Thuis
Contacten

    Hoofdpagina


Samenvatting Metabolisme en Toxicologie Esmee Castermans College 1 (23 feb)

Dovnload 277.62 Kb.

Samenvatting Metabolisme en Toxicologie Esmee Castermans College 1 (23 feb)



Pagina2/6
Datum13.11.2017
Grootte277.62 Kb.

Dovnload 277.62 Kb.
1   2   3   4   5   6

College 2 (24 feb)
Verdeling naar de hersenen:

  • Vooral lipofiele stoffen penetreren

  • Bloed-hersenbarrière (BBB)

    • Lage permeabiliteit van het capillair (want weinig/kleine poriën en gliacellen bedekken het basaalmembraan)

    • Transporters voor excretie (Pgp) (Let op, normaal zorgt Pgp voor absorptie!)

Transporters in de hersenen:

Influx van capillair endotheel naar het bloed door MDR, BCRP, MRP en OATP.

Efflux van het bloed naar het capillair endotheel door OATP.

Afgifte van het capillair endotheel aan de hersenen door OATP.

Opname vanuit de hersenen naar het capillair endotheel door OAT en OCTN.


Orgaan-specifieke ophoping door verschillen in:

  • vetgehalte

  • transporters

  • bindingseiwitten

In de lever is bijvoorbeeld veel ophoping.

De plaats van ophoping is niet altijd gelijk aan de plaats van de toxiciteit! DDT (bestrijdingsmiddel) hoopt zich bijvoorbeeld heel erg op in het vetweefsel. Hierdoor is de vrije concentratie in het plasma vrij laag en DDT wordt maar heel langzaam afgegeven. DDT is een neurotox, dus het is in de hersenen pas toxisch en dus niet op de plek waar het opgeslagen wordt.


Verdeling naar de foetus

  • Het bloed van de foetus en de moeder is slechts door 2 dunnen cellagen gescheiden.

  • Er zijn veel transporters voor endogene stoffen

  • Er is ophoping door metabolisme in de uterus  extra hoge blootstelling

  • De foetus wordt dus ook blootgesteld aan de toxische stoffen die de moeder binnen krijgt.

Transporters in de placenta:

Van foetaal bloed naar de cytotrophoblast door OAT.

Van cytotrophoblast naar foetaal bloed door MRP.

Van foetaal bloed naar syncytiotrophoblast door MRP, OAT, OCT en OATP.

Van syncytiotrophoblast naar maternaal bloed door BCRP, MDR en MRP.

Van maternaal bloed naar syncytiotrophoblast door OCTN en OATP.
Uitscheiding:


  • Nier (urine)

  • Lever (via gal naar de feces)

  • Long (uitademingslucht)

  • Darm (feces)

Door uitscheiding is er een verminderde blootstelling en dus verminderde toxiciteit, maar…



  • concentrering in gal  toxiciteit in de galwegen

  • galuitscheiding  Opnieuw blootstelling van de darm, dus darmtoxiciteit

  • metabolisme in de darm  darmschade

  • neerslag in de urine  nierschade

Door leeftijd/ziekte/verzadiging kan er een verandering plaatsvinden in de excretie. Oudere mensen hebben bijvoorbeeld een slechtere excretie!

Verminderde excretie  ophoping in het plasma  toxiciteit.


Nieruitscheiding

  • filtratie in de glomerulus

  • actieve secretie in de proximale tubulus

Terugwinning van stoffen door

  • actieve reabsorptie in de proximale tubulus

  • passieve reabsorptie in de hele tubulus

excretie = filtratie + secretie – reabsorptie


Leveruitscheiding:

  1. Aanvoer van het geneesmiddel met het bloed.

  2. Opname in de hepatocyten.

  3. Metabolisme van het geneesmiddel.

  4. Secretie van de metaboliet in de gal.

  5. Afgifte van de metaboliet aan het bloed.

  6. Eliminatie van de metaboliet door de nier.

  7. (of) Eliminatie van de metaboliet door de lever (het komt dan dus weer terug naar de lever!).

