Biotransformace označuje proces metabolismu, při kterém se látky, které nelze vyloučit, chemickými procesy přeměňují na vylučovatelné produkty.
Co je to biotransformace?
Biotransformace zahrnuje přeměnu lipofilních látek na hydrofilnější látky. Reakce potřebné pro biotransformaci se vyskytují primárně v játra. V průběhu biotransformace se lipofilní látky transformují na hydrofilnější látky. Transformace následně umožňuje vylučování. Reakce nezbytné pro biotransformaci se vyskytují převážně v játra. Celkově biotransformace sestává ze dvou odlišných fází.
Funkce a úkol
V lidském organismu se během fyziologického metabolismu opakovaně hromadí látky, které nelze vylučovat stolicí nebo močí. Tyto látky jsou velmi často lipofilní (například steroidy hormonů a žluč pigmenty), což znamená, že nejsou rozpustné v voda, nebo jen s velkými obtížemi. Tělo dále absorbuje cizí látky nebo syntetizované látky, jako jsou léky nebo drogy s jídlem. Pokud by se tyto látky hromadily v těle, bylo by to fatální. Proto je nutné je transformovat do formy, kterou lze vylučovat. Tento proces se nazývá biotransformace. Biotransformace se skládá ze dvou odlišných fází: Reakce fáze I vkládají funkční skupiny do cizích látek nebo metabolitů pomocí enzymu hemového proteinu cytochromu P450. Vzhledem k velkému počtu toxinů existuje také velké množství CYP 450, přičemž jeden enzym je schopen transformovat mnoho látek. V první fázi jsou toxiny neutralizovány a následně rozloženy na malé množství molekuly. V další fázi jsou pak vyrobeny voda-rozpustný a vylučován dechem, močí nebo potem. Ve druhé fázi se meziprodukty nebo cizí látky z fáze I kombinují s voda-rozpustné látky. To může zvýšit jejich rozpustnost ve vodě. Kromě toho jsou reakční produkty detoxikovány a vylučovány. Po fázi II probíhají transportní procesy prostřednictvím lymfatického systému, krevního řečiště a transportu Proteinů, i když v některých případech zde nedochází k metabolismu. Dále dochází k různým reakcím, jako je degradace GSS6 / GSH na glukomat, cystein or N-acetylcysteinu. Membránová přeprava se provádí pomocí speciálních nosičů, jako je multidrogová rezistence Proteinů. Produkty vytvořené ve fázi II se nazývají konjugáty. Tělo tyto biologicky aktivní nebo toxické látky jako takové výslovně nerozpoznává. Spíše je proces způsoben enzymy mající poměrně nízkou specificitu substrátu. Výsledkem je, že reakce jsou vyvolávány v celé skupině látek.
Nemoci a poruchy
Proces biotransformace však s sebou nese také rizika. Například i neškodná látka může být přeměněna na toxin. Příkladem toho může být aflatoxin B1, který pochází z houby známé jako Aspergillus flavus, která se nachází ve špatně skladovaných pistáciích, arašídech nebo kukuřice. Molekula produkovaná houbou je zpočátku neaktivní a vstupuje do játra s jídlem. Tam se enzymem cytochromu P450 mění na metabolit, který má karcinogenní účinek. Když se toxický metabolit vytvoří z látky biotransformací, je tento proces znám jako toxifikace. Dalším příkladem je methanol, který není normálně toxický. Je však transformován do formaldehydu or kyselina mravenčí degradací. Morfium se v játrech transformuje na takzvaný morfin-6-glukuronid, který má ještě silnější účinek než morfin. Eise transformační efekty se také nazývají efekty prvního průchodu. Tento proces má také vliv na drogy. Díky metabolismu ztrácejí aktivitu a jsou extrahovány z portálu krev játry. Může však také dojít k toxicitě, jejíž příkladem by byl metabolismus paracetamol a alkohol. Od rozpadu alkohol a nějaký drogy dochází přes stejný mikrosomál ethanol-oxidační systém, účinky léků v kombinaci s alkohol lze potencovat. Poruchy v biotransformaci se vyskytují na třech různých úrovních:
- Zvýšenou nebo sníženou aktivitou tzv. Mikrosomů enzymy (hlavně ve fázi I).
- V důsledku poruch vylučování žlučí.
- Kvůli sníženému vychytávání xenobiotik do buněk jater.
Proces přeměny lipofilních látek na hydrofilní látky se používá také pro endogenní látky molekuly jako bilirubin nebo steroid hormonů. Výsledkem je, že jsou inaktivovány a následně vylučovány. U chronické jaterní nedostatečnosti však estrogeny nelze inaktivovat nebo vylučovat, což vede k akumulaci v těle. Bilirubin vzniká při rozpadu porfyrinů. Ve vyšších koncentracích má toxický účinek, a proto by ho měl organismus eliminovat. Mohou však nastat poruchy transportu, například Gilbert-Meulengrachtův syndrom, Rotorův syndrom nebo Dubin-Johnsonův syndrom. Poruchy biotransformace se však mohou objevit také u předčasně narozených nebo novorozenců. The glukuronidace kapacita jater v nich ještě není dostatečně vyvinuta, takže léky resp bilirubin lze pouze neadekvátně převést a vyloučit. U některých onemocnění jater, jako je cirhóza nebo zánět jater, aktivita biotransformace enzymy může být také narušena. Ve většině případů jsou reakce fáze I ovlivněny více než reakce fáze II. Léky se v tomto případě také metabolizují a vylučují pomaleji, čímž se prodlužuje jejich poločas, což by mělo být také terapeuticky zohledněno.
