Transcript Glutation konjugáció

A biotranszformációs lépések áttekintése
gyógyszermolekula
erősen lipofil
metabolikusan stabil
lipofil
poláros
felhalmozódás
(zsírszövet)
I. fázis
bioaktiváció vagy inaktiváció
oxidáció, redukció, hidrolízis
poláros
II. fázis bioinaktiváció
konjugáció
hidrofil
extracelluláris mobilizáció
keringés vérplazmával
kiválasztás epével
kiválasztás vizelettel
hidrofil
A biotranszformációs lépések áttekintése
gyógyszermolekula
erősen lipofil
metabolikusan stabil
lipofil
poláros
felhalmozódás
(zsírszövet)
I. fázis
bioaktiváció vagy inaktiváció
oxidáció, redukció, hidrolízis
poláros
II. fázis bioinaktiváció
konjugáció
hidrofil
extracelluláris mobilizáció
keringés vérplazmával
kiválasztás epével
kiválasztás vizelettel
hidrofil
A biotranszformáció II fázisának reakciói
I. Konjugációs
reakciók
Exogén szubsztrát
funkciós csoportja
Kofaktor
Enzim
A reakció helye
Glükuronsavas
konjugáció
-OH, -COOH, -NH2,
-NH, -SH, -CH
UDPGA
Glükuronil
transzferáz (GT)
Sima endoplazmás
retikulum
Szulfát
konjugáció
aromás-OH/NH2
-COOH
PAPS
Szulfotranszferáz
Citoszol
Glicin
konjugáció
aromás-NH2, -COOH
KoenzimA
Glicin
Aminosavaciltranszferáz
Mitokondrium
Acetilálás
aromás/alifás-NH2,
hidrazinok, -SO2, NH2
Acetil koenzimA
N-, O-acetil
transzferáz
Citoszol
(van mikroszómális is)
Metilálás
aromás-OH, NH2, NH
-SH
Adenozil-Smetionin
Metiltranszferáz
Citoszol
(van mikroszómális is)
Glutation
konjugáció
epoxid, szerves haloid
Redukált
glutation
Glutation
transzferáz
Citoszol
(van mikroszómális is)
II. Nem konjugációs reakciók enzimjei: epoxid hidrolázok, glioxalázok, karboxilészterázok
A kevert funkciójú oxidáz rendszer elhelyezkedése
a sima endoplazmás retikulumban
kofaktorok
xenobiotikum
fp1, fp2: flavoproteinek
b5:
citokróm b5
A glükuronsav uridin difoszfát szintézise
(nagy energiatartalmú molekula)
glükóz-1-P + UTP
pirofoszforiláz
UDP-glükóz
glikogén + PPi
UDP-glükóz
dehidrogenáz
NAD
+
NADH + H
UDP-glükuronsav
COOH
O
OH
HO
O
OH
UDP
+
A fenol glükuronsavas konjugációja
OH
COOH
OH
N
O
O
O
OH
+
O
P
O
P
O
CH2
OH
OH
OH
COOH
O
+
O
OH
OH
O
OH
OH
OH
N
UDP
OH
O
A glükuronsavas konjugáció jellemzői





Gyors (endoplazmatikus retikulumban, MFO
komplexhez kapcsolódva)
Gyakori (a gyógyszer molekulák jelentős részénél
végbemegy)
Nem mutat telítődést
Egy gyógyszer molekulára több glükuronid csoport
is kerülhet (több poláros csoport esetén)
OH csoporton, vagy NH2 csoporton (N-glükuronid)
Morfin glükuronidjai


Morfin-6-glükuronid- hatékonyabb, mint az
eredeti molekula
Morfin-3-glükuronid-hatástalan
A fenol átalakulása fenilszulfáttá
szulfuriláz
2-
SO4 + ATP
APS + PPi (pirofoszfát)
(adenozin-foszfoszulfát , pirofoszfát)
APS foszfokináz
APS + ATP
PAPS + ADP
(foszfo-adenozin-foszfo-szulfát)
NH2
N
O
-O 3S
O
-
+
P
OH
O
O
CH2
N
O
N
OSO 3H
-
+
+
O
O
HO
P
O
O
-
-
PAP
Szulfát konjugáció jellemzői






Bizonyos szubsztrát-specificitás (fenolok,
alkoholok, szteroidok)
Az exogén szubsztrátok poláros csoportjai:
aromás OH, aromás amin, szerves sav
Telíthető (a szulfát készlet véges)
A 2. leggyakoribb II.fázis reakció
Általában a citoszolban zajlik
A szulfotranszferáz enzimnek (ST) sok
izozimje van
Aminosav konjugáció



