Bioaktivering Flashcards
Introduktion
* Förändring av
Introduktion
* Förändring av fysiokemikaliska egenskaper från upptag —> exkretion via urin eller galla
– Enzymatiskt katalyserade processer
– Endogena ämnen och xenobiotika
Generella koncept
Generella koncept
En substans i sin moder form är oftast svår löslig —> Efter Fas I reaktion, resulteras en metabolit som kan vara nukleofil eller elektrofil (Alltså en reaktiv metabolit) som måste tas hand om —> Efter Fas II reaktion —> Kan den genomgå exkretion.
But how is this done?
But how is this done?
Ok, så vi gör lipofila substanser mer hydrofila…
Men, hydrofila substanser kan inte diffundera över cellmembran!
Håller vi inte då bara kvar metaboliterna intracellulärt?
När ett agens genomgår Fas 1 och Fas 2 —> Hydrofila intracellulärt
Men hydrofila substanser kan inte diffundera över cellmembran —> Vi är därför beroende av transportörer
Specifika transportörer är svaret!
Specifika transportörer är svaret!
Laddade hydrofila substanser som Fas II metaboliter behöver transportörer som kan transportera dem från insidan till utsidan av cellen.
För utsöndring via gallan —> Transport proteiner (Transportörer) ska vara funktionella.
**Dessa 4 är ut från cellen: P-gp, Bsep, Mrp2 och Bcrp är 4 olika icke-generella transportörer som transporterar hydrofila ämnen från insidan till utsidan av cellen. **
**Bcrp: Breast cancer resistance protein. Första efflux transportörer som detekteras och kristallerades. Finns i olika typer av cancer celler. **
Då dessa Bcrp finns på cellytan av de flesta cancer typer.
Bcrp är känd för att vara involverad i resistens mot cytostatika i cancerceller. Detta beror på att Bcrp kan pumpa ut cytostatika från cellerna innan de når sina målstrukturer, vilket kan minska effektiviteten av behandlingen.
**Cancerceller uttrycker Bcrp —> efflux transportörer som pumpar ut cytostatika. **
Misslyckande i cytostatika behandling. Cytostatika når inte målstrukturen
Dessa Bcrp finns även i BBB –> Svårt för cancer i BBB
Generella koncept
* Enzymer
Generella koncept
- Enzymer återfinns oftast i en avgränsad del av cellen
- Bred substratspecificitet
–CYP3A4 och CYP2D6: 50% av perorala LM
–Inter och intra species skillander
– allelvarianter, polymorfismer
Generella koncept
- Fas 1 reaktioner
Generella koncept
- Fas 1 reaktioner
– Hydrolys, reduktion, oxidation
– -OH, -SH, -NH2, -COOH
– Detoxifiering och bioaktivering - Fas 2
– konjugering = addition av ”vattenlöslig” del
– Glukuronide, sulfonid eller aminosyra -> lägre Log P/Kow
– Minskad toxicitet - (Fas 3)
– transportörer
Cytochrom P450
Cytochrom P450: Bara CYP-enzym i sig fungerar inte –> CYP-enzym måste finnas i närheten av Cytochrom P450 reduktas för att i CYPerna reduceras av 2 elektroner för att utföra enzymatiska processen. **Dessa 2 elektroner levereras med hjälp av Cytochrom P450 reduktas. **
CYP-enzymerna (Cytochrom P450-enzymerna) i sig själva fungerar inte effektivt utan att vara i närheten av Cytochrom P450 reduktas (CPR) för att få de nödvändiga elektronerna som krävs för att utföra sina enzymatiska processer. CYP-enzymerna måste bli reducerade genom att ta emot två elektroner för att kunna aktivt katalysera metaboliska reaktioner.
Cytochrom P450
Olika inducerare
Cytochrom P450
Olika inducerare och inhiberar av CYPerna. Måste vara noga med multisjuk patient.
Fluoxetin och Escitalopram inhiberar CYP2D6 som är viktig för metabolism av antidepressiva medel.
Cytochrom P450
- Cypenzymer
reaktiva metaboliter
Cytochrom P450
- Cypenzymer kan ge upphov till en uppsjö av reaktiva metaboliter
Ur toxikologisk perspektiv kan CYP-enzymer ge upphov till toxiska och reaktiva metaboliter:
1- Quinoner: tidigare aromater som har fått 2 karbonyl (=O grupper). Karbonyl grupper är reaktiva elektrofiler som gärna reagerar med nukleofiler ex –SH (tiolgrupper i protein), -N (I DNA t.ex.)
**Quinoner —> Kovalent bindning —> Irreversibel skada **
2- Epoxider: ”strained” eller spänd ringstuktur = reaktiv. Epoxid ringen är reaktiv och primärt reagerar med DNA
Epoxider —> Kovalent bindning
Cytochrom P450
3- Acylhalide:
Cytochrom P450
3- **Acylhalide: C=O är karbonylgruppen och X = haliden. Haliden är den reaktiva delen! **
Halogenen är den reaktiva delen. (Cl, F, Br, I)
Bioaktivering av paracetamol
Quinone
Bioaktivering av paracetamol
Quinone
Kroppen har förmåga att detoxifera:
1- Paracetamol —> Glukuronidering och Sulfation (Dessa detoxiferar). Dessa är Vanliga Fas II.
