Som Biotransformation er en proces i metabolismen, hvor stoffer, der ikke kan udskilles, omdannes til udskillelige produkter ved hjælp af kemiske processer.
Hvad er biotransformationen?
Under biotransformation omdannes lipofile stoffer til mere hydrofile stoffer. Transformationen muliggør efterfølgende eliminering.
Reaktionerne, der er nødvendige for biotransformation, finder hovedsageligt sted i leveren. Samlet set består en biotransformation af to forskellige faser.
Funktion & opgave
I den menneskelige organisme akkumuleres stoffer gentagne gange i løbet af fysiologisk metabolisme, som ikke kan udskilles i afføring eller urin. Disse stoffer er meget ofte lipofile (for eksempel steroidhormoner og galdepigmenter), hvilket betyder, at de ikke eller kun er meget dårligt opløselige i vand. Endvidere absorberer kroppen også fremmede stoffer eller syntetiserede stoffer, såsom medicin eller medikamenter med mad. Hvis disse stoffer skulle samles i kroppen, ville det være dødeligt. Derfor er det nødvendigt at omdanne det til en udskillelig form. Denne proces kaldes biotransformation.
Biotransformationen består af to forskellige faser: Fase I-reaktioner indsætter funktionelle grupper i fremmede stoffer eller metabolitter ved hjælp af heme-proteinet cytochrome P450-enzym. På grund af det store antal toksiner er der også et stort antal CYP 450. Et enzym er i stand til at omdanne mange stoffer. I den første fase neutraliseres toksiner og opdeles derefter i små molekyler.
I den næste fase fremstilles disse derefter vandopløselige og kan udskilles via åndedræt, urin eller svedesekretion. I den anden fase kombineres mellemprodukterne eller fremmede stoffer fra fase I med vandopløselige stoffer. Dette kan øge deres opløselighed i vand. Derudover afgiftes reaktionsprodukterne og udskilles.
Efter fase II finder transportprocesser sted via lymfesystemet, blodcirkulationen og transportproteiner, skønt der i nogle tilfælde ikke er nogen stofskifte. Derudover forekommer forskellige reaktioner, såsom nedbrydning af GSS6 / GSH for glucomat, cystein eller N-acetylcystein.
Membrantransporten udføres ved hjælp af specielle bærere, såsom multidrugresistensrelaterede proteiner. Produkterne, der kommer frem i fase II, kaldes konjugater. Disse biologisk aktive eller toksiske stoffer anerkendes ikke specifikt som sådan af kroppen. Snarere skyldes processen enzymerne, der har en meget lav substratspecificitet. Dette medfører reaktioner i en hel gruppe stoffer.
Sygdomme og lidelser
Imidlertid medfører processen med biotransformation også risici. På denne måde kan et ufarligt stof også omdannes til et toksin. Et eksempel på dette ville være aflatoxin B1, der kommer fra den såkaldte Aspergillus flavus, som findes i dårligt oplagrede pistacienødder, jordnødder eller majs. Molekylet produceret af svampen er oprindeligt inaktivt og når leveren med mad. Der ændres det af cytochrome P450-enzymet til en metabolit, der har kræftfremkaldende virkning.
Hvis en giftig metabolit opstår fra et stof gennem biotransformation, kaldes denne proces forgiftning. Et andet eksempel på dette er methanol, som normalt ikke er giftig. Når det nedbrydes, omdannes det imidlertid til formaldehyd eller myresyre.
Morfin producerer, hvad der er kendt som morfin-6-glucuronid i leveren, hvilket har en endnu stærkere effekt end morfin. Disse konverteringseffekter kaldes også førstegangseffekter.
Processen påvirker også medicin. På grund af metabolismen mister disse deres aktivitet og ekstraheres fra leverens blod fra blodet. Imidlertid kan der også opstå toksicitet her, hvoraf et eksempel er metabolismen af paracetamol og alkohol. Da nedbrydningen af alkohol og nogle medikamenter finder sted via det samme mikrosomale ethanoloxiderende system, kan virkningen af medikamenter i kombination med alkohol styrkes.
Forstyrrelser i biotransformation forekommer på tre forskellige niveauer:
- på grund af en forøget eller nedsat aktivitet af såkaldte mikrosomale enzymer (hovedsageligt i fase I)
- på grund af forstyrrelser i galdenudskillelse
- på grund af nedsat optagelse af xenobiotika i leverens celler.
Processen med at omdanne lipofile stoffer til hydrofile stoffer bruges også i kroppens egne molekyler såsom bilirubin eller steroidhormoner. Dette inaktiverer dem og udskilles derefter. I tilfælde af kronisk leversvigt kan østrogenerne imidlertid ikke inaktiveres eller udskilles, hvilket fører til en ophobning i kroppen.
Bilirubin produceres, når porphyriner nedbrydes. I højere koncentrationer har det en toksisk virkning og bør derfor fjernes fra organismen. Transportforstyrrelser kan imidlertid forekomme her, herunder fx Gilbert-Meulengracht-syndrom, Rotorsyndrom eller Dubin-Johnson-syndrom.
Forstyrrelser i biotransformationen kan også forekomme hos premature eller nyfødte babyer. Leverens glukuronideringskapacitet er endnu ikke tilstrækkeligt udviklet, så lægemidler eller bilirubin kun kan omdannes tilstrækkeligt og udskilles. Visse leversygdomme, såsom cirrhose eller hepatitis, kan også forringe aktiviteten af biotransformationsenzymerne. I de fleste tilfælde påvirkes fase I-reaktionerne derefter mere end reaktionerne i fase II. Også her konverteres og udskilles lægemidler langsommere, hvilket forlænger deres halveringstid, hvilket også bør tages i betragtning terapeutisk.