Leggyakrabban glicin konjugáció, de
előfordul más aminosavval történő
konjugáció is
Nem az endogén szubsztrát (glicin) hanem a
kofaktor koenzimA kerül aktivált állapotba
Mitokondriumokban zajlik (Aminosav aciltranszferázok)
Acetilálás



Funkciós csoportok: alifás, aromás aminok,
amidok, hidrazinok, szulfamidok
Enzimek:N-acetil transzferáz, O-acetil
transzferáz
A reakció helyszíne: citoszol
Metilálás




Funkciós csoportok: hidroxil, amino csoport
Kofaktor:adenozil-S-metionin (nagy energiájú
metil donor)
Enzimek: metil-transzferázok
A reakció helyszíne: citoszol, endoplazmás
retikulum
Glutation konjugáció


glutation: tripeptid, gamma-glutamilciszteinil-glicin, GS
Veszélyes molekulákat alakít át
merkaptúrsavvá (kevés gyógyszermolekula
konjugálódik glutationnal)
Glutation konjugáció:
merkaptursav képződése
Cl
SG
Cl
Cl
GSH
NO 2
GS = glutation csoport
NO 2
3,4-dikloro-nitrobenzol
OH
Br
O
SG
GSH
bróm-ciklohexán
ciklohexén
Epoxid átalakulása merkaptursavvá glutation
konjugációval
H
H
O
SG
H
NADPH
H
GSH
OH
[O]
O
O
NH
CH2
NH
CH3
CH2
S
COOH
H
S
+
H
H
OH
CH3
- H2O
COOH
A II. fázis nem konjugációs reakciói



Epoxid hidrolázok
Glioxalázok
Karboxilészterázok
által katalizált reakciók
Epoxidok eliminációja epoxid hidroláz
enzim segítségével

Pl. Brómbenzolból brómbenzol 3,4 epoxid jön
létre (I.fázis), ami epoxid hidroláz enzim
segítségével brómbenzol 3,4 hidrodiollá
alakul. A reakció első lépéseként az enzim
aktivál (deprotonál) egy vízmolekulát.



A biotranszformáció II. fázisa
Általában bioinaktivációt jelent
Kivételes esetben aktiváció is történhet:
elekrofil gyökök keletkezhetnek.
Karbónium és nitrénium ion képződése
benzilalkohol és hidroxámsav szulfátkonjugátumából
+
CH2
OSO 3-
OH
R3
benzil-alkohol
R3
O
O
+
R
NH
-
:Nu
+
R
OH
Nu
R2
R2
N
N
+
OSO 3-
+
R3
H2N
OH
karbónium ion
O
NH
Nu
hidroxámsav
SO4
-
R
OH
2-
+
R3
nitrénium ion
2-
SO4
Thiiránium ion keletkezése dibróm – etán
glutationos konjugációja után
GSH
Br
Br
CH2 CH2
Br
GSH - transzferáz
CH2 CH2
GS
H2C
+
S
G
CH2
Aromás aminok inaktivációja a májban és
reaktivációja a hugyhólyagban
MÁJ
NH2
H
glükuronid
N
N
OH
OH
UDPGA
Hugyhólyag
glükuronid
H
N
N
OH
OH
H+
glükuronsav
elektrofil, reaktiv intermedier
Tiol képződése cisztein glutation konjugátumából
O
O
NH
R
O
R
S
O
OH
S
O
-liáz
-
R
SH
NH
O
+
NH3
N-acetilezés
R
S
O
OH
NH
H2N
O
O
glutation konjugátum (-Glu - Cys - Gly)
CH3
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
R
Cl
Cl
R - SH
SH
-
Egy molekula metabolizmusának
vizsgálata