När ovan mättas —> Går vi ner till punkt 2
I vissa situationer, särskilt vid höga doser av paracetamol eller vid långvarig användning, kan en del av paracetamol metaboliseras av enzymet CYP2E1 till en reaktiv metabolit kallad **N-acetyl-P-benzoquinone imin (NAPQI). **
2- Paracetamol kan också bioaktiveras av CYP2E1 —> Vilket resulterar NAPQI
Namnet antyder en Quinone (Kinon) som kan integrera och binda till proteiner och DNA
**Vi kan även detoxifera NAPQI genom glutation.
Acetylcystein bör ges 10 timmar (!) efter intag av paracetamol!, men symtomen kommer efter 24h **
Acetylcystein: ökar produktion av glutation. Men anledningen till att den bör ges 10h efter intag av paracetamol (för att glutation ska bildas bör vi ha ATP producerande celler)
Om glutationnivåerna är otillräckliga, kan ackumulering av NAPQI orsaka leverskada och vara potentiellt farlig.
Kinon behöver 2 karbonylgrupper (NAPQI): NAPQI (N-acetyl-P-benzoquinone imin) är en kinonliknande förening och har faktiskt två karbonylgrupper. Kinoner är kemiska föreningar som innehåller en bensenring med två karbonylgrupper (C=O-grupper) intill varandra.
Glutation
Glutation
* Tripeptid bestående av Glycin- cystein-glutamatsyra
* Cystein ”rate limiting”
* N-Acetylcystein
Bioaktivering av benzo(a)pyrene
Bioaktivering av benzo(a)pyrene
Epoxidering sker för stora och organiska molekyler, såsom Benzo(a)pyrene samt alla PAH **(Polycykliska aromatiska kolväten) **
Epoxidgruppen kan vara reaktiv och potentiellt skadlig om den inte detoxifieras.
Exponering av PAH kommer från biprodukter av **plaster och Medical devices. **
För att detoxifiera epoxidgrupperna som bildas på molekylen, behövs enzymet epoxidhydrolas. Detta enzym kan bryta upp epoxider och omvandla dem till mindre, icke-toxiska föreningar.
Epoxidhydrolas fungerar särskilt bra om epoxiden ligger på molekylens utkant, där enzymet kan nå den.
Epoxidering kan detoxifera genom Epoxid hydrolas, som fungerar bara på utkanterna av molekylen
Benzo(a)pyrene–> Oxideras och vi får epoxid grupp —> Epoxid hydrolas kan fungera, då den ligger på molekylens utkanten.
Om Epoxid gruppen hamnar i **Bay region —> Epoxid hydrolas inte kan detoxifera —> Epoxidgruppen utför en kovalent bindning till DNA —> Cancer **
Om epoxidgruppen hamnar i den så kallade “Bay region” på benzo(a)pyrenmolekylen, kan den vara svår att detoxifiera av epoxidhydrolas.
I detta fall kan den reaktiva epoxiden bilda en kovalent bindning med DNA-molekyler, vilket kan leda till skador på DNA och öka risken för mutationer.
Epxoid i fel del av molekylen (Sterisk hinder) —> Toxisk
Bioaktivering av halotane
Bioaktivering av halotane
Halotane: Har biverkning som hepatit (Lever inflammation). Autoimmun reaktion.
**Halotaner –> oxideras (Via CYP2E1) —> Vi får OH och debromering —> Cl kommer att reagera med Cyt, Lys och His **
Endogen protein som är sammankopplat med ett LM —> Komplexet med protein och NH —> Neoantigen
**Detta sker om syretrycket är högt —> Vid anestetika, detta sker vid åter exponeringen oftast. **
**Low pO: Samma typ av process, men CYP2E1 reduceras för att vi inte har tillräckligt med syre —> Detta resulterar radikal som kan binda kovalent och leda till destruktion av proteiner. **
Bromatomer (Br) som frigörs genom debromeringen av **halotan kan reagera med aminosyror i proteiner, särskilt cystein (Cys), lysin (Lys) och histidin (His). **
Denna reaktion kan bilda kovalenta bindningar mellan halotanmetaboliterna och proteiner i levern.
Bildande av Neoantigen:
Om dessa kemiska modifikationer av proteiner sker, kan de leda till bildandet av nya epitoper (neoantigener) på leverproteiner.
Kroppens immunsystem kan uppfatta dessa neoantigener som främmande och svara med en autoimmun reaktion, vilket kan orsaka hepatit.
Generella koncept
- Farmakogenomik
Generella koncept
-
Farmakogenomik – olika svar på samma dos
– 4 fenotyper (CYP2D6): **poor, intermediate, extensive and ultrarapid. codeine -> morphine **
4 olika genotyper när det kommer till uttryck av CYP2D6:
4 olika genotyper:
Poor
Intermediate
Extensive
Ultrarapid
För en Ultrasnabb patient —> Minska dosen: En kvinna som ammar sitt barn —> Barnet blir exponerad av kodein
För en Poor patient —> Gå upp i dos
– Etnicitet (ALDH): De som har asiatisk bakgrund uttrycker lägre nivåer av aldehyd dehydrogenas (Som är viktig för alkohol konsumtion) —> Större toxiska effekter av alkohol
När dessa individer konsumerar alkohol, ackumuleras acetaldehyd i kroppen eftersom det inte bryts ned effektivt på grund av den låga ALDH-aktiviteten.
- Andra faktorer
– **Ålder (mikrobiom): Små barn uttrycker mindre grad E.coli —> Sannolikhet att barn får bioeffekter av ett LM som bioaktiveras av E.coli **
– Kön – Kvinnor lägre nivåer av CYP1A2 och CYP3A4
– Nutritions och hälsostatus: Sannolikhet att man kan detoxiferar vara lägre om man har dålig nutritions och hälsostatus
