, and J. T. Moore, Mol. Endocrinol. 16, 977 (2002).
50. R. G. Tirona and R. B. Kim, J. Pharm. Sci. 94, 1169 (2005).
51. H. Wang and E. L. Le Cluyse, Clin. Pharmacokinet. 42, 1331 (2003).
52. A. Puga, A. Maier, and M. Medvedovic, Biochem. Pharmacol. 60, 1129 (2000).
53. B. K. Park, N. R. Kitteringham, M. Pirmohamed, and G. T. Tucker, Br. J. Clin. Pharmacol. 41, 477 (1996).
54. P. Honkakoski and M. Negishi, Biochem. J. 347, 321 (2000).
55. M. J. J. Ronis and M. Ingelman-Sundberg, Induction of human drug-metabolizing enzymes: Mechanisms and implications, Handbook of Drug Metabolism, Marcel Dekker, New York (1999).
56. U. Fuhr, Clin. Pharmacokinet. 38, 493 (2000).
57. J. H. Lin and A. Y. H. Lu, Clin. Pharmacokinet. 35, 361 (1998).
58. P. Honkakoski and M. Negishi, Biochem. J. 347, 321 (2000).
59. J. T. Moore and S. A. Kliewer, Toxicol. 153, 1 (2000).
60. D. J. Waxman, Arch. Biochem. Biophys. 369, 11 (1999).
61. J. P. J. Whitlock, Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 39, 103 (1999).
62. J. H. Lin and A. Y. H. Lu, Clin. Pharmacokinet. 35, 361 (1998).
63. M. L. Catterson, S. H. Preskorn, and R. L. Martin, Psychiatr. Clin. North. Am. 20, 205 (1997).
64. K. Ito, T. Iwatsubo, S. Kanamitsu, K. Ueda, H. Suzuki, and Y. Sugiyama, Pharmacol. Rev. 50, 387 (1998).
65. L. L. von Moltke, D. J. Greenblatt, J. Schmider, S. X. Duan, C. E. Wright, J. S. Harmatz, and R. I. Shader, J. Clin. Pharmacol. 36, 783 (1996).
66. J. C. Stevens and S. A. Wrighton, J. Pharmacol. Exp. Ther. 266, 964 (1993).
67. R. A. O' Reilly, D. A. Goulart, K. L. Kunze, J. Neal, M. Gibaldi, A. C. Eddy, and W. F. Trager, Clin. Pharmacol. Ther. 51, 656 (1992).
68. U. Fuhr, E. M. Anders, G. Mahr, F. Sorgel, and A. H. Staib, Antimicrob. Agents Chemother. 36, 942 (1992).
69. T. D. Lindstrom, B. R. Hanssen, and S. A. Wrighton, Antimicrob. Agents Chemother. 37, 265 (1993).
70. M. P. Gascon and P. Dayer, Clin. Pharmacol. Ther. 49, 158 (1991).
71. S. Ohmori, I. Ishii, S. Kuriya, T. Taniguchi, T. Rikihisa, S. Hirose, Y. Kanakubo, and M. Kitada, Drug. Metab. Dispos. 21, 358 (1993).
72. K. L. Kunze, L. C. Wienkers, K. E. Thummel, and W. F. Trager, Drug Metab. Dispos. 24, 414 (1996).
73. F. P. Guengerich, Chem. Res. Toxicol. 3, 363 (1990).
74. K. S. Lown, D. G.Bailey, R. J. Fontana, S. K. Janardan, C. H. Adair, L. A. Fortlage, M. Brown, W. Huo, and P. B. Watkins, J. Clin. Invest. 99, 2545 (1997).
