Toxikológiai ismeretek 1. A biotranszformáció I. fázisa Dr. Pálovics Ágnes Tel.: 309-1027 e-mail: PalovicsA@nebih.gov.hu

Toxikológia Anyag jellemzői- Xenobiotikum Élő szervezet tulajdonságai Fázisok Expozíció Toxikokinetika/farmakokinetika Toxikodinámia /farmakodinámia

Expozíció útjai Nem inváziv utak Bőrön át Nyálkahártyákon át (tápcsatorna, tüdő, egyéb nyálkahártyák) Inváziv utak injekció Infúzió Dialízis kezelés Beültetett gyógyszer adagoló

Szájon át bejutó anyagok Kulcsfontosságú tulajdonságok: Méret oldékonyság

Néhány vegyület oldékonysága és sejtekbe jutása (alga sejteken) P=Coctanol/Cwater Pow logPow Mikrog/m3 propán 570 2,756 24 000 glikoll 50 1,699 12000 urea 15 1,176 1000 glicerin 7 0,845 210 szukróz 3 0,477 4 etanol 0,4898 -0,31 Nincs adat

A vékonybél nyálkahártyája

Diffúzió típusok és aktív transzport

Az endocitózis típusai pinocitózis fagocitózis receptor-függő endocitózis

Gyógyszermolekulák biológiai membránokon történő átjutásának lehetséges mechanizmusai Mechanizmus Hajtóerő Milyen molekulára jellemző Passzív diffúzió a lipid membránon át Molekulák hőmozgása koncentráció gradiens mentén Hidrofób molekulák (etanol, amidopirin Amfetamin, lidokain) Diffúzió a membrán pórusain át Kis, hidrofil molekulák (122 – 188 Da ; anionok, kationok, acetil-szalicilsav, antipirin) Beáramlás a membrán pórusain át Folyadékáramlás hidrosztatikus vagy ozmotikus gradiens miatt Kis, hidrofil molekulák Facilitált diffúzió Molekulák hőmozgása Karrierhez kötődő molekulák Aktív transzport Szervezet energiabefektetése Karrierhez kötődő molekulák (tápanyagok, penicillinek) Pinocitózis, fagocitózis Nagyobb molekulák (ritka ; botulintoxin, ellenanyagok újszülött korban Diffúzió a sejtek között Molekulák hőmozgása hidrosztatikai vagy ozmotikus gradiens mentén gyógyszer átjutása a vérből a szövetnedvbe

Felszívódás: a testidegen molekulák bejutása a vérbe Függ: méret Oldékonyság Szférikus jellemzők Közeg pH-ja (savas vagy bázikus jellegű molekuláknál) A gyógyszerek többsége gyenge szerves bázis.

A közeg pH-jának hatása néhány molekula felszívódására Nikotin pK=8,5 száj nyálkahártyáján át (pH:6,2-7,2) jól felszívódik Nitroglicerin gyenge bázis (koronaér tágító)-nyelv alá téve kell elszopogatni Acetil szalicilsav gyenge sav a szájból nem, de a gyomorból jól felszívódik

pH értékek a szervezetben Vér 7,35-7,45 Szájüreg 6,2-7,2 Gyomor 1-3 Patkóbél (Duodénum) 4,8-8,2 Éhbél (Jejunum) 6,3-7,3 Csípőbélbél (Ileum) 7,6 Vastagbél 7,8-8,0 Végbél 7,8 Agyfolyadék 7,3-7,4 Hüvely 3,4-4,2 Vizelet 4,8-7,5 Izzadság 4,0-6,8 Tej 6,6-7,0

A biotranszformációs lépések áttekintése gyógyszermolekula erősen lipofil lipofil poláros hidrofil metabolikusan stabil felhalmozódás (zsírszövet) I. fázis bioaktiváció vagy inaktiváció oxidáció, redukció, hidrolízis poláros II. fázis bioinaktiváció konjugáció hidrofil extracelluláris mobilizáció keringés vérplazmával kiválasztás epével kiválasztás vizelettel

A biotranszformációs lépések áttekintése gyógyszermolekula erősen lipofil lipofil poláros hidrofil metabolikusan stabil felhalmozódás (zsírszövet) I. fázis bioaktiváció vagy inaktiváció oxidáció, redukció, hidrolízis poláros II. fázis bioinaktiváció konjugáció hidrofil extracelluláris mobilizáció keringés vérplazmával kiválasztás epével kiválasztás vizelettel

A biotranszformáció I. fázisának lehetséges reakciói I. reakció típusa szubsztrát termék(ek) A. Oxidáció (MFO) aromás hidroxiláció alifás hidroxiláció epoxidáció N-hidroxiláció O-dealkiláció ROH + CH2O N-dealkiláció R-NH2 + CH2O S-dealkiláció R-SH + CH2O deamináció + NH3 S-oxidáció

