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Citocromo P-450, ¿qué es y cuál es su importancia clínica? 

El citocromo P-450 (CYP) es una familia de enzimas que se encuentra en varios tejidos (hígado, pulmones, intestino) y participa en el metabolismo de fármacos, sustancias tóxicas y moléculas endógenas. Este grupo de enzimas se encarga de oxidar estas moléculas, denominadas sustratos, convirtiéndolas en compuestos más solubles y más fácilmente eliminables por el organismo.

¿Cuáles son sus características? 

El citocromo P-450 se encuentra en la membrana de una estructura presente en el interior de la célula, denominada retículo endoplásmico rugoso. La presencia del CYP es superior en las células del hígado, de los pulmones y del intestino, puesto que hay una mayor proporción de sustancias que requieren ser oxidadas. El CYP se compone de una cadena de aminoácidos larga que se enrolla dando lugar a una estructura tridimensional que contiene un componente fundamental en su interior, denominado grupo hemo. 

El grupo hemo es esencial para la actividad del citocromo P-450, ya que se une al oxígeno permitiendo su uso posterior para la oxidación de diferentes sustratos. La reacción de oxidación catalizada por el citocromo P-450 es la responsable del aumento de solubilidad de múltiples fármacos, toxinas y moléculas endógenas, lo que facilita su excreción.

Por otro lado, la estructura tridimensional del CYP es muy importante puesto que influirá en su actividad. Esto es debido a que los diferentes sustratos que tienen que ser oxidados deben encajar dentro de una región específica denominada sitio activo. 

Imagen 1. Estructura del sitio activo del citocromo P-450 (imagen A) y estructura tridimensional del grupo hemo (imagen B). Fuente: Rajakumara et al (2022). 

¿En qué se diferencia cada uno de los CYP? 

A nivel estructural, los diferentes tipos de citocromo P-450 pueden presentar algunas diferencias en el orden de los aminoácidos, lo que tendrá importantes repercusiones en su estructura tridimensional. Este orden va a ser especialmente relevante en el sitio activo del CYP porque determinará su tamaño y, por consiguiente, el tipo de sustrato que podrá unirse al mismo. 

Imagen 2. Dos ejemplos de citocromos P-450 cuya estructura tridimensional es diferente como consecuencia del orden de los aminoácidos. Fuente: Röder A et al (2023).  

¿Cuáles son las principales funciones del CYP? 

Una de las principales funciones desempeñadas por el CYP es el metabolismo de numerosos fármacos utilizados en la práctica clínica. El citocromo convierte los fármacos en metabolitos inactivos para que puedan ser excretados. Si no se produjera este tipo de reacción, se alcanzarían concentraciones altas de estos fármacos, resultando tóxicos. Por otro lado, este proceso de oxidación también puede convertir algunos fármacos inactivos (profármacos) en metabolitos activos, para que puedan desempeñar sus funciones temporalmente.

Otra de las funciones del citocromo consiste en metabolizar múltiples sustancias potencialmente tóxicas que se absorben en el organismo, por ejemplo, a través del intestino o los pulmones para que sean más solubles y puedan excretarse rápidamente.  

Además del metabolismo de fármacos y toxinas, el CYP también está involucrado en el metabolismo de algunas sustancias presentes en el organismo, como el colesterol, los ácidos biliares y los ácidos grasos. 

Imagen 3. Interacción entre el grupo hemo y un ácido graso (color rosa). El objetivo es el metabolismo del ácido graso (reacción de peroxidación). Fuente: Rajakumara et al (2022).

¿Cuántos tipos de CYP existen? 

Existen numerosos subtipos de citocromo P-450, y cada uno tiene su propia función y ubicación en el organismo. Por ejemplo, el CYP1A1 se encuentra principalmente en el hígado y los pulmones, mientras que el CYP3A4 se encuentra en el hígado y el intestino. Por otro lado, cada uno de los CYP es capaz de metabolizar sustratos específios. Por ejemplo, el CYP1A1 puede oxidar algunos compuestos presentes en el humo del tabaco, mientras que, el CYP3A4 puede oxidar muchos fármacos diferentes.  

Además, la actividad de los CYP puede favorecerse o inhibirse en función de otras sustancias. Por ejemplo, el CYP1A1 puede ser inducido por los hidrocarburos policíclicos aromáticos presentes en el humo del tabaco, mientras que el CYP3A4 puede ser inducido por algunos fármacos como la rifampicina (antibiótico) o la carbamazepina (fármaco utilizado para controlar los ataques epilépticos) promoviendo una oxidación más rápida de otros fármacos como la ciclosporina (inmunosupresor). Por otro lado, el alcohol puede inducir el CYP2E1, lo que puede aumentar el metabolismo de algunos fármacos que son metabolizados por este enzima, como el paracetamol.  

Imagen 4. Mecanismo molecular que representa como la rifampicina induce la expresión del CYP3A4. Fuente: Hou et al (2022).

También puede ocurrir el proceso contrario, es decir, la inhibición del CYP por la presencia de otras moléculas. En este caso, un ejemplo característico sería el zumo de pomelo porque puede inhibir el CYP3A4, lo que puede aumentar la concentración plasmática de algunos fármacos que se metabolizan por este enzima, como la simvastatina (fármaco que reduce los niveles de colesterol). 

Un aumento en la concentración plasmática de simvastatina puede tener consecuencias negativas, ya que podría incrementar el riesgo de efectos secundarios o toxicidad relacionados con el medicamento. Por lo tanto, en este caso, la inhibición del CYP3A4 por el zumo de pomelo se considera un efecto negativo, ya que interfiere con el metabolismo adecuado de la simvastatina, afectando su eficacia y seguridad en el tratamiento de los niveles altos de colesterol.

Conclusión

Desde un punto de vista clínico es necesario considerar qué fármacos pueden interactuar con otros fármacos o sustancias que afectan la actividad del citocromo P-450, lo que puede alterar su metabolismo y, por lo tanto, su eficacia o seguridad. Por ello, es importante que los pacientes informen a su médico o farmacéutico sobre todos los medicamentos que están tomando y cualquier condición médica que puedan tener. 

Artículo editado por Cristina Zamorano

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Daniel Vasile Popescu Radu

Daniel Vasile Popescu Radu

Farmacéutico, nutricionista deportivo y experto en psicología social con interés en la enseñanza y la divulgación científica.

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