Introducere în biotransformare
Biotransformarea este procesul prin care o substanță trece de la o substanță chimică la alta (transformată) printr-o reacție chimică în organism. Metabolismul sau transformările metabolice sunt termeni frecvent utilizați pentru procesul de biotransformare. Cu toate acestea, metabolismul nu este uneori specific procesului de transformare, ci poate include alte faze ale toxicocineticii.
Figura 1. Procesele toxicocineticii
(Sursa imaginii: Adaptată de la iStock Photos, ©)
Importanța biotransformării
Biotransformarea este vitală pentru supraviețuire, deoarece transformă nutrienții absorbiți (alimente, oxigen etc.) în substanțe necesare pentru funcțiile normale ale organismului. Pentru unele produse farmaceutice, metabolitul este cel care este terapeutic și nu medicamentul absorbit.
De exemplu, fenoxibenzamina, un medicament administrat pentru a ameliora hipertensiunea cauzată de feocromocitom, un tip de tumoră, este biotransformat într-un metabolit, care este agentul activ.
Biotransformarea servește, de asemenea, ca un important mecanism de apărare, deoarece xenobioticele toxice și deșeurile corporale sunt transformate în substanțe mai puțin nocive și în substanțe care pot fi excretate din organism.
Toxicanții care sunt lipofili, nepolari și cu greutate moleculară mică sunt ușor absorbiți prin membranele celulare ale pielii, tractului gastrointestinal și plămânilor. Aceleași proprietăți chimice și fizice controlează distribuția unei substanțe chimice în tot corpul și pătrunderea acesteia în celulele tisulare. Substanțele toxice lipofile sunt greu de eliminat de către organism și se pot acumula până la niveluri periculoase. Cu toate acestea, majoritatea substanțelor toxice lipofile pot fi transformate în metaboliți hidrofili care au mai puține șanse de a trece prin membranele celulelor critice. Substanțele chimice hidrofile sunt mai ușor de eliminat de către organism decât substanțele lipofile. Biotransformarea este astfel un mecanism cheie de apărare a organismului.
Din fericire, organismul uman are o capacitate bine dezvoltată de a biotransforma majoritatea xenobioticelor, precum și deșeurile organismului.
Știați că?
Hemoglobina, complexul fier-proteină care transportă oxigenul în globulele roșii, este un exemplu de deșeu al organismului care trebuie eliminat. Distrugerea normală a globulelor roșii îmbătrânite eliberează hemoglobina. Bilirubina este unul dintre cei câțiva metaboliți ai hemoglobinei. Dacă organismul nu poate elimina bilirubina prin ficat din cauza unei boli, a medicamentelor sau a unei infecții, bilirubina se acumulează în organism, iar albul ochilor și pielea pot avea un aspect galben. Bilirubina este toxică pentru creierul nou-născuților și, dacă este prezentă în concentrații mari, poate provoca leziuni cerebrale ireversibile. Biotransformarea moleculei de bilirubină lipofilă în ficat are ca rezultat producerea de metaboliți hidrosolubili (hidrofili) excretați în bilă și eliminați prin fecale.
Figura 2. Hemoglobina umană
(Sursa imaginii: Adaptată de la iStock Photos, ©)
Complicații potențiale
Procesul de biotransformare nu este perfect. Detoxifierea are loc atunci când biotransformarea are ca rezultat metaboliți cu toxicitate mai mică. Cu toate acestea, în multe cazuri, metaboliții sunt mai toxici decât substanța mamă, un proces numit bioactivare. Ocazional, biotransformarea poate produce un metabolit neobișnuit de reactiv care poate interacționa cu macromoleculele celulare, cum ar fi ADN-ul. Acest lucru poate duce la efecte foarte grave asupra sănătății, cum ar fi cancerul sau malformațiile congenitale.
Un exemplu este biotransformarea clorurii de vinil în epoxid de clorură de vinil, care se leagă covalent de ADN și ARN, o etapă care duce la cancerul de ficat.
.