Biotransformatie

Net zo Biotransformatie is een proces in de stofwisseling waarbij stoffen die niet kunnen worden uitgescheiden, met behulp van chemische processen worden omgezet in uitscheidbare producten.

Wat is de biotransformatie?

Tijdens biotransformatie worden lipofiele stoffen omgezet in meer hydrofiele stoffen. De reacties die nodig zijn voor biotransformatie vinden voornamelijk plaats in de lever.

Tijdens biotransformatie worden lipofiele stoffen omgezet in meer hydrofiele stoffen. De transformatie maakt vervolgens eliminatie mogelijk.

De reacties die nodig zijn voor biotransformatie vinden voornamelijk plaats in de lever. Over het algemeen bestaat een biotransformatie uit twee verschillende fasen.

Functie en taak

In het menselijk organisme hopen zich tijdens het fysiologische metabolisme herhaaldelijk stoffen op die niet kunnen worden uitgescheiden in de ontlasting of urine. Deze stoffen zijn vaak lipofiel (bijvoorbeeld steroïdhormonen en galpigmenten), wat betekent dat ze niet of slechts zeer slecht oplosbaar zijn in water. Bovendien neemt het lichaam ook lichaamsvreemde stoffen of gesynthetiseerde stoffen op, zoals medicijnen of medicijnen met voedsel. Als deze stoffen zich in het lichaam zouden ophopen, zou dit dodelijk zijn. Daarom is het nodig om het om te zetten in een uitscheidbare vorm. Dit proces staat bekend als biotransformatie.

De biotransformatie bestaat uit twee verschillende fasen: Fase I-reacties voegen functionele groepen toe aan vreemde stoffen of metabolieten met behulp van het heemeiwit cytochroom P450-enzym. Door het grote aantal gifstoffen is er ook een groot aantal CYP 450. Eén enzym kan veel stoffen omzetten. In de eerste fase worden gifstoffen geneutraliseerd en vervolgens afgebroken tot kleine moleculen.

In de volgende fase worden deze vervolgens in water oplosbaar gemaakt en kunnen ze via ademhaling, urine of zweet worden uitgescheiden. In de tweede fase worden de tussenproducten of vreemde stoffen uit fase I gecombineerd met in 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 bloedcirculatie en transporteiwitten, al is er in sommige gevallen geen metabolisme. Verder treden diverse reacties op zoals de afbraak van GSS6 / GSH tot glucomaat, cysteïne of N-acetylcysteïne.

Het membraantransport wordt uitgevoerd met behulp van speciale dragers, zoals de multiresistentie-gerelateerde eiwitten. De producten die in fase II ontstaan, 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, die een zeer lage substraatspecificiteit hebben. Dit veroorzaakt reacties in een hele groep stoffen.

Ziekten en aandoeningen

Het proces van biotransformatie brengt echter ook risico's met zich mee. Op deze manier kan ook een onschadelijke stof worden omgezet in een toxine. Een voorbeeld hiervan is aflatoxine B1, die afkomstig is van de zogenaamde Aspergillus flavus, die voorkomt in slecht bewaarde pistachenoten, pinda's of maïs. Het molecuul dat door de schimmel wordt aangemaakt, is aanvankelijk inactief en bereikt de lever met voedsel. Daar wordt het door het cytochroom P450-enzym omgezet in een metaboliet met een kankerverwekkende werking.

Als door biotransformatie een giftige metaboliet uit een stof ontstaat, wordt dit proces vergiftiging genoemd. Een ander voorbeeld hiervan is methanol, dat meestal niet giftig is. Wanneer het echter wordt afgebroken, wordt het omgezet in formaldehyde of mierenzuur.

Morfine maakt in de lever wat bekend staat als morfine-6-glucuronide, dat een nog sterker effect heeft dan morfine. Deze conversie-effecten worden ook wel first-pass-effecten genoemd.

Het proces heeft ook invloed op medicatie. Deze verliezen door de stofwisseling hun activiteit en worden door de lever uit het bloed van de poortader gehaald. Maar ook hier kan toxiciteit optreden, een voorbeeld hiervan is het metabolisme van paracetamol en alcohol. Omdat de afbraak van alcohol en sommige medicijnen plaatsvindt via hetzelfde microsomale ethanoloxiderende systeem, kunnen de effecten van medicijnen in combinatie met alcohol worden versterkt.

Stoornissen van biotransformatie komen voor op drie verschillende niveaus:

• als gevolg van verhoogde of verlaagde activiteit van zogenaamde microsomale enzymen (voornamelijk in fase I)
• vanwege aandoeningen van de uitscheiding via de gal
• vanwege verminderde opname van xenobiotica in de levercellen.

Het proces waarbij lipofiele stoffen worden omgezet in hydrofiele stoffen, wordt ook gebruikt in de lichaamseigen moleculen zoals bilirubine of steroïde hormonen. Hierdoor worden ze geïnactiveerd en vervolgens weer uitgescheiden. In het geval van chronisch leverfalen kunnen de oestrogenen echter niet worden geïnactiveerd of uitgescheiden, wat leidt tot een ophoping in het lichaam.

Bilirubine wordt geproduceerd wanneer porfyrines worden afgebroken. In hogere concentraties heeft het een toxische werking en moet het daarom uit het organisme worden verwijderd. Hier kunnen echter transportstoornissen optreden, waaronder bijvoorbeeld Gilbert-Meulengracht-syndroom, Rotor-syndroom of Dubin-Johnson-syndroom.

Stoornissen van de biotransformatie kunnen ook optreden bij premature of pasgeboren baby's. Het glucuronidatievermogen van de lever is nog niet voldoende ontwikkeld, zodat geneesmiddelen of bilirubine slechts onvoldoende kunnen worden omgezet en uitgescheiden. Bepaalde leverziekten, zoals cirrose of hepatitis, kunnen ook de activiteit van de biotransformatie-enzymen aantasten. In de meeste gevallen worden de reacties van fase I dan sterker beïnvloed dan die van fase 2. Ook hier worden geneesmiddelen langzamer omgezet en uitgescheiden, waardoor hun halfwaardetijd wordt verlengd, waarmee ook therapeutisch rekening moet worden gehouden.