microsomes في فحوصات الاستقرار الأيضي: دور في المرحلة الأولى من التمثيل الغذائي والمرحلة الثانية التمثيل الغذائي

منتجات العلوم البيولوجية iphase

الميكروسومات عبارة عن حويصلات تحت الخلوية مشتقة من الشبكة الإندوبلازمية للخلايا المعطلة ، وخاصة خلايا الكبد (خلايا الكبد). إنهم غنيون بالعقار في المخدرات - استقلاب الإنزيمات ، لا سيما عائلة السيتوكروم P450 (CYP) ، والتي تلعب دورًا مهمًا في التمثيل الغذائي المؤكسد لمركبات مختلفة. فحوصات الاستقرار الأيضي باستخدام microsomes جزء لا يتجزأ من تطوير الأدوية المبكرة لأنها تساعد في التنبؤ في الحرائك الدوائية في الجسم الحي. من خلال قياس معدل التمثيل الغذائي في المختبر ، يمكن للباحثين تقدير الخلوص الجوهري واستقراء هذه النتائج لتوقع كيف يمكن أن يتصرف الدواء في البشر. مثل هذه المقايسات لا تسهل فحص العديد من المركبات بطريقة عالية - ولكن أيضًا تساعد في تحديد مسارات التمثيل الغذائي وتفاعلات الدواء المحتملة. يسمح مزيج microsomes من الأنسجة المختلفة بفهم شامل لكل من التمثيل الغذائي الكبدي والكبد ، وهو أمر بالغ الأهمية لتحسين تصميم الدواء وضمان السلامة قبل التجارب السريرية. الميكروسومات المشتركة فياستقرار التمثيل الغذائييشمل الفحص:الكبد المجهرية ، microsome/intesine/microsome المعوية ، microsome الرئة ، microsome الكلى.

الكبد microsomes

الكبد microsomesغنية بشكل خاص بإنزيمات السيتوكروم P450 وأكسدة الأكسدة ذات الصلة. إن محتوىها الأنزيمي العالي يجعل microsomes الكبد النموذج المفضل لتقييم استقرار التمثيل الغذائي. أثناء الفحص ، يتم تحضين مرشح المخدرات مع microsomes الكبد في وجود عامل مساعد أساسي مثل NADPH ، ويتم مراقبة المعدل الذي يتم استقلاب المركب الأصل بمرور الوقت. يتم استخدام المعلومات التي تم جمعها من هذه التجارب لحساب الخلوص الجوهري ، وهي معلمة مهمة تساعد على التنبؤ بالسرعة التي يمكن بها القضاء على الدواء في الجسم الحي. نظرًا لأنه يمكن تجميع ميكروسومات الكبد من متبرعين متعددين ، فإنها توفر نظامًا موثوقًا وقابل للاستنساخ يقلل من التباين المتأصل في النظم البيولوجية.

الميكروسومات المعوية/ الأمعاء المجهرية

microsome المعوية، في بعض الأحيان المعروف أيضا باسمالأمعاء microsome، على الرغم من أنه أقل وفرة في الإنزيمات الأيضية مقارنة بنظرائها الكبدي ، إلا أنها لا تقل أهمية في سياق التمثيل الغذائي الأول - تمرير التمثيل الغذائي. بعد الإدارة عن طريق الفم ، يجب أن يمر الدواء عبر الجدار المعوي حيث قد يخضع للتحول الأنزيمي الكبير قبل الوصول إلى الدورة الدموية الجهازية. يمكن أن يؤثر النشاط الأيضي في الميكروسومات المعوية بشكل كبير على التوافر البيولوجي للدواء ، والبيانات التي تم الحصول عليها من هذه المقايسات ضرورية في تطوير الاستراتيجيات للتغلب على التمثيل الغذائي الجهازي.

microsomes الجلد

جلد microsomesيتم تحضيرها من أنسجة الجلد وعرض أنشطة استقلاب ، بما في ذلك أنشطة إنزيمات CYP. في حين أن النشاط الأنزيمي المحدد في الجلد عادة ما يكون أقل من 10 ٪ من تلك الموجودة في الكبد ، فإن الجلد يلعب دورًا مهمًا في التحول الحيوي للطباعة الغريبة عبر الجلد. يمكن أن يوفر استخدام microsomes الجلد في المقايسات نظرة ثاقبة في عملية التمثيل الغذائي للمركبات التي يتم تطبيقها موضعياً أو تمتصها عبر الجلد.

