Kuten biotransformaatio on aineenvaihdunnan prosessi, jossa aineet, joita ei voida erittää, muunnetaan erittyviksi tuotteiksi kemiallisten prosessien avulla.
Mikä on biotransformaatio?
Biotransformaation aikana lipofiiliset aineet muuttuvat hydrofiilisemmiksi aineiksi. Sen jälkeen muutos mahdollistaa eliminoinnin.
Biotransformaatioon tarvittavat reaktiot tapahtuvat pääasiassa maksassa. Kaiken kaikkiaan biotransformaatio koostuu kahdesta eri vaiheesta.
Toiminto ja tehtävä
Ihmisen organismissa fysiologisen aineenvaihdunnan aikana kertyy toistuvasti aineita, joita ei voi erittyä ulosteeseen tai virtsaan. Nämä aineet ovat erittäin usein lipofiilisiä (esimerkiksi steroidihormonit ja sappipigmentit), ts. Ne eivät liukene tai vain heikosti liukene veteen. Lisäksi elimistö imee vieraita aineita tai syntetisoituja aineita, kuten lääkkeitä tai huumeita ruuan mukana. Jos nämä aineet kerääntyisivät kehoon, se olisi kohtalokasta. Siksi on tarpeen muuttaa se erittyvään muotoon. Tätä prosessia kutsutaan biotransformaatioksi.
Biotransformaatio koostuu kahdesta eri vaiheesta: Vaiheen I reaktiot lisäävät funktionaaliset ryhmät vieraisiin aineisiin tai metaboliiteihin heemiproteiinin, sytokromi P450 -entsyymin avulla. Toksiinien suuren määrän takia siellä on myös paljon CYP 450. Yksi entsyymi pystyy muuntamaan monia aineita. Ensimmäisessä vaiheessa toksiinit neutraloidaan ja sitten hajotetaan pieniksi molekyyleiksi.
Seuraavassa vaiheessa nämä tehdään sitten vesiliukoisiksi ja ne voidaan erittyä hengityksen, virtsan tai hiki-erityksen kautta. Toisessa vaiheessa vaiheen I välituotteet tai vieraat aineet yhdistetään vesiliukoisten aineiden kanssa. Tämä voi lisätä niiden liukoisuutta veteen. Lisäksi reaktiotuotteet detoksifioidaan ja erittyvät.
Vaiheen II jälkeen kuljetusprosessit tapahtuvat imusysteemin, verenkierron ja kuljetusproteiinien kautta, vaikka joissakin tapauksissa ei ole aineenvaihduntaa. Lisäksi tapahtuu erilaisia reaktioita, kuten esimerkiksi GSS6 / GSH: n hajoaminen glukomaatiksi, kysteiiniksi tai N-asetyylikysteiiniksi.
Kalvojen kuljetus suoritetaan erityisten kantajien, kuten monilääkeresistenssiin liittyvien proteiinien, avulla. Tuotteita, joita syntyy vaiheessa II, kutsutaan konjugaateiksi. Keho ei tunnusta näitä biologisesti aktiivisia tai myrkyllisiä aineita sellaisinaan. Pikemminkin prosessi johtuu entsyymeistä, joilla on erittäin matala substraattispesifisyys. Tämä aiheuttaa reaktioita koko aineryhmässä.
Sairaudet ja vaivat
Biotransformaatioon liittyy kuitenkin myös riskejä. Tällä tavalla vaaraton aine voidaan myös muuttaa toksiiniksi. Esimerkki tästä olisi aflatoksiini B1, joka tulee ns. Aspergillus flavusista, jota esiintyy huonosti varastoiduissa pistaasipähkinöissä, maapähkinöissä tai maississa. Sienen tuottama molekyyli on aluksi passiivinen ja saavuttaa maksan ruoan kanssa. Siellä sytokromi P450 -entsyymi muuttaa sen metaboliitiksi, jolla on syöpää aiheuttava vaikutus.
Jos aineesta muodostuu myrkyllistä metaboliittia biotransformoitumisen kautta, tätä prosessia kutsutaan myrkytykseksi. Toinen esimerkki tästä on metanoli, joka ei yleensä ole myrkyllinen. Kun se hajoaa, se muuttuu kuitenkin formaldehydiksi tai muurahaishapoksi.
Morfiini tuottaa maksassa ns. Morfiini-6-glukuronidia, jolla on jopa voimakkaampi vaikutus kuin morfiinilla. Näitä muuntovaikutuksia kutsutaan myös ensipäästövaikutuksiksi.
Prosessi vaikuttaa myös lääkkeisiin. Aineenvaihdunnan takia nämä menettävät aktiivisuutensa ja maksa erottaa ne verisuonista porttilaskimoon. Myrkyllisyys voi kuitenkin myös johtaa tähän, esimerkki tästä olisi parasetamolin ja alkoholin metabolia. Koska alkoholin ja joidenkin lääkkeiden hajoaminen tapahtuu saman mikrosomaalisen etanolia hapettavan järjestelmän kautta, lääkkeiden vaikutukset yhdessä alkoholin kanssa voivat voimistua.
Biotransformaation häiriöt tapahtuvat kolmella eri tasolla:
- johtuu ns. mikrosomaalisten entsyymien lisääntyneestä tai heikentyneestä aktiivisuudesta (pääasiassa vaiheessa I)
- sapen erittymishäiriöiden vuoksi
- johtuen ksenobiotiikien imeytymisen vähentymisestä maksan soluissa.
Prosessia lipofiilisten aineiden muuttamiseksi hydrofiilisiksi aineiksi käytetään myös kehon omissa molekyyleissä, kuten bilirubiini tai steroidihormoneissa. Tämä inaktivoi ne ja myöhemmin erittää ne. Kroonisen maksan vajaatoiminnan tapauksessa estrogeenejä ei kuitenkaan voida inaktivoida tai erittää, mikä johtaa kertymiseen elimistöön.
Bilirubiini tuotetaan, kun porfyriinit hajoavat. Suuremmissa pitoisuuksissa sillä on toksinen vaikutus, ja siksi se tulisi eliminoida organismista. Kuljetushäiriöitä voi kuitenkin esiintyä täällä, mukaan lukien esimerkiksi Gilbert-Meulengrachtin oireyhtymä, Rotor-oireyhtymä tai Dubin-Johnsonin oireyhtymä.
Biotransformaatiohäiriöitä voi esiintyä myös ennenaikaisilla tai vastasyntyneillä. Maksan glukuronidaatiokyky ei ole vielä riittävän kehittynyt, jotta lääkkeet tai bilirubiini muuttuvat ja erittyvät vain riittämättömästi. Tietyt maksasairaudet, kuten maksakirroosi tai hepatiitti, voivat myös heikentää biotransformaatioentsyymien aktiivisuutta. Useimmissa tapauksissa vaiheen I reaktioihin vaikuttaa enemmän kuin vaiheen II reaktioihin. Myös tässä lääkkeet muuttuvat ja erittyvät hitaammin, mikä pidentää niiden puoliintumisaikaa, mikä olisi myös otettava huomioon terapeuttisesti.
.jpg)