  8. Opname van de metaboliet door de hepatocyten.

  9. Secretie van de metaboliet in de gal.

Enterohepatische kringloop:

Stoffen worden met de gal uitgescheiden in de darm en vanuit de darm kunnen ze weer opgenomen worden in de lever. Hierdoor kan een stof heel lang rondcirculeren voordat het uitgescheiden wordt.
Toxicologie en leveruitscheiding:


  • Verzadiging van excretie-transporters. Dit kan leiden tot ophoping en toxiciteit in de hepatocyten (bijv. door galzouten).

  • Down-regulatie/remming van excretie-transporters. Dit kan leiden tot ophoping en toxiciteit in hepatocyten (bijv. door troglitazone).

  • Down-regulatie/remming van opname transporters. Dit kan leiden tot meer toxiciteit elders in het lichaam (bijv. door symvastatine)

  • Enterohepatische circulatie. Dit vergroot de blootstelling van het organisme (bijv. door diclofenac).

  • Galuitscheiding. Dit kan leiden tot toxiciteit in de darm (o.a. door bacteriële omzetting) (bijv. door diclofenac)


Longuitscheiding:

Secretie naar het bloed en excretie naar de uitademingslucht is afhankelijk van



  • Oplosbaarheid van een stof in het bloed

  • Vluchtigheid van die stof

  • Snelheid van de ventilatie

  • Perfusiesnelheid


Overige uitscheiding:

Deze vormen zijn kwantitatief niet erg belangrijk, maar toxicologisch wel!



  • Moedermelk  De moeder wordt iets minder blootgesteld aan het toxine, maar dit toxine krijgt de baby vervolgens binnen en dat kan heel schadelijk zijn.

  • Zweet  Heel weinig uitscheiding, maar het kan wel huidtoxiciteit veroorzaken.

  • Haren, nagels  Vrijwel geen blootstelling, maar het kan een indicatie geven van of iemand wel of niet aan een stof is blootgesteld.

Voorspelling van de toxicokinetiek:



  • Compartimenten modellen: Op basis van de analyse van de farmacokinetische gegevens van een bepaalde stof in vivo een model opstellen dat het gedrag van een farmacon beschrijft.

  • Mechanism-based PBTK modellen: Op basis van in vitro en in vivo gegevens over metabole enzymen, transporters en doorbloeding de kinetiek voorspellen. Hiervoor zijn dus geen in vivo gegevens bij mensen van het farmacon nodig.

Toxiciteit:

Het is een balans tussen de toxificatie en de detoxificatie en het is een balans tussen het effect (bijv. DNA schade) en de reparatie. (!)

Targets die stoffen in ons lichaam kunnen hebben:



  • Receptoren

  • Proteïnen, enzymen, transporters

  • Membraanlipiden

  • DNA/RNA

  • Ca2+ homeostase

  • Ionenkanalen

  • Mitochondriën

Schadelijke effecten:



  • Celdood

  • Farmacologische/fysiologische effecten

  • Genotoxiciteit (door DNA schade)

  • Carcinogeniteit

  • Reproductieve schade

  • Teratogeniteit

  • Neurotoxiciteit

  • Immunotoxiciteit, sensitisatie

  • Irritatie (huid en oog)


Neurotoxiciteit:

  • Schadelijk effect op het hele zenuwstelsel.

  • In de neuronen treden veranderingen op in de morfologie, fysiologie en functie.

  • Je kan het vrij moeilijk testen. Er zijn altijd verschillende testen nodig.

    • Gedragstesten bij dieren: bijv. reflexen, verandering in spontaan gedrag, verandering in de reactie op prikkels (pijn, zwemmen, etc.), geheugentest, leergedrag, etc.


Immunotoxiciteit:

  1. Toxische effecten door het immuunsysteem: een immunologische reactie op schade ergens in het lichaam, bijv. sensitisatie en hapteenvorming. Het lichaam gaat zijn eigen eiwitten aanvallen.

