Biotransformacija reiškia metabolizmo procesą, kurio metu medžiagos, kurių negalima išskirti, cheminių procesų metu virsta išskiriamais produktais.
Kas yra biotransformacija?
Biotransformacija apima lipofilinių medžiagų virtimą daugiau hidrofilinėmis medžiagomis. Biotransformacijai reikalingos reakcijos pirmiausia vyksta kepenys. Biotransformacijos metu lipofilinės medžiagos virsta daugiau hidrofilinėmis medžiagomis. Vėliau transformacija įgalina išsiskyrimą. Reakcijos, būtinos biotransformacijai, dažniausiai vyksta kepenys. Apskritai biotransformacija susideda iš dviejų skirtingų fazių.
Funkcija ir užduotis
Žmogaus organizme fiziologinės apykaitos metu pakartotinai kaupiasi medžiagos, kurių negalima pašalinti su išmatomis ar šlapimu. Šios medžiagos labai dažnai yra lipofilinės (pavyzdžiui, steroidinės hormonai ir tulžis pigmentai), o tai reiškia, kad jie netirpsta vanduo, arba tik labai sunkiai. Be to, organizmas taip pat absorbuoja pašalines medžiagas arba sintetinamas medžiagas, tokias kaip vaistai ar narkotikai su maistu. Jei šios medžiagos kauptųsi organizme, tai būtų mirtina. Todėl būtina juos paversti forma, kurią galima išskirti. Šis procesas vadinamas biotransformacija. Biotransformacija susideda iš dviejų skirtingų fazių: I fazės reakcijos, naudojant hemo baltymo citochromo P450 fermentą, į svetimas medžiagas ar metabolitus įterpia funkcines grupes. Dėl didelio toksinų skaičiaus taip pat yra daug CYP 450, vienas fermentas gali transformuoti daugelį medžiagų. Pirmoje fazėje toksinai neutralizuojami ir vėliau suskaidomi į mažus molekulės. Kitame etape jie tada daromi vanduo- tirpus ir išsiskiria per kvėpavimą, šlapimą ar prakaito sekreciją. Antrame etape tarpiniai produktai arba pašalinės medžiagos iš I fazės yra derinami su vanduo-tirpios medžiagos. Tai gali padidinti jų tirpumą vandenyje. Be to, reakcijos produktai yra detoksikuojami ir pašalinami. Po II fazės transporto procesai vyksta per limfinę sistemą, kraują ir transportą baltymai, nors kai kuriais atvejais metabolizmas čia nevyksta. Be to, vyksta įvairios reakcijos, tokios kaip GSS6 / GSH skaidymasis gliukomatu, cisteinas or N-acetilcisteinas. Membranų transportavimas atliekamas naudojant specialius nešiklius, tokius kaip atsparumas daugeliui vaistų baltymai. II fazėje susidarę produktai vadinami konjugatais. Šių biologiškai aktyvių ar toksiškų medžiagų organizmas specialiai nepripažįsta. Atvirkščiai, procesą lemia fermentai (enzimai) turintys gana žemą substrato specifiškumą. Dėl to reakcijos kyla visoje medžiagų grupėje.
Ligos ir sutrikimai
Tačiau biotransformacijos procesas taip pat kelia pavojų. Pavyzdžiui, net ir nekenksminga medžiaga taip pat gali virsti toksinu. To pavyzdys galėtų būti aflatoksinas B1, kilęs iš grybelio, vadinamo Aspergillus flavus, kuris yra blogai laikomuose pistacijose, žemės riešutuose ar kt. kukurūzai. Grybelio gaminama molekulė iš pradžių yra neaktyvi ir patenka į kepenys su maistu. Ten jį citochromo P450 fermentas keičia į metabolitą, kuris turi kancerogeninį poveikį. Kai toksinis metabolitas susidaro iš medžiagos biotransformacijos būdu, šis procesas yra žinomas kaip toksifikacija. Kitas pavyzdys yra metanolis, kuris paprastai nėra toksiškas. Tačiau jis transformuojamas į formaldehidas or skruzdžių rūgštis degradacijos būdu. Morfinas kepenyse virsta vadinamuoju morfino-6-gliukuronidu, kuris turi dar stipresnį poveikį nei morfinas. Eizės transformacijos efektai dar vadinami pirmojo paso efektais. Procesas taip pat turi įtakos narkotikai. Dėl medžiagų apykaitos šie praranda aktyvumą ir yra išgaunami iš portalo kraujas kepenimis. Tačiau taip pat gali atsirasti toksiškumas, kurio pavyzdys būtų paracetamolis ir alkoholis. Nuo suskirstymo alkoholis ir kai narkotikai vyksta per tą pačią mikrosomą etanolis-oksiduojanti sistema, vaistų poveikis kartu su alkoholis galima sustiprinti. Biotransformacijos sutrikimai vyksta trimis skirtingais lygiais:
- Padidėjęs arba sumažėjęs vadinamųjų mikrosomų aktyvumas fermentai (enzimai) (daugiausia I fazėje).
- Dėl tulžies išsiskyrimo sutrikimų.
- Dėl sumažėjusio ksenobiotikų įsisavinimo į kepenų ląsteles.
Lipofilinių medžiagų pavertimo hidrofilinėmis medžiagomis procesas taip pat naudojamas endogeninėms medžiagoms molekulės z bilirubinas arba steroidas hormonai. Todėl jie inaktyvuojami ir vėliau išsiskiria. Sergant lėtiniu kepenų nepakankamumu, estrogenai negali būti inaktyvuotas ar išskiriamas, todėl kaupimasis organizme. Bilirubinas susidaro skaidant porfirinus. Didesnėje koncentracijoje jis turi toksinį poveikį, todėl organizmas turėtų jį pašalinti. Tačiau gali atsirasti transporto sutrikimų, įskaitant, pavyzdžiui, Gilbert-Meulengracht sindromą, Rotoriaus sindromą ar Dubin-Johnson sindromą. Tačiau biotransformacijos sutrikimai gali pasireikšti ir neišnešiotiems ar naujagimiams. The gliukuroninimas kepenų talpa jose dar nėra pakankamai išvystyta, todėl vaistai ar bilirubinas galima tik neadekvačiai paversti ir išskirti. Sergant tam tikromis kepenų ligomis, tokiomis kaip cirozė ar hepatito, biotransformacijos aktyvumas fermentai (enzimai) taip pat gali būti sutrikusi. Daugeliu atvejų I fazės reakcijos būna labiau paveiktos nei II fazės reakcijos. Šiuo atveju vaistai taip pat metabolizuojami ir išsiskiria lėčiau, todėl prailgėja jų pusinės eliminacijos laikas, į kurį taip pat reikėtų atsižvelgti terapiškai.
