Nagu Biotransformatsioon on ainevahetuse protsess, mille käigus ained, mida ei saa erituda, muundatakse keemiliste protsesside abil erituvateks toodeteks.
Mis on biotransformatsioon?
Biotransformatsiooni käigus muundatakse lipofiilsed ained hüdrofiilsemateks aineteks. Seejärel võimaldab muundamine elimineerida.
Biotransformatsiooniks vajalikud reaktsioonid toimuvad peamiselt maksas. Üldiselt koosneb biotransformatsioon kahest erinevast faasist.
Funktsioon ja ülesanne
Inimese organismis kogunevad füsioloogilise metabolismi käigus korduvalt ained, mida ei saa erituda väljaheites ega uriinis. Need ained on sageli lipofiilsed (näiteks steroidhormoonid ja sapipigmendid), see tähendab, et nad ei lahustu vees või on halvasti lahustuvad. Lisaks imendub keha toiduga ka võõraid aineid või sünteesitud aineid, näiteks ravimeid või ravimeid. Kui need ained koguneksid kehasse, oleks see surmav. Seetõttu on vaja see muundada erituvaks vormiks. Seda protsessi nimetatakse biotransformatsiooniks.
Biotransformatsioon koosneb kahest erinevast faasist: I faasi reaktsioonid sisestavad funktsionaalrühmad võõrainetesse või metaboliitidesse heemvalgu tsütokroom P450 ensüümi abil. Toksiinide suure arvu tõttu on ka palju CYP 450. Üks ensüüm on võimeline muundama paljusid aineid. Esimeses faasis neutraliseeritakse toksiinid ja seejärel lagundatakse väikesteks molekulideks.
Järgmises etapis muutuvad need seejärel vees lahustuvaks ja erituvad hingamise, uriini või higi sekretsiooni kaudu. Teises faasis ühendatakse I faasi vaheproduktid või võõrkehad vees lahustuvate ainetega. See võib suurendada nende lahustuvust vees. Lisaks detoksifitseeritakse ja erituvad reaktsioonisaadused.
Pärast II faasi toimuvad transpordiprotsessid lümfisüsteemi, vereringe ja transpordivalkude kaudu, ehkki mõnel juhul ainevahetus puudub. Lisaks tekivad mitmesugused reaktsioonid, näiteks GSS6 / GSH lagunemine glükomaadiks, tsüsteiiniks või N-atsetüültsüsteiiniks.
Membraanide transport toimub spetsiaalsete kandjate, näiteks multiresistentsusega seotud valkude abil. II faasis tekkivaid tooteid nimetatakse konjugaatideks. Need bioloogiliselt aktiivsed või toksilised ained ei ole keha poolt sellistena tunnustatud. Pigem on protsess tingitud ensüümidest, mille substraadi spetsiifilisus on väga madal. See põhjustab reaktsioone terves ainete rühmas.
Haigused ja tervisehäired
Kuid biotransformatsiooni protsess hõlmab ka riske. Sel viisil saab kahjutu aine muundada ka toksiiniks. Selle näiteks võiks olla aflatoksiin B1, mis pärineb niinimetatud Aspergillus flavusest, mida leidub halvasti säilitatavates pistaatsiapähklites, maapähklites või maisis. Seene toodetud molekul on esialgu passiivne ja jõuab maksa koos toiduga. Seal muudab tsütokroom P450 ensüüm seda kantserogeense toimega metaboliitiks.
Kui biotransformatsiooni tulemusel tekib aine toksiline metaboliit, nimetatakse seda protsessi mürgitamiseks. Teine näide selle kohta on metanool, mis pole tavaliselt mürgine. Kuid selle lagunemisel muundatakse see formaldehüüdiks või sipelghappeks.
Morfiin tekitab maksas nn morfiin-6-glükuroniidi, millel on veelgi tugevam toime kui morfiinil. Neid teisendusefekte nimetatakse ka esmase käigu efektideks.
Protsess mõjutab ka ravimeid. Ainevahetuse tõttu kaotavad nad oma aktiivsuse ja maksa ekstraheeritakse portaalveeni verest. Kuid ka siin võib tulemuseks olla toksilisus, mille näiteks võiks olla paratsetamooli ja alkoholi metabolism. Kuna alkohol ja mõned ravimid lagunevad sama mikrosomaalse etanooli oksüdeeriva süsteemi kaudu, võib ravimite koos alkoholiga mõju tugevdada.
Biotransformatsiooni häired esinevad kolmel erineval tasemel:
- nn mikrosomaalsete ensüümide suurenenud või vähenenud aktiivsuse tõttu (peamiselt I faasis)
- sapiteede eritumise häirete tõttu
- ksenobiotikumide imendumise vähenemise tõttu maksarakkudes.
Lipofiilsete ainete hüdrofiilseteks aineteks muundamise protsessi kasutatakse ka organismi enda molekulides nagu bilirubiin või steroidhormoonid. See inaktiveerib need ja seejärel eritub. Kroonilise maksapuudulikkuse korral ei saa östrogeene aga inaktiveerida ega erituda, mis põhjustab kuhjumist kehas.
Bilirubiini toodetakse porfüriinide lagundamisel. Suuremates kontsentratsioonides on sellel toksiline toime ja seetõttu tuleks see organismist elimineerida. Siiski võivad siin esineda transpordihäired, sealhulgas näiteks Gilbert-Meulengrachti sündroom, Rotori sündroom või Dubin-Johnsoni sündroom.
Biotransformatsiooni häired võivad ilmneda ka enneaegsetel või vastsündinutel. Maksa glükuronisatsioonivõime pole veel piisavalt arenenud, nii et ravimeid või bilirubiini ei saa piisavalt muundada ja erituda. Biotransformatsiooni ensüümide aktiivsust võivad kahjustada ka teatud maksahaigused, näiteks maksatsirroos või hepatiit. Enamikul juhtudest mõjutavad I faasi reaktsioonid rohkem kui II faasi reaktsioonid. Ka siin muundatakse ja erituvad ravimid aeglasemalt, mis pikendab nende poolestusaega, mida tuleks samuti terapeutiliselt arvestada.
