Kā Biotransformācija ir metabolisma process, kurā vielas, kuras nevar izdalīties, ar ķīmisku procesu palīdzību tiek pārveidotas par izdalāmiem produktiem.
Kāda ir biotransformācija?
Biotransformācijas laikā lipofīlās vielas tiek pārveidotas par vairāk hidrofilām vielām. Pēc tam pārveidošana ļauj to novērst.
Biotransformācijai nepieciešamās reakcijas galvenokārt notiek aknās. Kopumā biotransformācija sastāv no divām dažādām fāzēm.
Funkcija un uzdevums
Cilvēka organismā fizioloģiskās metabolisma gaitā atkārtoti uzkrājas vielas, kuras nevar izdalīties izkārnījumos vai urīnā. Šīs vielas ļoti bieži ir lipofīlas (piemēram, steroīdi hormoni un žults pigmenti), tas ir, tās nešķīst vai tikai slikti šķīst ūdenī. Turklāt ķermenis kopā ar pārtiku absorbē arī svešas vielas vai sintezētas vielas, piemēram, medikamentus vai narkotikas. Ja šīs vielas uzkrājas ķermenī, tas būtu letāls. Tāpēc tas ir jāpārvērš izdalāmā formā. Šis process ir pazīstams kā biotransformācija.
Biotransformācija sastāv no divām dažādām fāzēm: I fāzes reakcijās funkcionālās grupas ievada svešās vielās vai metabolītos ar hema olbaltumvielu citohroma P450 enzīma palīdzību. Lielā toksīnu skaita dēļ ir arī liels skaits CYP 450. Viens enzīms spēj pārveidot daudzas vielas. Pirmajā fāzē toksīni tiek neitralizēti un pēc tam sadalīti mazās molekulās.
Nākamajā fāzē tie kļūst ūdenī šķīstoši un var izdalīties caur elpu, urīnu vai sviedru sekrēciju. Otrajā fāzē starpproduktus vai svešas vielas no I fāzes apvieno ar ūdenī šķīstošām vielām. Tas var palielināt to šķīdību ūdenī. Turklāt reakcijas produkti tiek detoksicēti un izdalīti.
Pēc II fāzes transporta procesi notiek caur limfātisko sistēmu, asinsritē un transporta olbaltumvielās, lai gan dažos gadījumos metabolisms nenotiek. Turklāt notiek dažādas reakcijas, piemēram, GSS6 / GSH sadalīšanās uz glikomātu, cisteīnu vai N-acetilcisteīnu.
Membrānas transportēšanu veic ar īpašu nesēju, piemēram, vairāku zāļu rezistences olbaltumvielu, palīdzību. Produktus, kas rodas II fāzē, sauc par konjugātiem. Organisms šīs bioloģiski aktīvās vai toksiskās vielas īpaši neatzīst. Drīzāk process notiek fermentu dēļ, kuriem ir ļoti zema substrāta specifika. Tas izraisa reakcijas visai vielu grupai.
Slimības un kaites
Tomēr biotransformācijas process ir saistīts arī ar riskiem. Tādā veidā nekaitīgu vielu var arī pārveidot par toksīnu. Piemērs tam varētu būt aflatoksīns B1, kas nāk no tā sauktā Aspergillus flavus, kas atrodams slikti glabātās pistācijās, zemesriekstos vai kukurūzā. Sēnītes ražotā molekula sākotnēji ir neaktīva un ar pārtiku nokļūst aknās. Tur citohroma P450 enzīms to maina par metabolītu, kam ir kancerogēna iedarbība.
Kad viela tiek biotransformēta par toksisku metabolītu, šo procesu sauc par saindēšanos. Vēl viens piemērs tam ir metanols, kas parasti nav toksisks. Tomēr, sadaloties, tas tiek pārveidots par formaldehīdu vai skudrskābi.
Morfīns aknās rada tā saukto morfīna-6-glikuronīdu, kam ir vēl spēcīgāka iedarbība nekā morfīnam. Šos pārvēršanas efektus sauc arī par pirmās darbības efektiem.
Process ietekmē arī medikamentus. Metabolisma dēļ tie zaudē aktivitāti un aknas tos izvada no portālās vēnas asinīm. Tomēr šeit var rasties arī toksicitāte, kuras piemērs būtu paracetamola un alkohola metabolisms. Tā kā alkohola un dažu narkotiku sadalīšana notiek ar vienas un tās pašas mikrosomālās etanola oksidēšanas sistēmas palīdzību, var pastiprināt narkotiku iedarbību kombinācijā ar alkoholu.
Biotransformācijas traucējumi notiek trīs dažādos līmeņos:
- tā saukto mikrosomu enzīmu paaugstinātas vai samazinātas aktivitātes dēļ (galvenokārt I fāzē)
- žults izdalīšanās traucējumu dēļ
- samazinātas ksenobiotiku absorbcijas dēļ aknu šūnās.
Lipofīlo vielu pārvēršanas hidrofilās vielās procesu izmanto arī paša organisma molekulās, piemēram, bilirubīnā vai steroīdu hormonos. Tas tos deaktivizē un pēc tam izdalās. Hroniskas aknu mazspējas gadījumā estrogēnus tomēr nevar deaktivizēt vai izdalīt, kas noved pie uzkrāšanās organismā.
Bilirubīns tiek ražots, sadalot porfirīnus. Lielākā koncentrācijā tai ir toksiska iedarbība, tāpēc tā jānoņem no organisma. Tomēr šeit var rasties transporta traucējumi, tostarp, piemēram, Žilberta-Melenlenhta sindroms, Rotora sindroms vai Dubina-Džonsona sindroms.
Biotransformācijas traucējumi var rasties arī priekšlaicīgi dzimušiem vai jaundzimušiem bērniem. Aknu glikuronizācijas spēja vēl nav pietiekami attīstīta, tāpēc zāles vai bilirubīnu var pārveidot un izdalīt tikai nepietiekami. Dažas aknu slimības, piemēram, ciroze vai hepatīts, var arī pasliktināt biotransformācijas enzīmu darbību. Vairumā gadījumu I fāzes reakcijas tiek ietekmētas vairāk nekā II fāzes reakcijas.Šajā gadījumā arī zāles tiek pārveidotas un izdalītas lēnāk, kas pagarina to eliminācijas pusperiodu, kas arī jāņem vērā terapeitiski.