75. B. W. Michael, J. S. Michael, M. E. Allan, and R. A. McKinnon, J. Pharm. Pract. Res. 39, 1 (2009).
76. W. E. Evans and M. V. Relling, Nature 429, 464 (2004).
77. U. A. Meyer, Lancet. 356, 1667 (2000).
78. M. Ingelman-Sundberg, J. Intern. Med. 250, 186 (2001).
79. D. A. Fishbain, D. Fishbain, and J. Lewis, Pain Med. 5, 81 (2004).
80. M. Oscarson, Clin. Chem. Lab. Med. 41, 573 (2003).
81. W. E. Evans and M. V. Relling, Science 286, 487 (1999).
82. M. Ingelman-Sundburg, Trends. Pharmacol. Sci. 25, 193 (2004).
83. J. F. Rogers, A. N. Nafziger, and J. S. Bertino, Am. J. Med. 113, 746 (2002).
84. A. K. Daly, Curr. Topics. Med. Chem. 4, 1733 (2004).
85. C. Sachse, J. Brockmoller, S. Bauer, and I. Roots, Am. J. Hum. Genet. 60, 284 (1997).
86. S. A. Wrighton and J. C. Stevens, Crit. Rev. Toxicol. 22, 1 (1992).
87. J. O. Miners and R. A. McKinnon, CYP1A, Metabolic Drug Interactions, Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia (2000).
88. M. Sankar and B. J. Jakson, Drug Metab. Dispo. 22, 125 (1997).
89. N. Rizzo, E. Hispard, S. Dolbeault, S. Dally, R. Leverge, and C. Girre, Clin. Pharmacol. Ther. 62, 505 (1997).
90. E. L. Michalets, Pharmacotherapy 18, 84 (1998).
91. L. Bertilsson, J. A. Carrillo, M. L. Dahl, A. Llerena, C. Alm, U. Bondesson, L. Lindström, I. R. Rubia, S. Ramos, and J. Benitez, Br. J. Clin. Pharmacol. 38, 471 (1994).
92. B. B. Rasmussen, J. Maenpaa, O. Pelkonen, S. Loft, H. E. Poulsen, J. Lykkesfeldt, and K. Brosen, Br. J. Clin. Pharmacol. 39, 151 (1995).
93. L. L. Von-moltke, D. J. G. Blatt, M. H. Court, S. X. Duan, J. S. Harmatz, and R. I. Shader, J. Clin. Psychopharmacol. 15, 125 (1995).
94. S. V. Otton, D. Wu, R. T. Joffe, S. W. Cheung, and E. M. Sellers, Clin. Pharmacol. Ther. 53, 401 (1993).
95. Q. Y. Zhang, D. Dunbar, A. Ostrowska, S. Zeisloft, J. Yang, and L. S. Kaminsky, Drug. Metab. Dispos. 27, 804 (1999).
96. S. Gerbal-Chaloin, J. M. Pascussi, L. Pichard-Garcia, M. Daujat, F. Waechter, J. M. Fabre, N. Carrere, and P. Maurel, Drug Metab. Dispos. 29, 242 (2001).
97. G. D. Anderson, Ann. Pharmacother. 32, 554 (1998).
98. J. M. Lasker, M. R. Wester, E. Aramsombatdee, and J. L. Raucy, Arch. Biochem. Biophys. 353, 16 (1998).
99. D. K. Park, H. J. Park, C. Y. Lee, D. Hong, Y. Lee, I. S. Choi, and W. S. Yun, J. Nanosci. Nanotechnol. 12, 5155 (2012).
100. P. H. Wedlund, W. S. Aslanian, C. B. McAllister, G. R. Wilkinson, and R. A. Branch, Clin. Pharmacol. Ther. 36, 773 (1984).
101. K. Nakamura, F. Goto, W. A. Ray, C. B. McAllister, E. Jacqz, G. R. Wilkinson, and R. A. Branch, Clin. Pharmacol. Ther. 38, 402 (1985).
102. J. O. Miners and D. J. Birkett, Br. J. Clin. Pharmacol. 45, 525 (1998).
103. H. Takahashi, T. Kashima, Y. Nomizo, N. Muramoto, T. Shimizu, K. Nasu, T. Kubota, S. Kimura, and H. Echizen, Clin. Pharmacol. Ther. 63, 519 (1998).
