Biotransformatsioon viitab ainevahetuse protsessile, mille käigus ained, mida ei saa eritada, muudetakse keemiliste protsesside abil eritatavateks toodeteks.
Mis on biotransformatsioon?
Biotransformatsioon hõlmab lipofiilsete ainete muundamist rohkem hüdrofiilseteks aineteks. Biotransformatsiooniks vajalikud reaktsioonid toimuvad peamiselt maks. Biotransformatsiooni käigus muundatakse lipofiilsed ained hüdrofiilsemateks aineteks. Teisendamine võimaldab seejärel eritumist. Biotransformatsiooniks vajalikud reaktsioonid esinevad valdavalt maks. Üldiselt koosneb biotransformatsioon kahest erinevast faasist.
Funktsioon ja ülesanne
Inimorganismis akumuleeruvad füsioloogilise ainevahetuse käigus korduvalt ained, mida ei saa väljaheite ega uriiniga eritada. Need ained on väga sageli lipofiilsed (näiteks steroidid) hormoonid ja sapi pigmendid), mis tähendab, et need ei lahustu vesivõi ainult suurte raskustega. Lisaks imab keha ka võõrkehasid või sünteesitud aineid, näiteks ravimeid või ravimid toiduga. Kui need ained peaksid organismi kogunema, oleks see surmav. Seepärast on vaja need muuta erituvasse vormi. Seda protsessi nimetatakse biotransformatsiooniks. Biotransformatsioon koosneb kahest erinevast faasist: I faasi reaktsioonid lisavad heemvalgu tsütokroom P450 ensüümi abil funktsionaalrühmad võõrastesse ainetesse või metaboliitidesse. Suure hulga toksiinide tõttu on ka suur arv CYP 450, kusjuures üks ensüüm suudab muuta palju aineid. Esimeses faasis toksiinid neutraliseeritakse ja jaotatakse seejärel väikesteks molekulid. Järgmises etapis need siis tehakse vesi- lahustuv ja eritub hinge, uriini või higi kaudu. Teises faasis ühendatakse I faasi vahesaadused või võõrkehad vesi-lahustuvad ained. See võib suurendada nende vees lahustuvust. Lisaks detoksifitseeritakse ja eritatakse reaktsioonisaadused. Pärast II faasi toimuvad transpordiprotsessid lümfisüsteemi, vereringe ja transpordi kaudu valgud, ehkki mõnel juhul ainevahetust siin ei toimu. Lisaks tekivad erinevad reaktsioonid, näiteks GSS6 / GSH lagunemine glükomatiks, tsüsteiin or N-atsetüültsüsteiin. Membraanide transport toimub spetsiaalsete kandurite abil, näiteks mitmetele ravimitele resistentsusega seotud valgud. II faasis moodustunud saadusi nimetatakse konjugaatideks. Organism ei tunnusta neid bioloogiliselt aktiivseid ega toksilisi aineid konkreetselt. Pigem on protsess tingitud ensüümide millel on üsna madal substraadi spetsiifilisus. Selle tulemusena tekitatakse reaktsioonid terves ainerühmas.
Haigused ja häired
Kuid biotransformatsiooni protsess sisaldab ka riske. Näiteks võib ka kahjutu aine muutuda toksiiniks. Selle näiteks on aflatoksiin B1, mis pärineb seenest, mida nimetatakse Aspergillus flavus'ks ja mida leidub halvasti hoitud pistaatsiapähklites, maapähklites või mais. Seene poolt toodetud molekul on esialgu passiivne ja siseneb maks toiduga. Seal muudab see ensüüm tsütokroom P450 metaboliidiks, millel on kantserogeenne toime. Kui mürgine metaboliit moodustub ainest biotransformatsiooni teel, on see protsess tuntud mürgitusena. Teine näide on metanooli, mis pole tavaliselt mürgine. Kuid see muudetakse formaldehüüdi or sipelghape degradeerumise teel. Morfiin muundub maksas morfiin-6-glükuroniidiks, millel on morfiinist veelgi tugevam toime. Eise transformatsiooni efekte nimetatakse ka esimese passi efektideks. Protsess mõjutab ka ravimid. Ainevahetuse tõttu kaotavad need aktiivsuse ja eraldatakse portaalist veri maksa poolt. Siiski võib tekkida ka toksilisus, mille näiteks on metaboolne metabolism paratsetamool ja alkohol. Alates jaotusest alkohol ja mõned ravimid toimub sama mikrosoomi kaudu etanool-oksüdeeriv süsteem, ravimite toime koos alkohol saab potentseerida. Biotransformatsiooni häired esinevad kolmel erineval tasemel:
- Niinimetatud mikrosoomi aktiivsuse suurenemise või vähenemise tõttu ensüümide (peamiselt I etapis).
- Sapiga eritumise häirete tõttu.
- Ksenobiootikumide vähenenud omastamise tõttu maksa rakkudesse.
Lipofiilsete ainete hüdrofiilseteks aineteks muutmise protsessi kasutatakse ka endogeensete ainete jaoks molekulid nagu bilirubiin või steroid hormoonid. Selle tulemusena need inaktiveeritakse ja seejärel erituvad. Kroonilise maksapuudulikkuse korral on östrogeenid ei saa inaktiveerida ega eritada, mille tulemuseks on organismi akumuleerumine. Bilirubin moodustub porfüriinide lagunemisel. Suuremates kontsentratsioonides on sellel toksiline toime ja organism peaks selle seetõttu elimineerima. Siiski võivad tekkida transpordihäired, sealhulgas näiteks Gilbert-Meulengrachti sündroom, Rotori sündroom või Dubin-Johnsoni sündroom. Kuid biotransformatsioonihäired võivad ilmneda ka enneaegsetel või vastsündinutel. The glükuroniseerimine maksa võimekus pole neil veel piisavalt arenenud, nii et ravimid või bilirubiin saab ainult ebapiisavalt muundada ja eritada. Teatud maksahaiguste, näiteks tsirroosi või hepatiidi, biotransformatsiooni aktiivsus ensüümide võivad olla ka kahjustatud. Enamikul juhtudel mõjutavad I faasi reaktsioone rohkem kui II faasi reaktsioone. Ravimid metaboliseeruvad ja erituvad ka sel juhul aeglasemalt, pikendades seeläbi nende poolväärtusaega, mida tuleks ka terapeutiliselt arvestada.
