Introduzione alla biotrasformazione

La biotrasformazione è il processo attraverso il quale una sostanza cambia da una sostanza chimica ad un’altra (trasformata) attraverso una reazione chimica all’interno del corpo. Metabolismo o trasformazioni metaboliche sono termini frequentemente usati per il processo di biotrasformazione. Tuttavia, il metabolismo a volte non è specifico per il processo di trasformazione ma può includere altre fasi della tossicocinetica.

Figura 1. Processi della tossicocinetica
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Importanza della biotrasformazione

La biotrasformazione è vitale per la sopravvivenza perché trasforma i nutrienti assorbiti (cibo, ossigeno, ecc.) in sostanze necessarie per le normali funzioni del corpo. Per alcuni farmaci, è un metabolita che è terapeutico e non il farmaco assorbito.

Per esempio, la fenossibenzamina, un farmaco dato per alleviare l’ipertensione causata dal feocromocitoma, un tipo di tumore, è biotrasformato in un metabolita, che è l’agente attivo.

La biotrasformazione serve anche come un importante meccanismo di difesa, poiché gli xenobiotici tossici e i rifiuti del corpo sono convertiti in sostanze meno dannose e in sostanze che possono essere espulse dal corpo.

I tossici che sono lipofili, non polari e di basso peso molecolare sono facilmente assorbiti attraverso le membrane cellulari della pelle, del tratto GI e dei polmoni. Queste stesse proprietà chimiche e fisiche controllano la distribuzione di una sostanza chimica in tutto il corpo e la sua penetrazione nelle cellule dei tessuti. I tossici lipofili sono difficili da eliminare per il corpo e possono accumularsi a livelli pericolosi. Tuttavia, la maggior parte dei tossici lipofili possono essere trasformati in metaboliti idrofili che hanno meno probabilità di passare attraverso le membrane delle cellule critiche. Le sostanze chimiche idrofile sono più facili da eliminare per il corpo rispetto alle sostanze lipofile. La biotrasformazione è quindi un meccanismo chiave di difesa del corpo.

Fortunatamente, il corpo umano ha una capacità ben sviluppata di biotrasformare la maggior parte degli xenobiotici e dei rifiuti del corpo.

Lo sapevi?

L’emoglobina, il complesso ferro-proteico che trasporta ossigeno nei globuli rossi, è un esempio di rifiuto del corpo che deve essere eliminato. La normale distruzione dei globuli rossi invecchiati libera l’emoglobina. La bilirubina è uno dei diversi metaboliti dell’emoglobina. Se il corpo non può eliminare la bilirubina attraverso il fegato a causa di malattie, medicine o infezioni, la bilirubina si accumula nel corpo e il bianco degli occhi e la pelle possono apparire gialli. La bilirubina è tossica per il cervello dei neonati e, se presente in alte concentrazioni, può causare lesioni cerebrali irreversibili. La biotrasformazione della molecola lipofila della bilirubina nel fegato porta alla produzione di metaboliti idrosolubili (idrofili) escreti nella bile ed eliminati attraverso le feci.

Figura 2. Emoglobina umana
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Complicazioni potenziali

Il processo di biotrasformazione non è perfetto. La disintossicazione avviene quando la biotrasformazione porta a metaboliti di minore tossicità. In molti casi, tuttavia, i metaboliti sono più tossici della sostanza madre, un processo chiamato bioattivazione. Occasionalmente, la biotrasformazione può produrre un metabolita insolitamente reattivo che può interagire con macromolecole cellulari come il DNA. Questo può portare a effetti molto gravi sulla salute come il cancro o difetti di nascita.

Un esempio è la biotrasformazione del cloruro di vinile in epossido di cloruro di vinile, che si lega covalentemente al DNA e all’RNA, un passo che porta al cancro del fegato.