Come biotrasformazione è un processo del metabolismo in cui le sostanze che non possono essere escrete vengono convertite in prodotti escretibili con l'aiuto di processi chimici.
Cos'è la biotrasformazione?
Durante la biotrasformazione, le sostanze lipofile vengono convertite in sostanze più idrofile. La trasformazione successivamente consente l'eliminazione.
Le reazioni necessarie per la biotrasformazione avvengono prevalentemente nel fegato. Nel complesso, una biotrasformazione consiste di due fasi differenti.
Funzione e compito
Nell'organismo umano, nel corso del metabolismo fisiologico, si accumulano ripetutamente sostanze che non possono essere escrete nelle feci o nelle urine. Queste sostanze sono molto spesso lipofile (ad esempio ormoni steroidei e pigmenti biliari), il che significa che non sono o sono solo molto scarsamente solubili in acqua. Inoltre, il corpo assorbe anche sostanze estranee o sostanze sintetizzate come farmaci o droghe con il cibo. Se queste sostanze si accumulassero nel corpo, sarebbe fatale. Pertanto, è necessario convertirlo in una forma espellibile. Questo processo è noto come biotrasformazione.
La biotrasformazione consiste in due diverse fasi: Le reazioni di Fase I inseriscono gruppi funzionali in sostanze estranee o metaboliti con l'aiuto dell'enzima citocromo P450 della proteina eme. A causa dell'elevato numero di tossine, c'è anche un gran numero di CYP 450. Un enzima è in grado di convertire molte sostanze. Nella prima fase le tossine vengono neutralizzate e poi scomposte in piccole molecole.
Nella fase successiva, questi vengono poi resi solubili in acqua e possono essere escreti attraverso il respiro, l'urina o la secrezione di sudore. Nella seconda fase, i prodotti intermedi o le sostanze estranee della fase I vengono combinati con sostanze idrosolubili. Questo può aumentare la loro solubilità in acqua. Inoltre, i prodotti di reazione vengono disintossicati ed escreti.
Dopo la fase II, i processi di trasporto avvengono attraverso il sistema linfatico, la circolazione sanguigna e le proteine di trasporto, sebbene in alcuni casi non vi sia metabolismo. Inoltre, si verificano varie reazioni come la scomposizione di GSS6 / GSH in glucomato, cisteina o N-acetilcisteina.
Il trasporto della membrana viene effettuato con l'ausilio di speciali trasportatori, come le proteine legate alla resistenza multipla. I prodotti che emergono nella fase II sono chiamati coniugati. Queste sostanze biologicamente attive o tossiche non sono specificamente riconosciute come tali dall'organismo. Piuttosto, il processo è dovuto agli enzimi, che hanno una specificità di substrato molto bassa. Ciò provoca reazioni in un intero gruppo di sostanze.
Malattie e disturbi
Tuttavia, il processo di biotrasformazione comporta anche dei rischi. In questo modo, una sostanza innocua può anche essere convertita in una tossina. Un esempio potrebbe essere l'aflatossina B1, che proviene dal cosiddetto Aspergillus flavus, che si trova in pistacchi, arachidi o mais scarsamente conservati. La molecola prodotta dal fungo è inizialmente inattiva e raggiunge il fegato con il cibo. Lì viene trasformato dall'enzima citocromo P450 in un metabolita che ha un effetto cancerogeno.
Se un metabolita tossico deriva da una sostanza attraverso la biotrasformazione, questo processo è chiamato avvelenamento. Un altro esempio di ciò è il metanolo, che di solito non è tossico. Tuttavia, quando viene scomposto, si trasforma in formaldeide o acido formico.
La morfina produce ciò che è noto come morfina-6-glucuronide nel fegato, che ha un effetto ancora più forte della morfina. Questi effetti di conversione sono anche chiamati effetti di primo passaggio.
Il processo influisce anche sui farmaci. A causa del metabolismo, questi perdono la loro attività e vengono estratti dal sangue della vena porta dal fegato. Tuttavia, la tossicità può anche derivare qui, un esempio della quale sarebbe il metabolismo del paracetamolo e dell'alcol. Poiché la degradazione dell'alcol e di alcuni farmaci avviene tramite lo stesso sistema microsomiale di ossidazione dell'etanolo, gli effetti dei farmaci in combinazione con l'alcol possono essere potenziati.
I disturbi della biotrasformazione si verificano a tre diversi livelli:
- a causa di una maggiore o ridotta attività dei cosiddetti enzimi microsomiali (principalmente nella fase I)
- a causa di disturbi dell'escrezione biliare
- a causa del ridotto assorbimento degli xenobiotici nelle cellule del fegato.
Il processo di conversione delle sostanze lipofile in sostanze idrofile viene utilizzato anche nelle molecole del corpo come la bilirubina o gli ormoni steroidei. Questo li inattiva e successivamente li espelle. In caso di insufficienza epatica cronica, tuttavia, gli estrogeni non possono essere inattivati o escreti, il che porta ad un accumulo nel corpo.
La bilirubina viene prodotta quando le porfirine vengono scomposte. In concentrazioni più elevate ha un effetto tossico e dovrebbe quindi essere eliminato dall'organismo. Tuttavia, qui possono verificarsi disturbi del trasporto, tra cui, ad esempio, la sindrome di Gilbert-Meulengracht, la sindrome di Rotor o la sindrome di Dubin-Johnson.
Disturbi della biotrasformazione possono verificarsi anche nei neonati prematuri o nei neonati. La capacità di glucuronidazione del fegato non è ancora sufficientemente sviluppata in modo che i farmaci o la bilirubina possano essere convertiti ed escreti solo in modo insufficiente. Alcune malattie del fegato come la cirrosi o l'epatite possono anche compromettere l'attività degli enzimi di biotrasformazione. Nella maggior parte dei casi, le reazioni di fase I sono quindi più colpite di quelle della fase 2. Anche qui i farmaci vengono convertiti ed escreti più lentamente, il che allunga la loro emivita, cosa che dovrebbe essere presa in considerazione anche dal punto di vista terapeutico.
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