  2. Toxische effecten op het immuunsysteem zelf: toxisch effect op B of T lymfocyten, bijv. door immunosuppressiva en immunostimulantia.

Toxiciteitsstudies:

Het is belangrijk om bij toxische stoffen de blootstelling in te schatten en te weten wat de maximale mogelijke blootstelling is. Bij geneesmiddelen werkt dit iets anders, want je wil een zo groot mogelijk effect en zoekt hier de blootstelling bij. Veder kijk je bij welke blootstelling de bijwerkingen niet te groot zijn.
Er bestaan verschillende soorten testen om toxiciteit te bepalen.

Er is een acute test (24 uur), een short-term repeated/subacute test (1 maand), een sub-chronische test (10% van de levensduur) en een long-term/chronische test (6-12-24 maanden tot 2 generaties) beschikbaar.


Deze testen kunnen uitgevoerd worden door toediening via verschillende routes. Het kan door po (tablet, drinkwater), inhalatie, subcutaan, dermaal en (bij proefdieren) intraperitoneaal.
Per land verschillen de eisen die gesteld worden aan de toxiciteitsstudies. Het ene land gebruikt bijvoorbeeld meer soorten en meer toedieningsmethoden. LD50 wordt tegenwoorden niet meer verplicht gesteld.

Er wordt nu geprobeerd om de voorschriften wereldwijd te harmoniseren.


Wat nu gedaan wordt:

  • Kijken naar gedrag.

  • Kijken naar voedselinname en gewicht.

  • Bloed en urine afnemen en analyseren op biomarkers.

  • Weefsel (na doden), macroscopisch en microscopisch bekijken.

Voor het bepalen van de toxiciteit van bepaalde medicijnen worden apen gebruikt. Dit is vooral voor geneesmiddelen voor de afweer, want apen en mensen komen heel veel overeen qua eiwitten in het immuunsysteem.


Risk assessment:

  • Risico communicatie (Hoe communiceer je in bijsluiters en de media over de risico’s van een geneesmiddel?)

  • Risico perceptie (Hoe ervaar je het risico?)

  • Risico acceptatie (Is het effect het risico waard?)


Dierproeven

Op dit moment is het nog geen optie om geen dierproeven te doen. Er wordt gezocht naar alternatieven voor dieren, manieren om het leed te verkleinen bij dieren en manieren om minder dieren nodig te hebben.

Een alternatief is om testen in vitro te doen. Hiervoor worden dieren gedood en worden de weefsels gebruikt.
Nieuw geneesmiddel tegen MS (dodelijke spierziekte): Het is zeer goed werkzaam, want 50% van de patiënten verbetert door het geneesmiddel. Er zijn echter ook toxische effecten, waardoor 2% zal overleiden. Moet zo’n geneesmiddel op de markt komen? Moeten er meer dierproeven gedaan worden? Dit is dus een dilemma.
Volgens de wet zijn dierproeven verboden als de proef ook op een andere manier gedaan kan worden, met minder dieren kan of met minder ongerief kan. Je moet dus streven naar de 3 V’s; Vermindering, Vervanging en Verfijning.
Motieven om alternatieven te ontwikkelen:


  • Ethiek

  • Wetgeving

  • Economisch (twijfelachtig alternatief)

  • Wetenschappelijk (bij in vitro wordt de invloed van andere organen uitgesloten. Ook is het handig omdat je humane cellijnen kan gebruiken.)

  • Maatschappelijke druk

Vervanging en vermindering:

  • Gebruik van humaan weefsel

  • In silico modellen (met gebruik van computermodellen)

  • In vitro technieken (weefsels, cellen, cellijnen, stamcellen)

Voordelen van in vitro systemen



  • Vermindering van proefdieren

  • Betere beheersing van de condities

  • Grotere experimentele flexibiliteit

  • Grotere gevoeligheid

  • Duidelijkere interpretatie van het mechanisme

  • Geen interacties met andere organen

Nadelen van in vitro systemen

  • Geen interactie met andere organen (op het gebied van kinetiek en biotransformatie)

  • Mogelijke wijziging van eigenschappen

  • Extrapolatie naar in vivo is onzeker

Problemen bij het voorspellen van het effect van een geneesmiddel:



  • Species verschillen

  • interindividuele verschillen

  • Overdosis

  • Gebruik bij andere ziekten (off-label use) wat kan leiden tot bijwerkingen die niet voorspeld waren.

