น้ำเกรปฟรูต

ช่วงปี ค.ศ. 1998 นักวิจัยหลายคนค้นพบว่า น้ำเกรปฟรูตมีผลยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ CYP3A4 อย่างแรง ซึ่งส่งผลกระทบต่อการเมแทบอลิซึมยาต่างๆหลายชนิด โดยการยับยั้งการทำงานของเอนไซม์นี้ทำให้ชีวปริมาณออกฤทธิ์ของยาเหล่านั้นเพิ่มสูงขึ้นเป็นอย่างมาก[18][19][20][21][22] ในบางกรณี เช่น ผู้ที่อยู่ระหว่างการใช้ยาแอสเทมมีโซล หรือเทอร์เฟนาดีน การเกิดอันตรกิริยาระหว่างยาเหล่านี้กับน้ำเกรปฟรูตอาจนำไปสู่อันตรายถึงแก่ชีวิตได้[19] ทั้งนี้ ผลของน้ำเกรปฟรูตต่อการดูดซึมยานั้นถูกค้นพบเป็นครั้งแรกเมื่อปี ค.ศ. 1989 และมีรายงานการเกิดอันตรกิริยาระหว่างยากับน้ำเกรปฟรูตปรากฏเป็นครั้งแรกในเดอะแลนซิตเมื่อ ค.ศ. 1991 ซึ่งเป็นการเกิดอันตรกิริยากับฟิโลดิปีนและไนเฟดิปีน และยังถือเป็นรายงานทางคลินิกรายงานแรกที่ค้นพบการเกิดอันตรกิริยาระหว่างยากับอาหาร โดยผลจากการยับยั้ง CYP3A4 ของน้ำเกรปฟรูตจะอยู่ได้นานประมาณ 3–7 วันหลังการรับประทาน และการเกิดอันตรกิริยาระหว่างยากับน้ำเกรปฟรูตจะเกิดขึ้นได้รุนแรงมากที่สุดเมื่อดื่มน้ำเกรปฟรูตหลังจากการบริหารยาไปแล้วประมาณหนึ่งชั่วโมง[23]

นอกจากเกรปฟรูตแล้ว ยังมีผลไม้อีกหลายชนิดที่ก่อให้เกิดผลไปในทิศทางนี้ อาทิ ลูกยอ (Morinda citrifolia) และน้ำทับทิม ซึ่งมีการนำมาผลิตเป็นผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร หรือน้ำผลไม้ ก็มีฤทธิ์ยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ CYP3A4 ได้เช่นกัน[24][25]

สารเหนี่ยวนำ

การทำงานของ CYP3A4 สามารถถูกเหนี่ยวนำให้เพิ่มมากขึ้นได้โดยลิแกนด์หลายชนิด โดยลิแกนด์เหล่านี้จะเข้าจับกับตัวรับเพรกแนนเอกซ์ (PXR) สารประกอบเชิงซ้อน PXR ที่ได้รับการประตุ้นนี้จะเข้าจับตัวรับเรตินอยด์เอกซ์ (RXR) เพื่อสร้างสารเฮเทอโรไดเมอร์ (heterodimer) ที่จะเข้าจับกับส่วน XREM ซึ่งเป็นส่วนควบคุม (regulatory region) ของยีน CYP3A4 และการเข้าจับนี้เป็นผลทำให้เกิดปฏิกิริยากับส่วนโปรโมเตอร์ด้านใกล้ (proximal promoter) ของยีน ซึ่งจะทำให้เกิดการถอดรหัสและการแสดงออกของ CYP3A4 มากขึ้น กล่าวโดยสรุปคือ การกระตุ้นสารเฮเทอโรไดเมอร์ PXR/RXR จะทำให้มีการถอดรหัสของส่วนโปรโมเตอร์ด้านใกล้และยีนของ CYP3A4 เพิ่มมากขึ้นกว่าปกติ ทั้งนี้ลิแกนด์เหนี่ยวนำจะเข้าจับกับได้มากขึ้นก็ต่อเมื่อมีการนำเสนอของลิแกนด์ CYP3A4 เช่น ในกรณีการนำเสนอของอะฟลาทอกซิน B1, M1, และ G1 แต่โดยแท้จริงแล้ว การที่เอนไซม์ CYP3A4 มีขนาดใหญ่และมีตำแหน่งกัมมันต์ที่บิดไปมาได้ ทำให้มีความเป็นไปได้ว่าเอนไซม์นี้จะสามารถเข้าจับกับลิแกนด์ต่างๆได้มากกว่าหนึ่งชนิดในเวลาเดียวกัน ส่งผลให้มีความเสี่ยงที่จะเกิดอาการไม่พึงประสงค์ที่มีอันตรายร้ายแรงได้[26]

