8
Základy všeobecnej farmakológie obličkách a placente. Jeho hlavnou úlohou je odbúravanie histamínu a polyamínov, ako sú putrescín a spermidín. Nedostatočná aktivita alebo inhibícia DAO môže viesť k histamínovej intolerancii. Napriek tomu, že enzýmy uvedené v tejto časti prispievajú k oxidačným reakciám xenobiotík minoritne, je si potrebné uvedomiť, že mnohé z nich majú nezastupiteľnú úlohu v metabolizme endogénnych látok. V prípade, ak sú liečivá či iné xenobiotiká substrátmi týchto enzýmov, dochádza ku vzájomnej kompetícii s príslušným endogénnym substrátom o väzobné miesto, čo môže inhibovať metabolizmus danej látky. Týmto spôsobom môžu liečivá zasahovať do metabolizmu endogénnych látok a ovplyvňovať tak fyziologické procesy organizmu.
8.1.1.3 Reduktázy xenobiotík
Redukcia je dejom opačným ako oxidácia, a dochádza pri nej k strate atómu kyslíka alebo adícii dvoch atómov vodíka. Redukčné reakcie môžeme klasifikovať podľa funkčných skupín, na ktorých dochádza k redukcii. Ide o redukciu nitro, nitrózo a hydroxylamínových skupín, redukciu amínoxidov, redukciu aldehydov a ketónov, redukciu chinónov a sulfoxidov, redukciu peroxidov či redukčnú dehalogenáciu. Najvýznamnejšou úlohou redukčných reakcií však predstavuje redukcia karbonylových skupín aldehydov a ketónov. Na týchto reakciách sa najväčšou mierou podieľajú dve veľké nadrodiny enzýmov, a to aldo-ketoreduktázy a dehydrogenázy/reduktázy s krátkym reťazcom. Aldo-ketoreduktázy predstavujú rodinu cytozolických oxidoreduktáz, ktoré sa vyskytujú v takmer všetkých živých organizmoch. Sú tkanivovo špecificky distribuované a za využitia NADPH ako kofaktora redukujú aldehydy a ketóny na primárne a sekundárne alkoholy. Ich substrátová selektivita je relatívne nízka a podieľajú sa na metabolizme endogénnych látok a taktiež xenobiotík, ako je haloperidol alebo naltrexón. Dehydrogenázy/reduktázy s krátkym reťazcom sú najrozsiahlejšou skupinou enzýmov, ktoré sa podieľajú na redukcii endogénnych a exogénnych látok. Enzýmy z tejto nadrodiny boli identifikované vo všetkých živých organizmoch. U ľudí sú najvýznamnejšie a dobre preštudované tri NADPH-dependentné karbonylreduktázy, a to karbonylreduktáza 1, 3 a 4, ktoré zabezpečujú redukciu aldehydov, ketónov a chinónov v štruktúrach steroidov, prostaglandínov, alifatických alkoholov či xenobiotík, ako je doxorubicín alebo warfarín.
8.1.1.4 Hydrolázy xenobiotík
Hydrolázy sú enzýmy katalyzujúce hydrolytické reakcie endogénnych látok, ako aj xenobiotík. Hydrolýza je rozkladná reakcia, kde za účasti vody dochádza k štiepeniu väzby. Mechanizmus hydrolytickej reakcie popisuje nasledujúca rovnica: [8.2] Enzýmovej hydrolýze sa podrobujú hlavne estery, tioestery, epoxidy, glykozidy, amidy, peptidy či nukleové kyseliny. Z pohľadu biotransformácie liečiv sú najdôležitejšie hydrolytické enzýmy zo skupiny esteráz. Tie katalyzujú rozštiepenie esterovej väzby za vzniku príslušnej karboxylovej kyseliny a alkoholu. Esterázy sa podieľajú ako na biotransofrmácii xenobiotík na neaktívne metabolity, tak aj na aktivácii proliečiv. Zavedením esterovej skupiny dochádza k zvýšeniu lipofility molekuly a mnohokrát k zlepšeniu absorpcie. Následnou hydrolýzou dochádza k aktivácii na účinný meta98
Ukázka elektronické knihy, UID: KOS505456
Metabolizmus liečiv
8