  • Chronische doseringen

  • Tolerantie

  • Interacties


Metabolisme van de farmaca
Waarom is er metabolisme?

Het is betrokken bij de afweer. De afweer heeft namelijk 3 mechanismen:



  1. Anatomisch (huid en slijmvliezen)

  2. Immunologisch (eiwitten en cellen)

  3. Metabolisch en/of uitscheiding (via urine, gal, feces, uitademingslucht, zweet of moedermelk)


Metabolisme = biotransformatie

Xenobiotica = lichaamsvreemde stoffen die niet de normale metabole economie van de cel worden opgenomen.
Doel van metabolisme is om stoffen geschikt te maken voor de uitscheiding. Ze worden meer polair gemaakt. Metabolisme is zeer belangrijk om xenobiotica uit het lichaam te verwijderen. Meestal zorgt het voor de beëindiging van de farmacologische werking, maar het kan soms ook farmacologisch actieve metabolieten vormen die zelf ook weer een werking hebben (soms toxisch).
Wat doet het lichaam met xenobiotica?

  1. Onveranderd uitscheiden

    1. Zeer polaire stoffen (worden amper opgenomen door de cellen en lossen goed op in de urine).

    2. Zeer apolaire vluchtige stoffen (worden snel weer uitgeademd).

  2. Spontaan metaboliseren en uitscheiden

    1. Afhankelijk van fysiologische condities, bijv. pH.

    2. De spontane reactie wordt eventueel versneld door een enzym.

  3. Metabolisme met behulp van enzymen

    1. Vooral apolaire stoffen, want die hebben een hoge eiwitbinding en hebben een sterke tubulaire terugresorptie (dus slechte uitscheiding door de nier).

Er zijn enzymen betrokken bij het metabolisme van xenobiotica.



  1. Omzetting naar endogene substraten.

    1. Hoge affiniteit voor endogene verbindingen

    2. Lage affiniteit voor xenobiotica

    3. Beperkte substraatspecificiteit

  2. Enzymen waar geen endogeen substraat van bekend is. (grootste deel). Er zijn altijd al xenobiotica geweest zoals voeding en kruiden en hierdoor zijn deze enzymsystemen ontstaan.

    1. Vaak lage affiniteit

    2. Brede substraatspecificiteit. (dit houdt dus wel in dat je veel interacties kan verwachten tussen het xenobiotica metabolisme en het endogene metabolisme)

Een hogere omzettingssnelheid kan alleen als er veel enzym is. Als je de stoffen binnenkrijgt ga je dus meer van het enzym maken. Dit heet inductie.


Hoe vindt het metabolisme plaats?
De meeste xenobiotica zijn lipofiel. Er worden in fase I functionele groepen aangebracht door oxidatie- reductie- en hydrolysereacties en een primair product wordt gevormd. Het primaire product is dan iets hydrofieler. In fase II vindt er bio-synthetische conjugatie plaats en wordt er een secundair product gevormd. Door efflux transporters kunnen deze secundaire producten worden uitgescheiden in fase III. Het geconjugeerde secundaire product kan ook gedeconjugeerd worden en weer een primair product worden en zo uitgescheiden worden. Ook kan het geconjugeerde secundaire product gedeconjugeerd worden en dan geacetyleerd, gemethyleerd of geoxideerd en worden uitgescheiden.
Enzymen:

Voor alle fasen (I, II en III) zijn er vele verschillende enzymen en iso-enzymen. Deze zijn familie van elkaar, maar ze hebben een andere affiniteit en een andere snelheid van omzetting.


