Biotransformácia označuje proces metabolizmu, pri ktorom sa látky, ktoré sa nedajú vylúčiť, chemickými procesmi premieňajú na vylúčiteľné produkty.
Čo je to biotransformácia?
Biotransformácia spočíva v premene lipofilných látok na hydrofilnejšie látky. Reakcie potrebné na biotransformáciu sa vyskytujú predovšetkým v pečeň. V priebehu biotransformácie sa lipofilné látky transformujú na hydrofilnejšie látky. Transformácia následne umožňuje vylučovanie. Reakcie potrebné na biotransformáciu sa vyskytujú hlavne v pečeň. Celkovo biotransformácia pozostáva z dvoch odlišných fáz.
Funkcia a úloha
V ľudskom organizme sa látky, ktoré sa nemôžu vylučovať stolicou alebo močom, hromadia opakovane v priebehu fyziologického metabolizmu. Tieto látky sú veľmi často lipofilné (napríklad steroidné hormóny a žlč pigmenty), čo znamená, že nie sú rozpustné v voda, alebo len veľmi ťažko. Ďalej telo absorbuje aj cudzorodé látky alebo syntetizované látky, ako sú lieky alebo drogy s jedlom. Keby sa tieto látky hromadili v tele, bolo by to smrteľné. Preto je potrebné ich transformovať do formy, ktorá sa dá vylúčiť. Tento proces sa nazýva biotransformácia. Biotransformácia pozostáva z dvoch odlišných fáz: Reakcie fázy I vkladajú funkčné skupiny do cudzích látok alebo metabolitov pomocou enzýmu hemový proteín cytochróm P450. Kvôli veľkému počtu toxínov existuje aj veľké množstvo CYP 450, pričom jeden enzým je schopný transformovať veľa látok. V prvej fáze sa toxíny neutralizujú a následne sa štiepia na malé častice molekuly. V ďalšej fáze sa tieto vyrábajú voda-rozpustný a vylučovaný prostredníctvom dychu, moču alebo potu. V druhej fáze sa medziprodukty alebo cudzie látky z fázy I kombinujú s voda-rozpustné látky. To môže zvýšiť ich rozpustnosť vo vode. Ďalej sa reakčné produkty detoxikujú a vylučujú. Po fáze II prebiehajú transportné procesy cez lymfatický systém, krvný obeh a transport proteíny, aj keď v niektorých prípadoch tu nedochádza k metabolizmu. Ďalej sa vyskytujú rôzne reakcie, ako napríklad degradácia GSS6 / GSH na glukomat, cysteín or N-acetylcysteín. Membránová preprava sa vykonáva pomocou špeciálnych nosičov, ako je napríklad multidrogová rezistencia proteíny. Produkty vytvorené vo fáze II sa nazývajú konjugáty. Tieto biologicky aktívne alebo toxické látky organizmus ako také špecificky nerozpoznáva. Tento proces je skôr dôsledkom: enzýmy ktoré majú dosť nízku špecifickosť substrátu. Výsledkom je, že reakcie sú vyvolané v celej skupine látok.
Choroby a poruchy
Proces biotransformácie však so sebou prináša aj riziká. Napríklad aj neškodná látka sa môže premeniť na toxín. Príkladom toho môže byť aflatoxín B1, ktorý pochádza z huby známej ako Aspergillus flavus a ktorá sa nachádza v zle skladovaných pistáciách, arašidoch alebo kukurica. Molekula produkovaná hubou je spočiatku neaktívna a vstupuje do pečeň s jedlom. Tam sa pomocou enzýmu cytochrómu P450 mení na metabolit, ktorý má karcinogénny účinok. Keď sa toxický metabolit vytvorí z látky biotransformáciou, tento proces sa nazýva toxikácia. Ďalším príkladom je metanol, ktorý nie je bežne toxický. Je však transformovaný do formaldehyd or kyselina mravčia degradáciou. Morphine sa transformuje v pečeni na takzvaný morfín-6-glukuronid, ktorý má ešte silnejší účinok ako morfín. Účinky transformácie Eise sa tiež nazývajú efekty prvého prechodu. Tento proces má tiež vplyv na drogy. Vďaka metabolizmu tieto strácajú aktivitu a sú extrahované z portálu krv pečeňou. Môže však tiež vzniknúť toxicita, ktorej príkladom by mohol byť metabolizmus látky paracetamol a alkohol. Od rozpadu alkohol a niektoré drogy sa vyskytuje prostredníctvom rovnakého mikrozómu etanol-oxidačný systém, účinky liekov v kombinácii s alkohol možno potenciovať. Poruchy v biotransformácii sa vyskytujú na troch rôznych úrovniach:
- Zvýšenou alebo zníženou aktivitou takzvaných mikrozomálnych enzýmy (hlavne vo fáze I).
- Z dôvodu porúch vylučovania žlčou.
- Z dôvodu zníženého príjmu xenobiotík do buniek pečene.
Proces premeny lipofilných látok na hydrofilné sa používa aj na endogénne látky molekuly ako bilirubín alebo steroid hormóny. Vďaka tomu sa inaktivujú a následne vylučujú. Pri chronickej nedostatočnosti pečene však estrogény sa nedajú inaktivovať alebo vylúčiť, čo má za následok akumuláciu v tele. bilirubín vzniká pri odbúravaní porfyrínov. Vo vyšších koncentráciách má toxický účinok, a preto by ho mal organizmus eliminovať. Môžu sa však vyskytnúť poruchy transportu, vrátane napríklad Gilbertovho-Meulengrachtovho syndrómu, Rotorovho syndrómu alebo Dubin-Johnsonovho syndrómu. Poruchy biotransformácie sa však môžu vyskytnúť aj u predčasne narodených alebo novorodencov. The glukuronidácie kapacita pečene v nich ešte nie je dostatočne vyvinutá, aby lieky resp bilirubín sa dajú iba neadekvátne previesť a vylúčiť. Pri určitých ochoreniach pečene, ako je cirhóza alebo zápal pečene, aktivita biotransformácie enzýmy môžu byť tiež narušené. Vo väčšine prípadov sú potom reakcie fázy I ovplyvnené viac ako reakcie fázy II. Lieky sa v tomto prípade tiež metabolizujú a vylučujú pomalšie, čím sa predlžuje ich polčas, čo by sa malo brať do úvahy aj terapeuticky.