Rádioaktív jelöléssel ellátott molekulával
végzett in vivo állatkísérletek
In vitro kísérletek
A dimethachlor metabolikus
átalakulása (18 azonosított metabolit)
CH 3
CH 2 -CH 2 - O-CH 3
N
C O-CH 2 Cl
CH 3
CG A 17020
G lutathione
Pathway
CH 3
G lutathione
Pathway
CH 3
CH 3
CH 2 -CH 2 OH
CO O H
CH 2-CH 2 - O-CH 3
|
|
CH 3
M ET 4G
N
C O-CH 2 Cl
M ET 3U / M ET 5U* = M ET 5G * =
M ET 6G * = M ET 7G * = M ET 8G *
M ET 11U
CH 2 -CH 2 - O-CH 3
N
CH 3
CH 3
CH 3
CH 2 -CH 2 - O-CH 3
C O-CH 2 Cl
NH-C O-CH 3
C O-CH 2 -S-Cys - Glu
CH 2 OH
N
NH C O-CH 2 -S-CH 2 -CH
N
C O-CH 2 OH
CH 3
M ET 9U* = M ET 9G *
CH 3
G lutathione
Pathway
CH 3
CO O H
N
postulated interm ediate
CH 3
CH 3
CH 2 -CH 2 - O-CH 3
|
|
CH 3
NH-C O-CH 3
CH 3
M ET 7U
M ET 10aG
CH 3
CH 2 -C ONH 2
CH 2-CH 2 OH
CH 2 -CH 2- O-CH 3
N
N
N
C O-CH 2 OH
|
C O-CH 2 -S-CH 3
C O-CH 2-S-CH 2 -CH
|
CH 3
NH-C O-CH 3
C O-CH 2 Cl
CH 3
M ET 16U**
CH 3
CO O H
N
C O-CH 3
CH 3
M ET 6U = M ET 8U
CH 3
CH 2 -CH 2 OH
N
C O-CH 2 OH
C O-CH 2-S-CH 2 -CH
NH 2
M ET 2G = M ET 3G
CH 2 OH
CH 2 -C O OH
N
CO O H
N
|
CH 3
CH 2-C O OH
CH 2 -CH 2 OH
|
C O-CH 2 -S-CH 2 -CH
CH 3
CH 3
G lutathione
Pathway
CH 3
M ET 2U / M ET 10dG *
oxalic acid derivatives
CH 2 OH
CH 2 OH
CH 2 -CH 2 OH
CH 2-CH 2 OH
CO O H
N
M ET 1U
N
|
C O-CH 2 -S-CH 2 -CH
M ET 4U = M ET 1G
C O-CH 3
|
CH 3
CH 3
M ET 14U = M ET 15U
CH 2 -CH 2 OH
CH 3
N
CH 2-CH 2 - O-CH 3
CH 3
M ET 17U
M ET 18U / M ET 10cG *
C O-CH 2 -S O-CH 3
N
C O-CH 2 -S O-CH 3
NH-C O-CH 3
CH 3
CH 3
M ET 13U
Cys: cysteine
G lu: glutam ic acid
CH 3
CH 2 -CH 2 OH
N
M ET 10U / M ET 12U*
C O-CH 2-S O 2-CH 3
CH 3
* excreted as glucuronic acid derivative
** excreted as hydroxym ethyl-glucuronic acid conjugate
A biotranszformációt befolyásoló
tényezők





Faj
Fajon belüli genetikai különbségek
Életkor
Élettani állapot
Külső tényezők (egyéb gyógyszerek,
élelmiszerek, élvezeti cikkek)
A fenol glükuronsavas és szulfátos
konjugációjának aránya néhány fajnál
Glükuronid
konjugáció (%)
Szulfát
konjugáció (%)
Macska
0
87
Ember
23
71
Patkány
25
68
Nyúl
46
45
Disznó
100
0
Amfetamin biotranszformációja nyúl, patkány
tengerimalac és kutya esetében
konjugátumok
tengerimalac
nyúl
O
tengerimalac
CH3
NH2
CH3
OH
nyúl
O
konjugátumok
patkány
CH3
kutya
OH
OH
konjugált fenolok
CH3
NH2
A biotranszformáció I. fázisának reakciói az
életkor függvényében
Születés előtti hatások



A thalidomid története
1953 szintézis, Chemie Grünenthal
1957. forgalmazás kezdete
Thalidomide S: nyugtató hatású
R: torzkeltő (teratogén)
Thalidomide babies
A tragédia okai


Faji különbségek
Életkor okozta különbségek
Néhány példa a biotranszformációs folyamatokat
befolyásoló külső tényezőkre
Környezeti tényezők
Inszekticidek, herbicidek, nehézfémek, ipari
szennyező anyagok
Étrendi tényezők
Indolok, dohánytermékek, marihuána termékek,
alkoholfogyasztás, pirolízis termékek, a táplálék egyes
alkotórészei (nyomelemek, ásványi anyagok,
vitaminok, fehérjék, lipidek, szénhidrátok
Nefron
Néhány bifenil molekulasúlya
és kiválasztási útja patkányban
Kiválasztás útja (%)
Anyag
Molekulatömeg
Vese
Fécesz
Bifenil
154
80
20
4-monoklórbifenil
188
50
50
4,4’-diklórbifenil
223
34
66
2,4,5,2’,5’-pentaklórbifenil
326
11
89
2,3,6,2’,3’,6’-hexaklórbifenil
361
1
99
Referencia: H. B. Mattheus in: Introduction to Biochemical Toxicology (1960)
Enterohepatikus körforgás