bolit, ako je to v prípade enalaprilu a jeho aktívneho metabolitu enalaprilátu. K esterázam patrí acetylcholínesteráza, ktorá je exprimovaná predovšetkým v nervových a svalových bunkách. Jej hlavnou funkciou je hydrolýza neurotransmitera acetylcholínu, čím je ukončená jeho aktivita. Z pohľadu biotransformácie xenobiotík má veľký význam butyrylcholínesteráza (nazývaná aj pseudocholínesteráza), ktorá sa nachádza predominantne v krvi, resp. krvnej plazme, no taktiež je exprimovaná v pečeni, obličkách či sliznici čreva. Substrátová selektivita butyrylcholínesterázy je v porovnaní s acetylcholínesterázou oveľa širšia a hydrolyzuje ako acetylcholín a jeho štruktúrne deriváty (napríklad sukcinylcholín), tak aj mnohé iné „necholínové“ liečivá, ako je prokaín alebo atropín. Taktiež je dôležitá z pohľadu aktivácie proliečiv na ich aktívne metabolity, ako je to v prípade bambuterolu (aktívnym metabolitom je terbutalín) či metylprednizolón acetátu (aktívnym metabolitom je metylprednizolón). K ďalším významným hydrolytickým enzýmom patria paroxonázy, karboxyesterázy, peptidázy, amidázy či epoxidhydrolázy. Hydrolytické reakcie prebiehajúce v tenkom a hrubom čreve katalyzované bakteriálnymi enzýmami alebo enzýmami črevnej sliznice sú zodpovedné za enterohepatálnu cirkuláciu endogénnych látok a liečiv.
8.1.2
Druhá fáza biotransformácie
Počas druhej fázy biotransformácie dochádza k interakcii biotransformačného medziproduktu – metabolitu z prvej fázy s endogénnym konjugačným činidlom za vzniku konjugátu. Ako už bolo uvedené, v niektorých prípadoch nie je nevyhnutá reakcia prvej fázy metabolizmu a liečivo rovno podstupuje konjugačné reakcie, ako je to v prípade paracetamolu. Konjugačné reakcie sú katalyzované celým radom transferáz. Tento typ reakcií vyžaduje dodanie energie, a preto sa konjugačné činidlo musí aktivovať väzbou s makroergným kofaktorom. Konjugáciou liečiv a ich metabolitov dôjde k zvýšeniu ich polarity, čo významne zlepšuje ich elimináciu z organizmu. Taktiež dochádza k zníženiu biologickej aktivity, resp. toxicity. Výnimkou potvrdzujúcou toto pravidlo je glukuronidácia morfínu za vzniku morfín-6-glukuronidu, ktorý vykazuje vyššiu aktivitu ako samotný morfín. Medzi konjugačné činidlá patria hlavne kyselina glukurónová, kyselina sírová, kyselina octová, glutatión a v menšej miere aj aminokyseliny glycín a glutamín. Pre enzýmy zúčastňujúce sa druhej fázy biotransformácie platia podobné charakteristiky, ktoré sú pozorované aj pri enzýmoch prvej fázy. Ide o významný génový polymorfizmus a tiež enzýmovú indukciu, resp. inhibíciu, ktoré prispievajú k liekovým interakciám.
8.1.2.1 Glukuronidácia
Konjugačné reakcie s kyselinou glukurónovou patria k najvýznamnejším a najčastejším procesom druhej fázy biotransformácie xenobiotík. Reakcia je katalyzovaná enzýmami z rodiny UDP‑glukurononyltransferáz (UGT), ktoré sú lokalizované na membráne hladkého endoplazmatického retikula. Nadrodina UGT enzýmov je členená do jednotlivých rodín a podrodín na základe podobnosti v aminokyselinovej sekvencii. Pre biotransformáciu väčšiny xenobiotík u ľudí sú najdôležitejšie rodiny UGT1 a UGT2. Glukuronidácii podliehajú najmä substráty obsahujúce vo svojej molekule nukleofilný heteroatóm, ako je kyslík, dusík alebo síra. Ide o alkoholy, fenoly, karboxylové kyseliny tvoriace O-glukuronidy, amíny a amidy tvoriace N-glukuronidy a tioly tvoriace S-glukuronidy. Z konkrétnych liečiv patria medzi substráty UGT napríklad ibupro99
Ukázka elektronické knihy, UID: KOS505456
8
Základy všeobecnej farmakológie fén, paracetamol, ezetimib, buprenorfín, etinylestradiol, metabolit irinotekánu SN-38 či endogénny bilirubín. Aktivita UGT je takmer inaktívna v plode a po narodení jej katalytická aktivita narastá s vekom.