Consequenties:

  • Kwalitatieve en kwantitatieve verschillen in vorming van metabolieten

    • tussen soorten

    • tussen individuen

    • tussen weefsels

Dit berust dus op het feit dan er verschillende enzymen zijn.

  • Interacties van geneesmiddelen onderling als ze beide substraat zijn voor hetzelfde iso-enzym.

  • Interacties van geneesmiddelen met endogeen-metabolisme

  • Verzadiging van het betrokken enzym (dosis-afhankelijk metabolisme)

Fase I:


  • Invoering van een functionele groep (-OH, =O, -NH2, -COOH, -S=O) door middel van een oxidatie, reductie of hydrolysereactie.

  • De metaboliet is substraat voor fase II en/of wordt uitgescheiden.

  • Beperkte verandering in fysisch-chemische eigenschappen.

  • Enzymen:

    • Oxidatie door o.a Cyt P450.

    • Reductie door o.a. Cyt P450.

    • Hydrolyse door o.a. esterase en bepaalde typen hydrolases.

  • De metaboliet is soms werkzaam maar meestal onwerkzaam en meestal minder toxisch, maar soms meer toxisch.

  • Fase I reacties kosten energie (NADPH of NADH)

Fase I reactie bij paracetamol: Er wordt een OH-groep toegevoegd (linksboven) waar eerste een H zat. Dit heet een hydrolyse reactie.

Het is bij andere stoffen ook mogelijk dat een O-R groep wordt vervangen door OH of dat een OCOCH3 groep een OH groep wordt zoals bij aspirine.
Fase II:


  • Conjugatie met een (polaire, geladen) functionele groep. Er kan conjugatie met een glucuronzuur, sulfaat, acetyl, glutathion, methyl of glycine plaatsvinden.

  • De metaboliet wordt uitgescheiden (fase III) of gedeconjungeerd.

  • Metaboliet is meer polair en dus water oplosbaar

  • Het substraat is een xenobioticum of een fase I metaboliet daarvan.

  • De metaboliet is meestal onwerkzaam en meestal minder toxisch maar soms meer toxisch.

  • Fase II reacties kosten ook energie (energierijk co-substraat).

Fase II reactie bij paracetamol: de OH-groep aan de onderkant van de benzeenring wordt gesulfeerd (het wordt een OS groep) of geglucuroneerd (het wordt een OG groep).

Een benzeenring wordt meestal gesulfeerd (maar het kan dus ook geglucuroneerd worden).
Deconjungatie van fase II metabolieten:


  • Deconjungatie kan plaatsvinden bij de conjugaten glucuronide, sulfaat en glutathion.

  • Deconjungatie vindt plaats in de lever en de darmen: De oorspronkelijke stof kan weer worden gevormd en kan weer worden opgenomen door de darm (dit is de enterohepatische cyclus)

  • De metaboliet kan ook anders zijn dan het oorspronkelijke fase II substraat. Bij deconjugatie van glutathion-conjugaat in de lever en de nier zal deze metaboliet geacetyleerd worden en het gevormde mercaptuurzuur zal dan uitgescheiden worden.

Fase III:



  • Een fase III reactie is de transport door een membraan via een carrier.

  • Het geneesmiddel bindt aan de carrier en de carrier zorgt voor transport over het membraan.

  • De carriers/transporters in membranen zijn eerder al besproken.


