Biotransformācija attiecas uz vielmaiņas procesu, kurā vielas, kuras nevar izvadīt, ķīmisko procesu rezultātā tiek pārveidotas par izdalāmiem produktiem.
Kas ir biotransformācija?
Biotransformācija ietver lipofilo vielu pārveidošanu par vairāk hidrofilām vielām. Biotransformācijai nepieciešamās reakcijas galvenokārt notiek aknas. Biotransformācijas gaitā lipofilās vielas tiek pārveidotas par vairāk hidrofilām vielām. Transformācija pēc tam ļauj izdalīties. Biotransformācijai nepieciešamās reakcijas galvenokārt notiek aknas. Kopumā biotransformācija sastāv no divām atšķirīgām fāzēm.
Funkcija un uzdevums
Cilvēka organismā fizioloģiskā metabolisma laikā vairākas reizes uzkrājas vielas, kuras nevar izvadīt ar izkārnījumiem vai urīnu. Šīs vielas ļoti bieži ir lipofīlas (piemēram, steroīdi hormoni un žults pigmenti), kas nozīmē, ka tie nešķīst ūdens, vai tikai ar lielām grūtībām. Turklāt ķermenis absorbē arī svešas vielas vai sintezētas vielas, piemēram, medikamentus vai narkotikas ar ēdienu. Ja šīs vielas uzkrātos organismā, tas būtu letāli. Tāpēc ir nepieciešams tos pārveidot formā, kuru var izvadīt. Šo procesu sauc par biotransformāciju. Biotransformācija sastāv no divām atšķirīgām fāzēm: I fāzes reakcijas ar hēma proteīna citohroma P450 fermenta palīdzību iekļauj funkcionālās grupas svešās vielās vai metabolītos. Lielā toksīnu skaita dēļ ir arī liels skaits CYP 450, ar vienu fermentu spējot pārveidot daudzas vielas. Pirmajā fāzē toksīni tiek neitralizēti un pēc tam sadalīti mazos molekulas. Nākamajā posmā tie pēc tam tiek veikti ūdens- šķīstošs un izdalās caur elpu, urīnu vai sviedru sekrēciju. Otrajā fāzē starpproduktus vai svešas vielas no I fāzes apvieno ar ūdens-šķīstošās vielas. Tas var palielināt to šķīdību ūdenī. Turklāt reakcijas produkti tiek detoksicēti un izvadīti. Pēc II fāzes transporta procesi notiek caur limfātisko sistēmu, asinsriti un transportu proteīni, lai gan dažos gadījumos vielmaiņa šeit nenotiek. Turklāt notiek dažādas reakcijas, piemēram, GSS6 / GSH sadalīšanās glikomatā, cisteīns or N-acetilcisteīns. Membrānas transportēšana tiek veikta ar īpašu nesēju palīdzību, piemēram, ar daudzu zāļu rezistenci proteīni. Produktus, kas veidojas II fāzē, sauc par konjugātiem. Šīs bioloģiski aktīvās vai toksiskās vielas organisms par tādām īpaši neatzīst. Drīzāk process ir saistīts ar fermenti ar diezgan zemu substrāta specifiskumu. Tā rezultātā reakcijas tiek izraisītas visā vielu grupā.
Slimības un traucējumi
Tomēr biotransformācijas process ietver arī riskus. Piemēram, pat nekaitīgu vielu var pārveidot arī par toksīnu. Piemērs tam varētu būt aflatoksīns B1, kas nāk no sēnītes, kas pazīstama kā Aspergillus flavus, un kura ir slikti uzglabātās pistācijās, zemesriekstos vai kukurūza. Sēnītes radītā molekula sākotnēji ir neaktīva un nonāk aknas ar ēdienu. Tur to citohroma P450 enzīms maina par metabolītu, kam ir kancerogēna iedarbība. Kad biotransformācijas ceļā no vielas veidojas toksisks metabolīts, šo procesu sauc par toksikāciju. Vēl viens piemērs ir metanola, kas parasti nav toksisks. Tomēr tas tiek pārveidots par formaldehīds or skudrskābe degradācijas ceļā. Morfīns aknās tiek pārveidots par tā saukto morfīna-6-glikuronīdu, kam ir vēl spēcīgāka iedarbība nekā morfīnam. Eise transformācijas efektus sauc arī par pirmās kārtas efektiem. Process ietekmē arī narkotikas. Vielmaiņas dēļ šie zaudē aktivitāti un tiek izvilkti no portāla asinis pa aknām. Tomēr var rasties arī toksicitāte, kuras piemērs varētu būt paracetamols un alkohols. Kopš alkohols un daži narkotikas notiek caur to pašu mikrosomu etanolu-oksidējošā sistēma, zāļu iedarbība kombinācijā ar alkohols var pastiprināt. Biotransformācijas traucējumi notiek trīs dažādos līmeņos:
- Ar paaugstinātu vai samazinātu tā saukto mikrosomu aktivitāti fermenti (galvenokārt I fāzē).
- Sakarā ar žults izdalīšanās traucējumiem.
- Sakarā ar samazinātu ksenobiotiku uzņemšanu aknu šūnās.
Lipofīlo vielu pārveidošanas process hidrofilās vielās tiek izmantots arī endogēniem molekulas piemēram, bilirubīns vai steroīds hormoni. Rezultātā tie tiek inaktivēti un pēc tam izvadīti. Hroniskas aknu mazspējas gadījumā estrogēni nevar inaktivēt vai izvadīt, kā rezultātā uzkrājas organismā. Bilirubīns veidojas porfirīnu sadalīšanās laikā. Lielākā koncentrācijā tam ir toksiska iedarbība, un tāpēc organisms to vajadzētu iznīcināt. Tomēr var rasties transporta traucējumi, ieskaitot, piemēram, Žilberta-Meulengracht sindromu, Rotora sindromu vai Dubina-Džonsona sindromu. Tomēr biotransformācijas traucējumi var rasties arī priekšlaicīgi dzimušiem vai jaundzimušiem zīdaiņiem. The glikuronizācija aknu kapacitāte tajos vēl nav pietiekami attīstīta, lai zāles vai bilirubīns var tikai neadekvāti pārveidot un izvadīt. Dažās aknu slimībās, piemēram, ciroze vai hepatīts, biotransformācijas aktivitāte fermenti var būt arī traucēta. Vairumā gadījumu I fāzes reakcijas tiek vairāk ietekmētas nekā II fāzes reakcijas. Arī zāles šajā gadījumā tiek metabolizētas un izvadītas lēnāk, tādējādi pagarinot to pusperiodu, kas arī terapeitiski jāņem vērā.