104. C. Tang, M. Shou, T. H. Rushmore, Q. Mei, P. Sandhu, E. J. Woolf, M. J. Rose, A. Gel Mann, H. E. Greenberg, I. de Lepeleire, A. van Hecken, P. J. de Schepper, D. L. Ebl, J. I. Schwar, and A. D. Rodrigues, Pharmacogenetics 11, 223 (2001).
105. G. P. Aithal, C. P. Day, P. J. L. Kesteven, and A. K. Daly, Lancet. 353, 717 (1999).
106. U. Yasar, E. Eliasson, M. L. Dahl, I. Johansson, M. I. Sunberg, and F. Sjoqvis, Biochem. Biophys. Res. Commun. 254, 628 (1999).
107. S. Mudaliar and R. R. Henry, Annu. Rev. Med. 52, 239 (2001).
108. R. S. Kidd, A. B. Straugh, M. C. Meyer, J. Blaisdell, J. A. Goldstein, and J. T. Dalton, Pharmacogenetics. 9, 71 (1999).
109. J. vander Weide, L. S. Steijins, M. J. van Weelden, and K. de Haan, Pharmacogenetics 11, 287 (2001).
110. M. V. Relling, T. Aoyama, F. J. Gonzalez, and U. A. Meyer, J. Pharmacol. Exp. Ther. 252, 442 (1990).
111. J. H. Shon, Y. R. Yoon, M. J. Kim, I. J. Cha, and J. G. Shin, Clin. Pharmacol. Ther. 69, 41 (2001).
112. C. E. Ong, S. Coulter, D. J. Birkett, R. Bhasker, and J. O. Miners, Br. J. Clin. Pharmacol. 50, 573 (2000).
113. A. E. Rettie, D. R. Koop, and R. L. Haining, Metabolic Drug Interactions, edited by J. Majkowski, F. D. B. Blaise, N. P. Philip, and H. M. Richard, Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia (2000).
114. U. A. Meyer, Yale J. Biomed. 69, 203 (1999).
115. S. Appel, T. Rufenacht, G. Kalafsky, W. Tetzloff, Z. Kallay, G. Hitzenberger, and K. Kutz, Am. J. Cardiol. 76, 29A (1995).
116. C. F. Bretano, L. Becquemont, A. Lenevu, A. Roux, P. Jaillon, and P. Beaune, J. Pharmacol. Exp. Ther. 280, 730 (1997).
117. U. M. Zanger and M. Eichelbaum, Metabolic Drug Interactions, CYP2D6, edited by R. H. Levy, K. E. Thummel, W. F. Trager, P. D. Hansten, and M. Eichelbaum, Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia (2000).
118. S. M. A. Rahman, R. R. Gotschall, R. E. Kauffman, J. S. Leeder, and G. L. Kearns, Clin. Pharmacol. Ther. 65, 465 (1999).
119. H. K. Crewe, M. S. Lennard, G. T. Tucker, F. R. Woods, and R. E. Haddock, Br. J. Clin. Pharmacol. 34, 262 (1992).
120. S. S. Lee, J. T. Buters, T. Pineau, P. Fernandez-Salguero, and F. J. Gonzalez, J. Biol. Chem. 271, 12063 (1996).
121. Y. Tan, S. P. White, S. R. Paranawithana, and C. S. Yang, Xenobiotica 27, 287 (1997).
122. S. A. Wrighton and K. E. Thummel, Metabolic Drug Interactions, CYP3A, edited by R. H. Levy, K. E. Thummel, W. F. Trager, P. D. Hansten, and M. Eichelbaum, Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia (2000).
123. K. T. Kivisto, G. Brookjans, M. F. Fromm, E. U. Griese, P. Munzel, and H. K. Kroemer, Br. J. Clin. Pharmacol. 42, 387 (1996).