Waar vindt het metabolisme plaats?
Het metabolisme heeft een strategische anatomie. De meeste enzymen zitten in het glad endoplasmatisch reticulum (SER), waar veel lipofiele stoffen terecht komen. Een aantal enzymen zitten in de mitochondriën en het kenmembraan. Ook is er een deel van de enzymen opgelost in het cytosol. De stoffen kunnen dus op verschillende plaatsten in de cel omgezet worden.
De metabolisme vindt onder andere plaats in de darm en lever in de enterohepatische circulatie. Een medicijn (bijv. diclofenac) wordt in de darm omgezet in een primair product. Daarna wordt het opgenomen uit de darm en komt het via de portaalader in de lever. Hier zorgt glucuronyltransferase ervoor dat het wordt omgezet in een metaboliet. Vervolgens wordt het in het gal afgevoerd naar de darm. In de darm zorgt bèta-glucuronidase er vervolgens voor dat de metaboliet weer het primaire product wordt. Deze wordt weer opgenomen, etc.
De organen die betrokken zijn bij het metabolisme van xenobiotica zijn dus vooral de lever, dan de darm, dan de longen en nieren en als minst belangrijkste groep de huid, gonaden, blaas, bloed en neusmucosa (de neusmucosa draag niet bij aan de lichaamsklaring, het werkt alleen lokaal).
Weefselspecifieke transcriptiefactoren bepalen de expressie van metaboliserende enzymen en transporters en zorgen zo voor specificiteit van de weefsels in het metabolisme van xenobiotica.
Fase I reacties
MFO = mixed function oxidase

CYP P450 = Cytochroom P450


Oxidatiereacties worden gedaan door MFO’s, bijvoorbeeld CYT P450. Er vindt voornamelijk oxidatie aan een C-atoom plaats. De algemene reactievergelijking is: RH + NADPH + H+ + O2  ROH + H2O + NADP+

Het substraat (RH) wordt dus geoxideerd en O2 wordt gereduceerd. Dit is een aliphatische hydroxylatie reactie. Ook kan een benzeenring een OH groep krijgen (= aromtische hydroxylatie), kan er een O aan een CH3 groep komen, wat samen vervolgens loslaat als H2CO en een H achterlaat (= epoxidatie) en kan een NH2 groep als NH3 plaats maken voor een =O (= deaminatie).

Ook kan er een O binden aan een CH3 die naast een N, O of S zit. Aan deze N, O of S bindt vervolgens de derde H die eerst aan de C zat (= N- O- of S-dealkylatie).

Verder kan er een O binden aan een NH en een NOH vormen (= N-hydroxylatie), kan er een halogeengroep vervangen worden door een dubbel gebonden O en hierbij verliest de C 1 Htje (= oxidatieve dehalogenatie), kunnen 2 N’s die dubbel gebonden zijn elkaar loslaten en H’s binden (= azo reductie), kan een NO2 aan een benzeenring vervangen worden door een NH2 (= aromatische nitro reductie) en kan een halogeen aan een C die in totaal 3 halogenen gebonden heeft vervangen worden door een H (= reductieve dehalogenatie).


Cytochroom P-450 heeft een heamgroep. CYT P450 bevindt zich in het SER.

Zuurstof dat aan de heamgroep zit krijgt een elektron van een elektronen-doneerder en bindt zo aan het geneesmiddel. Er vindt zo dus oxidatie van het geneesmiddel plaats. CYP heeft dus altijd een andere stof nodig die een electron doneert! Er komt een zuurstofradicaal bij dit proces vrij.


Er zijn vele iso-enzymen (±200) van CYT P450 binnen en tussen allerlei soorten. Ze worden gegroepeerd naar de homologie van de aminozuren.

  • Eerste nummer: familie (>40% homologie)

  • Tweede nummer (letter): subfamilie (>70% homologie)

  • Laatste nummer: genummerd volgens volgorde van de ontdekking.

Bijvoorbeeld CYP3A4. Deze komt alleen voor bij de mens! Het is bij de mens ongeveer 31% van de totale hoeveelheid CYP iso-enzym. Ook is dit het enzym dat betrokken is bij het metabolisme van de meeste geneesmiddelen. CYP2D6 komt heel weinig voor, maar is ook bij heel veel metabole omzettingen van geneesmiddelen betrokken.
Er zijn meerdere iso-enzymen van CYT P450 betrokken bij dehydroxylering. De belangrijkste zijn CYP2C9, CYP4A en CYP3A4.
Andere oxidatie reacties:

Naast MFO zijn er nog een aantal andere soorten oxidases.



  • FAD-monooxygenase (FMO), aanwezig in het SER. Het is vooral van belang bij stikstof- en zwaveloxidase!

