Inleiding tot de biotransformatie
Biotransformatie is het proces waarbij een stof door een chemische reactie in het lichaam verandert van de ene chemische stof in de andere (getransformeerd wordt). Metabolisme of metabole transformaties zijn termen die vaak worden gebruikt voor het biotransformatieproces. Metabolisme is soms echter niet specifiek voor het omzettingsproces, maar kan ook andere fasen van de toxicokinetiek omvatten.
Figuur 1. Processen van toxicokinetiek
(Image Source: Adapted from iStock Photos, ©)
Importance of Biotransformation
Biotransformatie is van vitaal belang om te overleven omdat het geabsorbeerde voedingsstoffen (voedsel, zuurstof, enz.) omzet in stoffen die nodig zijn voor normale lichaamsfuncties. Voor sommige geneesmiddelen is het een metaboliet dat therapeutisch is en niet het geabsorbeerde geneesmiddel.
Bijvoorbeeld fenoxybenzamine, een geneesmiddel dat wordt gegeven om hypertensie te verlichten die wordt veroorzaakt door feochromocytoom, een soort tumor, wordt in biotransformatie omgezet in een metaboliet, dat het werkzame bestanddeel is.
Biotransformatie fungeert ook als een belangrijk afweermechanisme, aangezien toxische xenobiotica en lichaamsafval worden omgezet in minder schadelijke stoffen en stoffen die uit het lichaam kunnen worden uitgescheiden.
Toxische stoffen die lipofiel, apolair en van laag moleculair gewicht zijn, worden gemakkelijk geabsorbeerd door de celmembranen van de huid, het maagdarmkanaal en de longen. Deze zelfde chemische en fysische eigenschappen bepalen de verdeling van een chemische stof over het lichaam en de penetratie ervan in de weefselcellen. Lipofiele toxische stoffen zijn voor het lichaam moeilijk te elimineren en kunnen zich ophopen tot gevaarlijke niveaus. De meeste lipofiele toxische stoffen kunnen echter worden omgezet in hydrofiele metabolieten die minder gemakkelijk door de membranen van kritieke cellen dringen. Hydrofiele chemicaliën zijn voor het lichaam gemakkelijker te elimineren dan lipofiele stoffen. Biotransformatie is dus een belangrijk afweermechanisme van het lichaam.
Gelukkig heeft het menselijk lichaam een goed ontwikkelde capaciteit om de meeste xenobiotica en lichaamsafvalstoffen te biotransformeren.
Wist u dat?
Hemoglobine, het zuurstofdragende ijzer-eiwit complex in rode bloedcellen, is een voorbeeld van een lichaamsafvalstof die moet worden geëlimineerd. Bij de normale afbraak van verouderde rode bloedcellen komt hemoglobine vrij. Bilirubine is een van de verschillende metabolieten van hemoglobine. Als het lichaam bilirubine niet via de lever kan elimineren als gevolg van ziekte, medicijnen of infectie, hoopt bilirubine zich op in het lichaam en kan het oogwit en de huid er geel uitzien. Bilirubine is giftig voor de hersenen van pasgeborenen en kan, als het in hoge concentraties aanwezig is, onomkeerbaar hersenletsel veroorzaken. Biotransformatie van het lipofiele bilirubinemolecuul in de lever resulteert in de productie van wateroplosbare (hydrofiele) metabolieten die in de gal worden uitgescheiden en via de feces worden geëlimineerd.
Figuur 2. Menselijk hemoglobine
(Image Source: Adapted from iStock Photos, ©)
Potentiële complicaties
Het biotransformatieproces is niet perfect. Ontgifting treedt op wanneer de biotransformatie resulteert in metabolieten met een lagere toxiciteit. In veel gevallen zijn de metabolieten echter giftiger dan de oorspronkelijke stof, een proces dat bioactivering wordt genoemd. Soms kan biotransformatie een ongewoon reactieve metaboliet produceren die kan interageren met cellulaire macromoleculen zoals DNA. Dit kan leiden tot zeer ernstige gezondheidseffecten zoals kanker of geboorteafwijkingen.
Een voorbeeld is de biotransformatie van vinylchloride in vinylchloride-epoxide, dat zich covalent bindt aan DNA en RNA, een stap die leidt tot leverkanker.