124. J. T. Backman, C. Kyrklund, K. T. Kivisto, J. S. Wang, and P. J. Neuvonen, Clin. Pharmacol. Ther. 68, 122 (2000).
125. J. T. Backman, K. T. Olkkola, and P. J. Neuvonen, Clin. Pharmacol. Ther. 1, 7 (1996).
126. J. T. Backman, K. T. Olkkola, M. Ojala, H. Laaksovirta, and P. J. Neuvonen, Epilepsia 37, 253 (1996).
127. D. Durr, B. Stieger, G. A. Kullack-Ublick, K. M. Rentsch, H. C. Steinert, P. J. Meier, and K. Fattinger, Clin. Pharmacol. Ther. 68, 598 (2000).
128. G. K. Dresser, J. D. Spence, and D. G. Bailey, Clin. Pharmacokinet. 38, 41 (2000).
129. Y. F. Ueng, T. Kuwabara, Y. J. Chun, and F. P. Guengerich, Biochem. 36, 370 (1997).
130. K. R. Korzekwa, N. Krishnamachary, M. Shou, A. Ogai, R. A. Parise, and A. E. Rettie, F. J. Gonzalez, and T. S. Tracy, Biochem. 37, 4137 (1998).
131. M. Shou, Q. Mei, M. W. Ettore, R. Dai, T. A. Baillie, and T. H. Rushmore, Biochem. J. 340, 845 (1999).
132. R. W. Wang, D. J. Newton, N. Liu, W. M. Atkins, and A. Y. Lu, Drug Metab. Dispos. 28, 360 (2000).
133. J. D. Schuetz, D. T. Molowa, and P. S. Guzelian, Arch. Biochem. Biophys. 274, 355 (1989).
134. J. Hukkanen, A. Lassila, K. Paivarinta, S. Valanne, S. Sarpo, J. Hakkola, O. Pelkonen, and H. Raunio, Am. J. Respir. Cell. Mol. Biol. 22, 360 (2000).
135. J. Lazarou, B. H. Pomeranz, and P. N. Corey, JAMA 279, 1200 (1998).
136. U. A. Meyer, Pharmacogenetics 1, 66 (1991).
137. U. A. Meyer, Drugs in Special Patient Groups: Clinical Importance of Genomics in Drug Effects, edited by G. S. Carruthers, B. B. Hoffmann, K. L. Melmon, and D. W. Nierenberg, McGraw Hill, New York (2000), p. 1179.
138. K. A. Phillips, D. L. Veenstra, E. Oren, J. K. Lee, and W. Sadee, J. Am. Med. Assoc. 286, 2270 (2001).
139. C. E. Ong, Y. Pan, K. H. Tiong, B. C. Yiap, E. L. Tan, P. Pook, and J. W. Mak, IeJSME 2, S6 (2008).
140. T. Furuta, K. Ohashi, and K. Kobayashi, Clin. Pharmacol. Ther. 66, 265 (1999).
141. P. R. Porubsky, K. M. Meneely, and E. E. Scott, J. Biol. Chem. 283, 33698 (2008).
142. P. A. Williams, J. Cosme, A. Ward, H. C. Angove, D. M. Vinkovic, and H. Jhoti, Nature 424, 464 (2003).
143. J. K. Yano, M. R. Wester, G. A. Schoch, K. J. Griffin, C. D. Stout, and E. F. Johnson, J. Biol. Chem. 279, 38091 (2004).
144. P. Rowland, F. E. Blaney, M. G. Smyth, J. J. Jones, V. R. Leydon, A. K. Oxbrow, C. J. Lewis, M. G. Tennant, S. Modi, D. S. Eggleston, R. J. Chenery, and A. M. Bridges J. Biol. Chem. 281, 7614 (2006).
145. S. Sansen, J. K.Yano, R. L. Reynald, G. A. Schoch, K. J. Griffin, C. D. Stout, and E. F. Johnson, J. Biol. Chem. 282, 14348 (2007).
146. S. G. Aller, J. Yu, A. Ward, Y. Weng, S. Chittaboina, R. Zhuo, P. M. Harrell, Y. T. Trinh, Q. Zhang, I. L. Urbatsch, and G. Chang, Science 323, 1718 (2009).