رئةmicrosomes

microsomes الرئةيتم تحضيرها من الأنسجة الرئوية وتستخدم للتحقيق في استقلاب المركبات التي يتم إعطاؤها عن طريق الاستنشاق أو التي تمارس آثارها داخل الجهاز التنفسي. في حين أن تركيز إنزيمات السيتوكروم P450 في الرئة أقل من الكبد ، تظل الرئة موقعًا مهمًا لاستقلاب السموم البيئية والأدوية المستنشقة. هذا النموذج ذو قيمة خاصة في تقييم الأنسجة - التحولات الأيضية المحددة والسموم المحلية المحتملة.

الكلى microsomes

الكلى microsomesمعزولة عن الأنسجة الكلوية وتقدم نظرة ثاقبة على العمليات الأيضية التي تحدث في الكلى. نظرًا لأن الكلى ليست فقط عضوًا من الإفراز ولكن أيضًا يساهم في تصريح التمثيل الغذائي لبعض الأدوية ، فإن استخدام الكلى المجهرية في فحوصات الاستقرار يسمح للباحثين بتقييم تكوين المستقلبات التي يمكن ربطها بالسمية الكلوية. وبهذه الطريقة ، تكمل Microsomes الكلى البيانات من دراسات الكبد والأمعاء ، مما يعطي منظوراً أوسع حول المظهر الأيضي للمركب.

الخصية microsomes

خصية microsomesمشتقة من الأنسجة الخصية وتحتوي على إنزيمات مسؤولة عن استقلاب المركبات الداخلية والخارجية. على الرغم من أنها أقل استخدامًا من الكبد المجهرية ، إلا أنها يمكن أن تكون ذات صلة في دراسة استقلاب المواد التي تؤثر على الصحة الإنجابية للذكور. تفاصيل محددة حول استخدامها في فحوصات الاستقرار الأيضي محدودة وقد تختلف باختلاف التركيز على البحث.

البربخ microsomes

البربخ microsomesيتم الحصول عليها من الأنسجة البربخية ، ومثل الميكروسومات الخصية ، تشارك في عملية التمثيل الغذائي لبعض المركبات. تطبيقها في فحوصات الاستقرار الأيضي أقل انتشارًا ، ولكن قد يتم استخدامها في الدراسات التي تفحص عملية التمثيل الغذائي للمواد التي تؤثر على خصوبة الذكور والوظيفة التناسلية. يعتمد البروتوكولات والاستخدام التفصيلية على الأهداف المحددة للبحث.

المرحلة الأولى من عملية التمثيل الغذائي و NADPH التجديد

المرحلة الأولى من ردود الفعل الأيضيةهي مدفوعة في المقام الأول بإنزيمات CYP ، وتتطلب ردود الفعل هذه إمدادات ثابتة من المعادلات تقليل في شكل NADPH. لضمان توفر NADPH طوال فترة الحضانة ، أنظام التجديد NADPHيضاف إلى الفحص. النظام التجديد NADPHعادة ما يشمل nadp⁺ ، الجلوكوز - 6 - الفوسفات ، والإنزيم الجلوكوز - 6 - فوسفات dehydrogenase ، الذي يحول بشكل مستمر NADP⁺ العودة إلى NADPH. هذا التجديد ضروري لأنه يحافظ على تفاعلات الأكسدة والاختزال المحفزة بواسطة إنزيمات CYP ، مما يسمح للميكروسومات بالحفاظ على نشاطها الأيضي على مدى فترات طويلة.

الشكل 1.
المرحلة الثانية من التمثيل الغذائي وحضانة UGT

بينما ترتبط المجهرية الكبد بشكل شائع معالمرحلة الأولى من الأيض، يمكن أيضًا تكييفها للدراسةرد فعل التمثيل الغذائي للمرحلة الثانيةمثل الجلوكورونيد. Glucuronidation هي عملية اقتران بوساطة أنزيمات Uridine 5 ′ - diphospho - إنزيمات Glucuronosyltransferase (UGT) ، والتي هي قادرة على ربط حمض الجلوكورونيك بالأدوية أو المستقلبات المرحلة الأولى. لتسهيل الجلوكورونيدات في اختبار microsomal ،نظام الحضانة UGTمع العامل المساعد المنشط UDP - حمض الجلوكورونيك (UDPGAيضاف). عادةً ما يتكون نظام حضانة UGT UDPGA ، بروتين البروسيميدين و D - glucuronosyl - 1.4 - lactone. نظرًا لأن إنزيمات UGT غشائية - مرتبطة وقد تكون أقل سهولة في الميكروسوم السليمة ، يتم تضمين عامل تشكيل المسام مثل أليثسين في بعض الأحيان. يزيد ألامثسين من نفاذية الأغشية المجهرية ، مما يعزز وصول UDPGA إلى إنزيمات UGT وتحسين كفاءة تفاعل الجلوكورونيدات.

