Biotransformatie verwijst naar een proces in het metabolisme waarbij stoffen die niet kunnen worden uitgescheiden, door chemische processen worden omgezet in excreteerbare producten.
Wat is biotransformatie?
Biotransformatie omvat de omzetting van lipofiele stoffen in meer hydrofiele stoffen. De reacties die nodig zijn voor biotransformatie komen voornamelijk voor in de lever Tijdens de biotransformatie worden lipofiele stoffen omgezet in meer hydrofiele stoffen. De transformatie maakt vervolgens uitscheiding mogelijk. De reacties die nodig zijn voor biotransformatie komen voornamelijk voor in de lever Over het algemeen bestaat een biotransformatie uit twee verschillende fasen.
Functie en taak
In het menselijk organisme hopen stoffen die niet via de ontlasting of urine kunnen worden uitgescheiden zich herhaaldelijk op tijdens het fysiologische metabolisme. Deze stoffen zijn vaak lipofiel (bijvoorbeeld steroïde hormonen en gal pigmenten), wat betekent dat ze niet oplosbaar zijn in water, of slechts met grote moeite. Bovendien absorbeert het lichaam ook vreemde stoffen of gesynthetiseerde stoffen zoals medicijnen of drugs met voedsel. Als deze stoffen zich in het lichaam zouden ophopen, zou dit dodelijk zijn. Daarom is het nodig om ze om te zetten in een vorm die kan worden uitgescheiden. Dit proces wordt biotransformatie genoemd. Biotransformatie bestaat uit twee verschillende fasen: Fase I-reacties voegen functionele groepen toe aan vreemde stoffen of metabolieten, met behulp van het heem-eiwit cytochroom P450-enzym. Door het grote aantal gifstoffen is er ook een groot aantal CYP 450, waarbij één enzym veel stoffen kan omzetten. In de eerste fase worden gifstoffen geneutraliseerd en vervolgens afgebroken tot kleine deeltjes moleculen In de volgende fase worden deze dan gemaakt water-oplosbaar en uitgescheiden via de ademhaling, urine of zweetsecretie. In de tweede fase worden de tussenproducten of vreemde stoffen uit fase I gecombineerd water-oplosbare stoffen. Dit kan hun oplosbaarheid in water vergroten. Bovendien worden de reactieproducten ontgift en uitgescheiden. Na fase II vinden transportprocessen plaats via het lymfestelsel, de bloedbaan en transport eiwitten, hoewel in sommige gevallen metabolisme hier niet voorkomt. Verder treden er verschillende reacties op, zoals de afbraak van GSS6 / GSH tot glucomaat, cysteïne or N-acetylcysteïne Het membraantransport wordt uitgevoerd met behulp van speciale dragers, zoals de multidrug-resistentie-gerelateerde eiwitten De producten die in fase II worden gevormd, worden conjugaten genoemd. Deze biologisch actieve of giftige stoffen worden door het lichaam niet specifiek als zodanig herkend. Het proces is eerder te wijten aan de enzymen met een vrij lage substraatspecificiteit. Als gevolg hiervan worden reacties geïnduceerd in een hele groep stoffen.
Ziekten en aandoeningen
Het proces van biotransformatie brengt echter ook risico's met zich mee. Zo kan zelfs een onschadelijke stof ook worden omgezet in een toxine. Een voorbeeld hiervan is aflatoxine B1, dat afkomstig is van een schimmel die bekend staat als Aspergillus flavus, die wordt aangetroffen in slecht bewaarde pistachenoten, pinda's of maïs Het molecuul dat door de schimmel wordt geproduceerd, is aanvankelijk inactief en komt in de lever met voedsel. Daar wordt het door het cytochroom P450-enzym omgezet in een metaboliet met een kankerverwekkende werking. Wanneer een giftige metaboliet wordt gevormd uit een stof door middel van biotransformatie, staat dit proces bekend als vergiftiging. Een ander voorbeeld is methanol, die normaal gesproken niet giftig is. Het wordt echter omgevormd tot formaldehyde or mierenzuur door afbraak. Morfine wordt in de lever omgezet in wat bekend staat als morfine-6-glucuronide, dat een nog krachtiger effect heeft dan morfine. Eise-transformatie-effecten worden ook wel first-pass-effecten genoemd. Het proces heeft ook invloed op drugs Door de stofwisseling verliezen deze activiteit en worden ze uit het portaal gehaald bloed door de lever. Er kan echter ook toxiciteit optreden, een voorbeeld hiervan is het metabolisme van paracetamol en alcohol Sinds het uiteenvallen van alcohol en sommige drugs vindt plaats via dezelfde microsomale ethanol-oxiderend systeem, de effecten van medicijnen in combinatie met alcohol kan worden versterkt. Verstoringen in biotransformatie treden op op drie verschillende niveaus:
- Door verhoogde of verminderde activiteit van zogenaamde microsomale enzymen (voornamelijk in fase I).
- Vanwege verstoringen in de uitscheiding via de gal.
- Door een verminderde opname van xenobiotica in de levercellen.
Het proces van het omzetten van lipofiele stoffen in hydrofiele stoffen wordt ook gebruikt voor endogene stoffen moleculen zoals bilirubine of steroïde hormonen Als gevolg hiervan worden deze geïnactiveerd en vervolgens uitgescheiden. Bij chronische leverinsufficiëntie oestrogenen kan niet worden geïnactiveerd of uitgescheiden, wat leidt tot ophoping in het lichaam. bilirubine wordt gevormd tijdens de afbraak van porfyrines. In hogere concentraties heeft het een toxische werking en moet het daarom door het organisme worden geëlimineerd. Er kunnen echter transportstoornissen optreden, waaronder bijvoorbeeld het Gilbert-Meulengracht-syndroom, het Rotor-syndroom of het Dubin-Johnson-syndroom. Biotransformatiestoornissen kunnen echter ook optreden bij premature of pasgeboren baby's. De glucuronidatie capaciteit van de lever is nog niet voldoende ontwikkeld in hen, zodat medicijnen of bilirubine kan alleen onvoldoende worden omgezet en uitgescheiden. Bij bepaalde leveraandoeningen zoals cirrose of hepatitis, de activiteit van de biotransformatie enzymen kan ook worden aangetast. In de meeste gevallen worden fase I-reacties meer beïnvloed dan fase II-reacties. Geneesmiddelen worden in dit geval ook langzamer gemetaboliseerd en uitgescheiden, waardoor hun halfwaardetijd wordt verlengd, waarmee ook therapeutisch rekening moet worden gehouden.