    • RH + O2 + NAD(P)H + H+  ROH + H2O + NAD(P)+

    • Het zorgt er dus voor dat een H groep wordt vervangen door een OH groep.

  • Monoamine oxidase (MAO), aanwezig in de mitochondria. Het is vooral voor de oxidatie van endogene amines.

    • NADH + H+ + R-NH2 + O2  R=NH + H2O2 + NAD+ (+ H2O)  R=O + NH3 + H2O2 + NAD+.

    • Het zorgt er dus voor dat een NH2 groep wordt vervangen door een =O. Dit is dus een deaminatie reactie.

  • Peroxidase-afhankelijke co-oxidase. Prostaglandine H synthase (PHS) zorgt voor activatie van cyclo-oxygenase (COX1 en COX2), die arachidoic acid kan oxideren. Ook maakt PHS peroxidase dat deze geoxideerde arachioic acid om kan zetten in een reactieve prostaglandines.

Reductie reacties:

  • Azo reductie 2 dubbel gebonden N-en laten elkaar los en binden H’s.

  • Nitro reductie  een NO2 groep wordt een NH2 groep.

Hydrolyse reacties:



  • Epoxide hydrolase:

    • Detoxificatie van epoxides

    • Bij alkene epoxide wordt een C C O driehoekje verbroken en bindt er een H aan de O. Aan de achterste C bindt een OH groep.

    • Bij arene epoxide wordt de C C O driehoek die aan de buitenkant van een benzeenring hangt verbroken. Er bindt een H aan de O en aan de andere C bindt een OH groep.

  • Carboxylesterases

    • Dit enzym zet esters om.

    • Gevaar voor interactie met acetylcholine-esterase activiteit.

    • Activering van een prodrug, wat de ester van een actieve drug is.


Fase II reacties:
UGTs zijn de grootste groep van enzymen bij fase II.

Ook de sulfotransferases (STs) zijn een grote groep.


Glucuronidering reacties:

  • Deze fase II reactie is kwantitatief de belangrijkste.

  • Er vindt conjugatie met glucuronzuur plaats.

    • O-glucuroniden: R-OH (etherglucuronide) en R-COOH (esterglucuronide). R2

    • N-glucuroniden: R-NH2 (vooral aromatische aminen) en R1-N-R3 (quaternair glucuronide).

    • S-glucuroniden: R-SH

  • De cofactor is UDPGA, oftewel UDP-glucuronzuur. Dit is energierijk en in grote hoeveelheden aanwezig.

  • Basisreactie: R-OH + UDPGA  ROG + UDP

  • Enzym: glucuronyltransferases. (UDPGT) Ze hebben een lage affiniteit, maar een hoge capaciteit.

  • Localisatie: in het SER.

  • Deconjugatie: in de darm door β-glucuronidase dat afkomstig is van micro-organismen. Het glucuronzuur wordt er hierdoor weer afgehaald en het is dus weer zoals het was. Dan is er weer opname in de lever etc. het zit dus in de enterohepatische circulatie.

Er zijn heel veel verschillen tussen de enzymen. Sommige enzymen kunnen van alles, terwijl anderen maar heel weinig kunnen. UGT’s komen voor in de lever, galbuizen, dikke en dunne darm, maag en esophagus.


Acyl-glucuronides kunnen ook gevormd worden door glucuronidering. Het product is toxisch!

Sulfatering reacties:



  • Er vindt conjugatie met sulfaat plaats

  • Substraten: R-OH, R-NH2, R-SO2NH2 en R-SH.

  • Cofactor: PAPS. Het is energierijk, maar we hebben veel minder PAPS dan UDPGA, dus deze reactie is heel snel uitgewerkt.

  • Basisreactie: R-OH + PAPS  R-OS + PAP.

  • Enzym: Sulfotransferase (SULT1, SULT2 en SULT4) Ze hebben een hoge affiniteit, maar een lage capaciteit. Er zijn grote verschillen tussen soorten.

  • Lokalisatie: in het cytosol van de lever, darm en nier.