الشكل 2. ردود الفعل والمنتجات المفترضة للمرحلة الثانية من استقلاب المخدرات.

نظام المخزن المؤقت

طوال العملية بأكملها ،0.1M PBSيلعب المخزن المؤقت دورًا حاسمًا في الحفاظ على استقرار ونشاط الإنزيمات. يوفر هذا النظام العازلة درجة الحموضة المستقرة والبيئة الأيونية المتسقة ، وهو أمر بالغ الأهمية للحفاظ على السلامة الهيكلية لكل من إنزيمات CYP و UGT. تضمن الظروف المتسقة التي توفرها PBS 0.1m أن تحدث ردود الفعل بطريقة تسيطر عليها ، مما يسهل قياسًا موثوقًا للاستقرار الأيضي والتخليص.

أنواع مختلفة من microsomes

microsome البشري

microsomes البشريةيمكن القول إن فحوصات الاستقرار الأيضية الأكثر صلة في تطوير الأدوية ، لأنها تحاكي عن كثب بيئة التمثيل الغذائي للكبد البشري. تحتوي الكبد البشري على تركيز عالٍ من إنزيمات السيتوكروم P450 ، وهي مسؤولة عن استقلاب المرحلة الأولى للعديد من الأدوية. تستخدم هذه الميكروسومات على نطاق واسع لتقييم استقلاب الأدوية البشرية ، بما في ذلك التفاعلات الدوائية للإنزيم - بوساطة ، والاستقرار الأيضي ، وتحديد المستقلبات السامة المحتملة. استخدامها أمر بالغ الأهمية في تطوير عقار الطور المبكرة لضمان أن يكون للمركب الدوائيات المواتية في البشر ، مع العين نحو تجنب سمية الكبد أو غيرها من الآثار الضارة.

غير - الرئيسيات البشرية الكبد الكبد microsomes

غير - microsomes الكبد الرئيسي البشري ، عادةريسوس قرد الكبد microsomes ، marmosets monkey الكبد microsomes ، أو قرود cynomolgusيتم استخدام microsomes الكبد ، في فحوصات استقرار التمثيل الغذائي لتقييم كيفية استقلاب المركبات بواسطة الإنزيمات في الكبد. تحتوي هذه الميكروسومات على إنزيمات السيتوكروم P450 والبروتينات الأيضية الأخرى التي تسهل عملية التمثيل الغذائي للمرحلة الأولى. تعتبر الرئيسيات غير البشرية ذات قيمة خاصة في الدراسات قبل السريرية لأن ملامح إنزيم الكبد الخاصة بهم تشبه عن كثب تلك الموجودة في البشر ، مما يجعلها أداة مهمة لتقييم الدوائية ، والاستقرار الأيضي ، والسمية المحتملة لمرشحي الأدوية الجدد قبل التجارب البشرية. أنها توفر بيانات أكثر صلة حول الإنسان - مثل التمثيل الغذائي مقارنة بالقوارض ، مما يحسن دقة تنبؤات تطوير الدواء

الكبد الكبد microsome

الكلاب ، وخاصة الكلاب بيغل ، شائعة الاستخدام في علم السموم والدراسات الدوائية.الكبد الكبد microsomes، خاصة تلك المستمدة من الكبد ، هي أدوات قيمة لفهم كيفية استقلاب الدواء في ثدييات غير قوارض.الكلاب الكبد microsomesغالبًا ما يتم استخدامها في اختبار السلامة قبل السريرية لتقييم استقرار التمثيل الغذائي وإمكانية التفاعلات الدوائية - يمكن أن تساعد هذه الميكروسومات أيضًا في التنبؤ بكيفية امتصاص الأدوية ومعالجتها في البشر ، مما يوفر نظرة ثاقبة على الاختلافات المحتملة بين البشر والكلاب من حيث استقلاب المخدرات.