Deklorináció CCl4 [CCl3.] CHCl3 oxidatív deszulfuráció

A biotranszformáció I. fázisának lehetséges reakciói II. reakció típusa szubsztrát termék(ek) A.Oxidáció ( nem MFO) II. Amino oxidáció R – CHO + NH3 III. Dehidrogenáció CH3CHO + CH3COOH B. Redukció Azoredukció R – N = N – R1 R – NH2 + R1 – NH2 nitroredukció R – NO2 R – NH2 karbonil redukció C. Hidrolízis Észterek + amidok R – CONH2 R – COOH + NH3

A klórfentermin és az amfetamin biotranszformációja I. fázis klórfentermin amfetamin

A kevert funkciójú oxidáz rendszer elhelyezkedése a sima endoplazmás retikulumban kofaktorok xenobiotikum fp1, fp2: flavoproteinek b5: citokróm b5

A citokróm P–450 abszorpciós spektruma (szénmonoxid differencia spektruma) Differencia spektrum értékkészlete: A ligandot nem tartalmazó cytokróm P-450 molekula és a CO-val telített molekula abszopciós értékeinek különbségei.

A vas–protoporfirin IX. beépülése a citokróm P-450 molekulába víz Cys (a P-450 molekulából) Azonos a hemoglobin HEM-jével.

A citokróm P–450 monooxigenáz működésének vázlata 2+, 3+: a vas ion vegyértéke e: elektron SH: szubsztrát SH + NADPH + H+ + O2 SOH + NADP + H2O

A citokróm P–450 molekulához kötődött I. és II. típusú szubsztrát molekula differencia spektruma I. fehérjéhez, II. HEM-hez (III. reverz I és II.) III. Vagy reverz típusú szubsztrát: kis koncentrációban I-es, nagy koncentrációban II. típusú szubsztrátként viselkedik.

A benzol átalakulása fenollá

Reaktív köztes termékek keletkezése xenobiotikumokból kevert funkciójú oxidáz enzimek segítségével Vegyület neve képlete feltételezett köztes termék toxicitás típusa bróm-benzol májsejtek nekrózisa vinil-klorid májdaganat anilin methemoglobinémia dimetil-nitrózamin H3C+ karcinogenezis szén-tetraklorid CCl4 .CCl3 kloroform CHCl3 vesesejtek nekrózisa

Néhány citokróm P-450 enzim jellemzője CYP 1 A-1 (bél) Indukálhatók: PAH, dohányfüst, de novo fehérjeszintézis Gy.j.: nem genotox karcinogén (omeprazol ind., mégis forgalomban van) Szubszt.: teofillin, koffein, prekarcinogének aktiválása (karcinogének inaktiválása) Int. akció: flavonoidok gátolják működésüket A-2 (máj) 2 A-6 Kis mennyiségben van, nem jelentős Szubsztrátja: kumarin, nikotin B-6 Rágcsálókban van nagyobb jelentősége Szubsztrátja: ciklofoszfamid prodrug-aktív daganatellenes szer C-9 Gyengén indukálható (fenobarbitál, rifampicin) Szubsztrátja: tolbutamid, warfarin C-19 Polimorf enzim Szubsztrátja: mefenitoin, thalidomide

További citokróm P-450 enzimek jellemzői CYP 2 D-6 Polimorf (debrizokvint a kaukázusi populáció 8%-a gyengén metabolizálja – nincs elegendő aktív enzim) Nem indukálható Szubsztrátja: bétablokkolók (propranolol) Gyógyszer.jelölt:: van-e más metabolikus út E-1 Indukálható: alk, aceton: fehérjét st., izoniazid mRNS stab. Szubsztrátja: kis molekulák, oldószerek 3 A Legtöbb gyógyszer átalakítása, legnagyobb mennyiségben jelenlevő citokróm P-450 Indukálható: fenobarbitál, dexametazon, rifampicin Bélfalban is nagyon aktív 4 Rágcsálókban indukálható peroxiszóma proliferátokkal (klofibrát), embernél: a fibrátok receptora nem fejlődik ki olyan mértékben, nincs jelentősége CYP 26 A 1 all transz retinoic acid fő metabolizáló enzimje a bőrben

Biotranszformáció a májon kívül Biotranszformáció a szervezet minden sejtjében történhet. Bélfal Légutak bőr

A citokróm P 450 molekulák jellemzői Négy molekulacsaládba tartoznak, izoformák száma az ember májában >40 Katalizált reakciók száma >60 Gyenge szubsztrát-specificitás egy enzim több szubsztrátot is átalakíthat egy szubsztrátot több enzim is átalakíthat (az enzimek átvehetik egymás szerepét)

Nem az MFO által katalizált, de a biotranszformáció 1 Nem az MFO által katalizált, de a biotranszformáció 1. fázisához tartozó reakciók Nem az MFO katalizált oxidációs reakciók aminooxidáció dehidrogenáció Redukció Azo- nitro- karbonil-vegyületek Hidrolízis: észterek amidok