8.1.2.2 Sulfatácia
Sulfatácia je konjugačná reakcia, pri ktorej dochádza k adícii sulfátu, zvyšku kyseliny sírovej, z molekuly 3-fosfoadenozín-5-fosfosulfánu na molekulu liečiva, resp. jeho metabolitu. Táto reakcia je katalyzovaná cytozolickými enzýmami z rodiny sulfotransferáz (SULT). U ľudí sú tieto enzýmy členené do štyroch rodín – SULT1, SULT2, SULT4 a SULT6, ktoré sú exprimované hlavne v pečeni, obličkách, črevnej sliznici, a menej v mozgu a pľúcach. Najvýznamnejší genetický polymorfizmus bol pozorovaný pri enzýmoch z rodiny SULT1. Sulfatácii podliehajú najmä alkoholy, fenoly a amíny. Táto konjugačná reakcia je dôležitá pre metabolizmus celého radu endogénnych látok (steroidné hormóny, neurotransmitery s amino skupinou), ako aj xenobiotík (paracetamol, chloramfenikol, minoxidil a iné). Väčšina xenobiotík, ktoré podliehajú sulfatácii, je taktiež konjugovaná s kyselinou glukurónovou. Výsledný pomer medzi sulfátmi a glukuronidmi závisí významne od koncentrácie xenobiotika: pri nižšej koncentrácii substrátu prevažuje sulfatácia, pri vyššej glukuronidácia. Dôvodom je vyššia afinita, ale nižšia kapacita SULT v porovnaní s UGT.
8.1.2.3 Konjugácia s glutatiónom
Konjugácia s glutatiónom patrí k významným konjugačným reakciám, keďže sa podieľa na biotransformácii množstva endogénnych látok ako aj xenobiotík. Konjugačným činidlom je endogénny tripeptid glutatión, ktorý je v organizme syntetizovaný z glutamátu, cysteínu a glycínu. Samotný glutatión má dôležitú úlohu aj pri odstraňovaní reaktívnych foriem kyslíka, udržaní oxidoredukčného prostredia a stability membrány erytrocytov. Konjugácia s glutatiónom nevyžaduje predchádzajúcu aktiváciu a k tvorbe konjugátov môže dochádzať aj bez enzýmovej katalýzy, vtedy hovoríme o neenzýmovej konjugačnej reakcii. Reakcie však prebiehajú rýchlejšie a efektívnejšie za účasti glutatión-S-transferáz (GST), ktoré reakciu katalyzujú a urýchľujú. Ide o rozsiahlu nadrodinu enzýmov, ktoré sú lokalizované cytozolicky, mitochondriálne alebo mikrozomálne. GST katalyzujú predovšetkým konjugáciu glutatiónu so substrátmi, ktoré vo svojej štruktúre obsahujú elektrofilné centrum. Takéto látky vykazujú potenciálne toxické vlastnosti, pretože sa viažu na nukleofily, ako sú proteíny alebo nukleové kyseliny, čím vedú k poškodeniu buniek. Medzi takéto látky patria epoxidy, nenasýtené ketóny, aryl a alkylhalogenidy, nitrozlúčeniny a izokyanáty. Z konkrétnych liečiv sa GST zúčastňujú na biotransformácii morfínu, simvastatínu, toxického metabolitu paracetamolu NAPQI, cyklofosfamidu či cisplatiny. Glutatiónové konjugáty sú z organizmu vylúčené žlčou alebo ďalej metabolizované na deriváty kyseliny merkapturovej.
8.1.2.4 Acetylácia
Acetylácia patrí medzi bežné konjugačné reakcie pre mnohé xenobiotiká obsahujúce aminoskupinu, ako sú alifatické amíny, arylamíny, aminokyseliny alebo sulfónamidy. Taktiež je typická pre metabolity vzniknuté N-dealkyláciu počas prvej fázy biotransformácie. Donorom acetylovej skupiny je acetylkoenzým A, a reakciu katalyzuje cytozolický enzým N-acetyltransferáza (NAT). NAT je exprimovaný v rôznych tkanivách, no jeho najvyššia aktivita je v pečeni a čreve. U ľudí boli identifikované dve izoformy 100
Ukázka elektronické knihy