Biotransformacija se nanaša na postopek presnove, pri katerem se snovi, ki jih ni mogoče izločiti, s kemičnimi postopki pretvorijo v produkte, ki se izločajo.
Kaj je biotransformacija?
Biotransformacija vključuje pretvorbo lipofilnih snovi v bolj hidrofilne snovi. Reakcije, potrebne za biotransformacijo, se pojavijo predvsem v jetra. Med biotransformacijo se lipofilne snovi spremenijo v bolj hidrofilne snovi. Transformacija nato omogoči izločanje. Reakcije, potrebne za biotransformacijo, se pojavljajo pretežno v jetra. Na splošno je biotransformacija sestavljena iz dveh ločenih faz.
Funkcija in naloga
V človeškem organizmu se snovi, ki jih ni mogoče izločiti z blatom ali urinom, večkrat kopičijo v času fiziološke presnove. Te snovi so zelo pogosto lipofilne (na primer steroid hormoni in žolč pigmenti), kar pomeni, da niso topni v voda, ali le z velikimi težavami. Nadalje telo absorbira tudi tuje snovi ali sintetizirane snovi, kot so zdravila oz droge s hrano. Če bi se te snovi kopičile v telesu, bi bilo to usodno. Zato jih je treba preoblikovati v obliko, ki se lahko izloči. Ta proces se imenuje biotransformacija. Biotransformacija je sestavljena iz dveh ločenih faz: reakcije faze I vstavijo funkcionalne skupine v tuje snovi ali presnovke s pomočjo hemskega proteina citokroma P450. Zaradi velikega števila toksinov obstaja tudi veliko število CYP 450, pri čemer en encim lahko preoblikuje številne snovi. V prvi fazi se toksini nevtralizirajo in nato razgradijo na majhne molekule. V naslednji fazi se nato izdelajo voda-topen in se izloča z izločanjem dihanja, urina ali znoja. V drugi fazi se vmesni proizvodi ali tujki iz faze I kombinirajo z vodatopne snovi. To lahko poveča njihovo topnost v vodi. Poleg tega se reakcijski produkti razstrupijo in izločijo. Po II. Fazi potekajo transportni procesi preko limfnega sistema, krvnega obtoka in transporta beljakovin, čeprav se v nekaterih primerih presnova tu ne pojavi. Poleg tega se pojavijo različne reakcije, kot je razgradnja GSS6 / GSH na glukomat, cisteina or N-acetilcistein. Prenos membrane se izvaja s pomočjo posebnih nosilcev, kot je na primer odpornost na več zdravil beljakovin. Produkti, ki nastanejo v fazi II, se imenujejo konjugati. Te biološko aktivne ali strupene snovi kot posebne niso prepoznane kot take. Namesto tega je postopek posledica encimi s precej nizko specifičnostjo substrata. Posledično pride do reakcij v celotni skupini snovi.
Bolezni in motnje
Vendar pa postopek biotransformacije vključuje tudi tveganja. Na primer, celo neškodljiva snov se lahko spremeni v toksin. Primer tega bi bil aflatoksin B1, ki prihaja iz glive, imenovane Aspergillus flavus, ki jo najdemo v slabo shranjenih pistacijah, arašidih ali koruza. Molekula, ki jo proizvaja gliva, je sprva neaktivna in vstopi v jetra s hrano. Tam ga encim citokrom P450 spremeni v presnovek, ki ima rakotvorni učinek. Ko z biotransformacijo iz snovi nastane toksični presnovek, je ta postopek znan kot toksifikacija. Drug primer je metanol, ki običajno ni strupen. Vendar se spremeni v formaldehid or mravljinčna kislina z razgradnjo. Morfin se v jetrih spremeni v tako imenovani morfij-6-glukuronid, ki ima še močnejši učinek kot morfij. Učinke preobrazbe Eise imenujemo tudi učinki prvega prehoda. Proces ima tudi vpliv na droge. Zaradi metabolizma ti izgubijo aktivnost in se izločijo s portala kri po jetrih. Posledica pa je lahko tudi toksičnost, katere primer je presnova paracetamol in alkohol. Od razčlenitve alkohol in nekateri droge se pojavi preko istega mikrosomalnega Etanol-oksidacijski sistem, učinki zdravil v kombinaciji z alkohol se lahko potencira. Motnje v biotransformaciji se pojavljajo na treh različnih ravneh:
- S povečano ali zmanjšano aktivnostjo tako imenovanega mikrosomalnega encimi (predvsem v fazi I).
- Zaradi motenj v izločanju žolča.
- Zaradi zmanjšanega vnosa ksenobiotikov v celice jeter.
Za endogene se uporablja tudi postopek pretvorbe lipofilnih snovi v hidrofilne snovi molekule kot bilirubin ali steroid hormoni. Posledično se te inaktivirajo in nato izločijo. Pri kronični jetrni insuficienci pa estrogeni ne moremo inaktivirati ali izločiti, kar povzroči kopičenje v telesu. Bilirubin nastane med razgradnjo porfirinov. V višjih koncentracijah ima toksičen učinek, zato ga mora organizem izločiti. Lahko pa se pojavijo motnje prevoza, med katerimi so na primer Gilbert-Meulengrachtov sindrom, Rotorjev sindrom ali Dubin-Johnsonov sindrom. Motnje biotransformacije pa se lahko pojavijo tudi pri nedonošenčkih ali novorojenčkih. The glukuronidacija sposobnost jeter v njih še ni dovolj razvita, tako da zdravila oz bilirubin se lahko le neustrezno pretvori in izloči. Pri nekaterih jetrnih boleznih, kot je ciroza oz hepatitis, aktivnost biotransformacije encimi lahko tudi oslabljeno. V večini primerov so reakcije faze I takrat bolj prizadete kot reakcije faze II. Tudi zdravila se v tem primeru presnavljajo in izločajo počasneje, s čimer se podaljša njihov razpolovni čas, kar je treba tudi terapevtsko upoštevati.
