A biotranszformációs lépések áttekintése

Átírás

1 A biotranszformációs lépések áttekintése gyógyszermolekula erősen lipofil lipofil poláros hidrofil metabolikusan stabil felhalmozódás (zsírszövet) I. fázis bioaktiváció vagy inaktiváció oxidáció, redukció, hidrolízis kiválasztás epével II. fázis poláros bioinaktiváció konjugáció hidrofil extracelluláris mobilizáció keringés vérplazmával kiválasztás vizelettel

2 A biotranszformációs lépések áttekintése gyógyszermolekula erősen lipofil lipofil poláros hidrofil metabolikusan stabil felhalmozódás (zsírszövet) I. fázis bioaktiváció vagy inaktiváció oxidáció, redukció, hidrolízis kiválasztás epével II. fázis poláros bioinaktiváció konjugáció hidrofil extracelluláris mobilizáció keringés vérplazmával kiválasztás vizelettel

3 A biotranszformáció II fázisának reakciói I. Konjugációs reakciók Exogén szubsztrát funkciós csoportja Kofaktor Enzim A reakció helye Glükuronsavas konjugáció -H, -CH, -H 2, -H, -SH, -CH UDPGA Glükuronil transzferáz (GT) Sima endoplazmás retikulum Szulfát konjugáció aromás-h/h 2 -CH PAPS Szulfotranszferáz Citoszol Glicin konjugáció aromás-h 2, -CH KoenzimA Glicin Aminosavaciltranszferáz Mitokondrium Acetilálás aromás/alifás-h 2, Acetil koenzima -, -acetil hidrazinok, -S 2, H 2 transzferáz Citoszol (van mikroszómális is) Metilálás aromás-h, H 2, H Adenozil-S- Metiltranszferáz Citoszol -SH metionin (van mikroszómális is) Glutation konjugáció epoxid, szerves haloid Redukált glutation Glutation transzferáz Citoszol (van mikroszómális is) II. em konjugációs reakciók enzimjei: epoxid hidrolázok, glioxalázok, karboxilészterázok

4 A kevert funkciójú oxidáz rendszer elhelyezkedése a sima endoplazmás retikulumban kofaktorok xenobiotikum fp1, fp2: flavoproteinek b5: citokróm b 5

5 A glükuronsav uridin difoszfát szintézise (nagy energiatartalmú molekula) pirofoszforiláz glükóz-1-p + UTP UDP-glükóz glikogén + PPi UDP-glükóz AD + dehidrogenáz ADH + H + UDP-glükuronsav CH H H H UDP

6 A fenol glükuronsavas konjugációja H H + H CH H H P H P H CH 2 H H CH H H H + UDP

7 A glükuronsavas konjugáció jellemzői Gyors (endoplazmatikus retikulumban, MF komplexhez kapcsolódva) Gyakori (a gyógyszer molekulák jelentős részénél végbemegy) em mutat telítődést Egy gyógyszer molekulára több glükuronid csoport is kerülhet (több poláros csoport esetén) H csoporton, vagy H 2 csoporton (-glükuronid)

8 Morfin glükuronidjai Morfin-6-glükuronid- hatékonyabb, mint az eredeti molekula Morfin-3-glükuronid-hatástalan

9 A fenol átalakulása fenilszulfáttá S ATP APS + ATP szulfuriláz APS foszfokináz APS + PPi (pirofoszfát) (adenozin-foszfoszulfát, pirofoszfát) PAPS + ADP (foszfo-adenozin-foszfo-szulfát) H 2 H P + CH 3 S 2 - S 3 H + PAP P - H -

10 Szulfát konjugáció jellemzői Bizonyos szubsztrát-specificitás (fenolok, alkoholok, szteroidok) Az exogén szubsztrátok poláros csoportjai: aromás H, aromás amin, szerves sav Telíthető (a szulfát készlet véges) A 2. leggyakoribb II.fázis reakció Általában a citoszolban zajlik A szulfotranszferáz enzimnek (ST) sok izozimje van

11 Aminosav konjugáció Leggyakrabban glicin konjugáció, de előfordul más aminosavval történő konjugáció is em az endogén szubsztrát (glicin) hanem a kofaktor koenzima kerül aktivált állapotba Mitokondriumokban zajlik (Aminosav aciltranszferázok)

12 Acetilálás Funkciós csoportok: alifás, aromás aminok, amidok, hidrazinok, szulfamidok Enzimek:-acetil transzferáz, -acetil transzferáz A reakció helyszíne: citoszol

13 Metilálás Funkciós csoportok: hidroxil, amino csoport Kofaktor:adenozil-S-metionin (nagy energiájú metil donor) Enzimek: metil-transzferázok A reakció helyszíne: citoszol, endoplazmás retikulum

14 Glutation konjugáció glutation: tripeptid, gamma-glutamilciszteinil-glicin, GS Veszélyes molekulákat alakít át merkaptúrsavvá (kevés gyógyszermolekula konjugálódik glutationnal)

15 Glutation konjugáció: Cl SG Cl Cl GSH 2 3,4-dikloro-nitrobenzol 2 GS = glutation csoport Br GSH H SG bróm-ciklohexán ciklohexén

16 Epoxid átalakulása merkaptursavvá glutation konjugációval ADPH [] H H GSH H SG H H H H H S CH 2 CH H H H + - H 2 S CH 2 CH

17 A II. fázis nem konjugációs reakciói Epoxid hidrolázok Glioxalázok Karboxilészterázok által katalizált reakciók

18 Epoxidok eliminációja epoxid hidroláz enzim segítségével Pl. Brómbenzolból brómbenzol 3,4 epoxid jön létre (I.fázis), ami epoxid hidroláz enzim segítségével brómbenzol 3,4 hidrodiollá alakul. A reakció első lépéseként az enzim aktivál (deprotonál) egy vízmolekulát.