Er is een balans tussen sulfatering en glucuronidering. Deze balans is afhankelijk van 2 factoren, namelijk:



  • De dosis

    • Lage dosis  meer sulfaat conjugaat

    • Hoge dosis  meer glucuronide conjugaat

  • De lipofiliteit van het substraat

    • Lipofieler  glucuronidering in het SER

    • Hydrofieler  sulfatering in het cytosol

Methylering reacties:



  • Er vindt conjugatie met een methylgroep plaats. Dit is raar, want methylering maakt een stof niet meer water oplosbaar zoals alle andere reacties!

  • Substraten: R-SH, R-NH2 en R-OH. De substraten zijn vooral endogeen.

  • Cofactor: SAM (S-adenosyl-methionine). Deze is heel energierijk.

  • Basisreactie: R-SH + SAM  R-S-CH3 + S-adenosyl-homocysteine.

  • Enzym: N- S- of O- methyltransferase.

  • Localisatie: in de long en de lever in het SER.

  • Conjugaten: zijn minder polair en dus minder goed uit te scheiden dan het substraat.

Acetylering reacties:



  • Er vindt conjugatie met acetaat plaats (-COCH3)

  • Substraten: R-NH2 en R-NH-NH2. Vooral aromatische aminen.

  • Cofator: Acetyl-CoA. Dit is heel energierijk.

  • Basisreactie: R-NH2 + acetyl-CoA  R-NH-CO-CH3 + CoA.

  • Enzym: N-acetyltransferase (NAT1 en NAT2)

  • Localisatie: NAT1 in de meeste weefsels en NAT2 voornamelijk in de lever en de darm.

  • Conjugaten: zijn minder wateroplosbaar dan het substraat, dus percipitatie in de nier.

Isoniazide (INH) kan door NAT worden omgezet in acetyl-INH. Als acetyl-INH door CYP wordt omgezet in een reactieve metaboliet, kan er leverschade optreden.


Aminozuur conjungatie:



  • Er vindt conjungatie plaats met glycine, taurine, glutamine of serine.

  • Substraten:

    • Carboxyl groepen

    • Aromatische hydroxylamine

  • Cofactoren:

    • Acetyl CoA en aminozuur

    • Geactiveerd aminozuur

  • Enzymen:

    • Acyl CoA synthetase en acyl CoA-aminoacid N-acyltransferase

    • Seryl-tRNA synthetase.

Glutathion conjugatie: (!)



  • Dit is de belangrijkste manier van detoxificatie!

  • Er vindt conjugatie plaats met glutathion (= glycine-cysteine-glutamaat) (GSH)

  • Substraten: elektrofielen zoals alkyl-X, aromatische halides, alkyl-NO2, aromatische NO2, alkenen, epoxides en H2O2.

  • Cofactor: GSH. Hier hebben we heel erg veel van.

  • Enzym: glutation-S-transferase (omdat hij koppelt aan de S van cysteine.) Er bestaan verschillende isoenzymen van. De reactie verloopt vaak ook spontaan.

  • Localisatie: Voornamelijk in het cytosol van de lever, nier en darm.

  • Conjugatie: Soms wordt het onveranderd uitgescheiden (als glutation conjugaat) in de gal en urine, maar vaker wordt het gedeconjugeerd tot mercaptuurzuur (ge- N-acetyleerde cysteine) en dan uitgescheiden.

Ook kan er methylation glucuronidation gevormd worden (reactieve metaboliet). Wat je niet vindt in de uitscheiding van deze stof is de reactieve metaboliet! Het verschijnt niet in de urine omdat het voor die tijd met iets anders gereageerd heeft. Als het goed is heeft het met glutation gereageerd, maar als het niet goed is, heeft het met iets anders gereageerd en is het dus toxisch.
Fase III:

Als het geneesmiddel kan oplossen in de lipide bilaag, is er passieve diffusie door het membraan. Zo niet, dan moet het met een transporter als MDR1 (Pgp), MRP of BCRP.


1   2   3   4   5   6


Dovnload 277.62 Kb.