การเหนี่ยวนำการทำงานของ CYP3A4 ในมนุษย์นั้นมีความแตกต่างกับขึ้นตามเพศสภาพ โดยมีหลักฐานเชิงประจักษ์ที่พบว่า ในเพศหญิงจะมีอัตราการกำจัดยาที่เป็นซับสเตรตของ CYP3A4 ที่มากกว่าเพศชายไม่ว่าในช่วงน้ำหนักตัวใดๆ นอกจากนี้การศึกษาของ Wolbold และคณะที่ดำเนินการใน ค.ศ. 2003 พบว่า ระดับ CYP3A4 เฉลี่ยที่วัดได้จากตัวอย่างเนื้อเยื่อตับที่ผ่าตัดออกมาจากเพศหญิงนั้นมีค่าสูงกว่าที่วัดได้ในเพศชายประมาณร้อยละ 129 รวมไปถึงผลการเปรียบเทียบระดับเอ็มอาร์เอ็นเอของ CYP3A4 ในทั้งสองเพศก็มีสัดส่วนไปในทิศทางเดียวกัน ซึ่งอาจเป็นข้อมูลที่พอจะช่วยให้อนุมานได้ว่า กระบวนการก่อนการแปรรหัสของยีน CYP3A4 เป็นสาเหตุที่ทำให้เพศหญิงมีระดับ CYP3A4 ที่มากกว่าเพศชาย อย่างไรก็ดี สาเหตุที่แท้จริงที่ทำให้เกิดการเพิ่มระดับของเอนไซม์นี้ในเพศหญิงนั้นยังไม่อาจทราบได้แน่ชัดมากเท่าใดนัก แต่ก็มีการศึกษาอีกหลายการศึกษาที่พยายามจะอธิบายกลไกอื่นที่สัมพันธ์กับการเกิดปรากฏการณ์ในทำนองเดียวกันที่ส่งผลให้เกิดความแตกต่างในการกำจัดยาออกจากร่างกายระหว่างเพศชายและเพศหญิง (เช่น ปรากฏการณ์ที่มีการเพิ่มขึ้นของ CYP3A5 หรือ CYP3A7 เพื่อชดเชยการที่มี CYP3A4 ลดต่ำลง)[27]

ซับสเตรตที่กระตุ้นการทำงานของ CYP3A4 ในสิ่งมีชีวิตชนิดต่างๆ นั้นมีความหลากหลายแตกต่างกันไปในแต่ละสายพันธุ์ โดยลิแกนด์บางชนิดที่กระตุ้น PXR ของมนุษย์นั้นจะส่งผลให้มีการถอดรหัสของ CYP3A4 เพิ่มมากขึ้น แต่อาจไม่มีผลต่อกระบวนการดังกล่าวในสัตว์ชนิดอื่น ตัวอย่างเช่น PXR ของหนูจะไม่ถูกกระตุ้นด้วยไรแฟมพิซิน ในทำนองเดียวกัน PXR ของมนุษย์จะไม่ถูกเหนี่ยวนำโดย pregnenalone 16α-carbonitrile เหมือนที่พบในหนู[28] เพื่อให้การศึกษาการเหนี่ยวนำการทำงานของเอนไซม์โดยลิแกนด์ในห้องปฏิบัติการเป็นไปได้โดยง่าย จะมีการนำยีนของหนูมาทำการตกแต่งด้วยยีนทรานส์เพื่อให้ผลิต null/human CYP3A4 และ PXR อย่างไรก็ตาม ถึงแม้ว่าการดำเนินการดังกล่าวจะประสบผลสำเร็จในการเหนี่ยวนำให้มีการแสดงออกของเอนไซม์ humanized hCYP3A4 ในทางเดินของหนูได้สำเร็จ แต่ก็พบว่าระดับของ hCYP3A4 ในเนื้อเยื่อตับของหนูทดลองนั้นอยู่ในระดับที่ค่อนข้างต่ำ[28] ซึ่งคาดว่าเป็นผลมาจากการควบคุมระดับ CYP3A4 โดยการส่งต่อสัญญาณระดับเซลล์ (signal transduction) ของโกรทฮอร์โมน [28] นอกจากจะมีการใช้การศึกษารูปแบบดังกล่าวในมนุษย์ (in vivo) แล้ว ยังมีการใช้หนู CYP3A4 ที่ได้รับการตัดแต่งพันธุกรรมให้ผลิต humanized (hCYP3A4) เพื่อศึกษาถึงระดับการทำงานที่แตกต่างกันของ CYP3A4 ในเพศชายและหญิงอีกด้วย[28]

นอกจากนี้ยังพบว่าระดับการทำงานของ CYP3A4 มีความสัมพันธ์กับปัจจัยด้านอาหารและสิ่งแวดล้อมด้วย เช่น ระยะเวลาที่สัมผัสกับสารซีโนไบโอติค เป็นต้น[29] และเนื่องจากเอนไซม์นี้มีอยู่เป็นปริมาณมากในเซลล์เยื่อบุผนังลำไส้เล็ก ทำให้เอนไซม์นี้มีความไวต่อการอดอาหารเป็นอย่างมาก นอกจากนี้ ในสภาวะที่ร่างกายมีการป้องกันตัวจากการเกิดอาการไม่พึงประสงค์จากยาก็จะมีการแสดงออกของ CYP3A4 ที่เพิ่มมากขึ้นด้วย การศึกษาสัตว์สายพันธุ์อื่น อย่างปลา Fathead minnow พบว่าปลาเพศเมียที่ไม่ได้รับอาหารจะมีการแสดงออกของ PXR และ CYP3A4 ที่มากขึ้น และมีการแสดงให้เห็นถึงการตอบสนองที่มากขึ้นต่อสารซีโนไบโอติคหลังจากที่อดอาหารเป็นระยะเวลานานหลายวัน[29] จากผลการศึกษาในสัตว์ทดลองนี้ ทำให้เห็นถึงความแตกต่างโดยธรรมชาติในการกระตุ้นการทำงานของเอนไซม์ CYP3A4 ส่งผลให้ผู้วิจัยสามารถคาดการณ์ถึงการการเมแทบอลิซึมของยาและการเกิดอาการไม่พึงประสงค์จากยาดังกล่าวในมนุษย์ผ่านการศึกษาการทำงานของ CYP3A4 ได้ดีขึ้น