19 A biotranszformáció II. fázisa Általában bioinaktivációt jelent Kivételes esetben aktiváció is történhet: elekrofil gyökök keletkezhetnek.

20 Karbónium és nitrénium ion képződése benzilalkohol és hidroxámsav szulfátkonjugátumából benzil-alkohol H S 3 - R 3 CH S4 2- R 3 karbónium ion R - + :u- R H R + H 2 H H H u H u hidroxámsav R 2 R 2 S R 3 + S4 2- R 3 nitrénium ion

21 Thiiránium ion keletkezése dibróm etán glutationos konjugációja után GSH Br CH 2 CH 2 GSH - transzferáz Br CH 2 CH 2 H 2 C S + CH 2 Br GS G

22 Aromás aminok inaktivációja a májban és reaktivációja a hugyhólyagban MÁJ H glükuronid H 2 H H UDPGA Hugyhólyag glükuronid H H H+ H elektrofil, reaktiv intermedier glükuronsav

23 Tiol képződése cisztein glutation konjugátumából H H R S - -liáz R SH R S H H H 3 + -acetilezés R S - H 2 glutation konjugátum ( -Glu - Cys - Gly) H Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl SH R R - SH

24 Egy molekula metabolizmusának vizsgálata Rádioaktív jelöléssel ellátott molekulával végzett in vivo állatkísérletek In vitro kísérletek

25 A dimethachlor metabolikus átalakulása (18 azonosított metabolit) CH 2 -CH 2 -- C-CH 2 Cl CGA Glutathione Pathway CH 2 -CH 2 -- C-CH 2 -S-Cys-Glu MET 4G Glutathione Pathway H C-CH 2 -S-CH 2 -CH MET 11U CH H-C- CH 2 -CH 2 H C-CH 2 Cl MET 3U / MET 5U* = MET 5G* = MET 6G* = MET 7G* = MET 8G* CH 2 H CH 2 -CH 2 -- C-CH 2 Cl MET 9U* = MET 9G* CH 2 -CH 2 -- C-CH 2 H Glutathione Pathway postulated intermediate CH 2 -CH 2 -- CH C-CH 2 -S-CH 2 -CH MET 2G = MET 3G H 2 CH 2 -CH 2 H CH C-CH 2 -S-CH 2 -CH H-C- MET 6U = MET 8U CH 2 -CH C-CH 2 H MET 7U CH 2 -CH C- MET 10aG CH 2 H CH 2 -CH 2 H C-CH 2 Cl MET 16U** CH 2 -CH 2 -- CH C-CH 2 -S-CH 2 -CH MET 4U = MET 1G H-C- CH 2 -CH 2 H C-CH 2 -S- MET 2U / MET 10dG* CH 2 -CH 2 C-CH 2 H MET 1U Glutathione Pathway CH 2 H CH 2 -CH 2 H C-CH 2 -S-CH 2 -CH CH CH 2 H CH 2 -CH 2 H C- oxalic acid derivatives H-C- CH 2 -CH 2 -- C-CH 2 -S- CH 2 -CH 2 H C-CH 2 -S- MET 18U / MET 10cG* MET 14U = MET 15U MET 17U MET 13U CH 2 -CH 2 H C-CH 2 -S 2 - MET 10U / MET 12U* Cys: cysteine Glu: glutamic acid * excreted as glucuronic acid derivative ** excreted as hydroxymethyl-glucuronic acid conjugate

26 Faj A biotranszformációt befolyásoló tényezők Fajon belüli genetikai különbségek Életkor Élettani állapot Külső tényezők (egyéb gyógyszerek, élelmiszerek, élvezeti cikkek)

27 A fenol glükuronsavas és szulfátos konjugációjának aránya néhány fajnál Glükuronid konjugáció (%) Szulfát konjugáció (%) Macska 0 87 Ember Patkány yúl Disznó 100 0

28 Amfetamin biotranszformációja nyúl, patkány tengerimalac és kutya esetében nyúl tengerimalac tengerimalac nyúl H konjugátumok H 2 patkány konjugátumok kutya H H konjugált fenolok H 2

29 A biotranszformáció I. fázisának reakciói az életkor függvényében

30 Születés előtti hatások A thalidomid története 1953 szintézis, Chemie Grünenthal forgalmazás kezdete

31 Thalidomide S: nyugtató hatású R: torzkeltő (teratogén)

32 Thalidomide babies

33

34 A tragédia okai Faji különbségek egér: Szuperoxid keletkezés glutation- konjugáció ember: Szuperoxid keletkezés glutation- konjugáció Életkor okozta különbségek a magzat metabolizáló képessége kialakulatlan (hiányzik)

35 éhány példa a biotranszformációs folyamatokat befolyásoló külső tényezőkre Környezeti tényezők Inszekticidek, herbicidek, nehézfémek, ipari szennyező anyagok Étrendi tényezők Indolok, dohánytermékek, marihuána termékek, alkoholfogyasztás, pirolízis termékek, a táplálék egyes alkotórészei (nyomelemek, ásványi anyagok, vitaminok, fehérjék, lipidek, szénhidrátok

36 efron éhány bifenil molekulasúlya és kiválasztási útja patkányban Kiválasztás útja (%) Anyag Molekulatömeg Vese Fécesz Bifenil monoklórbifenil ,4 -diklórbifenil ,4,5,2,5 -pentaklórbifenil ,3,6,2,3,6 -hexaklórbifenil Referencia: H. B. Mattheus in: Introduction to Biochemical Toxicology (1960)

37 Enterohepatikus körforgás