الفئران الكبد microsome

الفئران هي واحدة من أكثر حيوانات المختبر استخدامًا على نطاق واسع للبحوث الدوائية والسمية ، كما أن الكبد المجهرية لها حاسمة في فحوصات الاستقرار الأيضي.الفئران الكبد microsomesتستخدم بشكل شائع في تطور الدواء في مرحلة مبكرة لتقييم عملية التمثيل الغذائي للمركبات التجريبية ، حيث أن عمليات التمثيل الغذائي لها بشكل جيد - على الرغم من أن الفئران تشترك في العديد من مسارات التمثيل الغذائي مع البشر ، إلا أن هناك اختلافات ملحوظة في نشاط الإنزيم ، خاصة فيما يتعلق ببعض إنزيمات السيتوكروم P450. كثيرا ما يتم استخدام microsomes الفئران لاختبار استقرار التمثيل الغذائي العام للمركب وتقييم المشكلات الدوائية المحتملة ، مثل معدلات التخليص والتوافر الحيوي.

الفأر الكبد microsome

على غرار الفئران ، يتم استخدام الفئران على نطاق واسع في البحوث الطبية الحيوية ، وتلعب microsomes الماوس دورًا رئيسيًا في فحوصات الاستقرار الأيضي. الفئران ذات قيمة خاصة لدراسة الاختلافات الوراثية في استقلاب المخدرات بسبب بئرها - الجينوم المميز.الفأر الكبد microsomesتحتوي على مجموعة من إنزيمات السيتوكروم P450 ، مما يجعلها مفيدة لتقييم كيفية استقلاب الدواء عبر خلفيات وراثية مختلفة. تُعرف سلالة معينة من الفئران ، BALB/C عارية ، بالسلالة التي تفتقر إلى الغدة الصعترية ، مما يجعلها تعاني من نقص المناعة. باستخدامBalb/c microsomes الكبد العاري، يمكن للباحثين تقييم كيفية استقلاب الدواء أو المركب ، ومعدل التحول الحيوي ، واستقراره المحتمل في الكبد ، وهو أمر بالغ الأهمية للتنبؤ الحرائك الدوائية لدى البشر. ومع ذلك ، فإن الفئران لديها بعض مسارات التمثيل الغذائي المميزة مقارنة بالبشر ، مما يعني أنه ينبغي تفسير البيانات من microsomes الماوس بحذر عند التنبؤ بالتمثيل الغذائي البشري. غالبًا ما تستخدم microsomes الماوس في فحص إنتاجية عالية لتقييم عدد كبير من المركبات بسرعة.

الهامستر الكبد microsome

غالبًا ما يتم استخدام الهامستر ، وخاصة الهامستر السوري الذهبي ، في الدراسات الأيضية بسبب خصائصها الفسيولوجية الفريدة.الهامستر الكبد microsomesمفيدة في تقييم استقلاب المخدرات وعلم السموم ، وخاصة بالنسبة للمركبات التي قد تظهر الأنواع - ملامح استقلابية محددة. غالبًا ما تستخدم microsomes الهامستر لدراسة كيفية استقلاب الأدوية في الثدييات الصغيرة ، مما يوفر رؤى في مسارات التمثيل الغذائي التي قد لا تكون مفهومة تمامًا في نماذج القوارض الأخرى.

Gerbillinae الكبد microsomes

Gerbillinae الكبد microsomesمستمدة من الجيربييل ، وهي أنواع صغيرة من الثدييات تستخدم عادة في علم السموم ودراسات علم الصيدلة. في فحوصات استقرار التمثيل الغذائي ، يتم استخدام microsomes الكبد الجيربيلينا لتقييم كيفية استقلاب المركب بواسطة إنزيمات الكبد الموجودة في الكسر المجهرية ، وخاصة إنزيمات السيتوكروم P450. تساعد هذه المقايسات في تحديد الاستقرار الأيضي للأدوية أو المواد الكيميائية ، وتقييم إمكاناتها لتحويل البيولوجي والقضاء. يتم استخدام Gerbils في بعض الأحيان لهذه الدراسات بسبب ملفها الأيضي المحدد ، والذي يمكن أن يقدم نظرة ثاقبة على الأنواع - اختلافات محددة في استقلاب المخدرات.

minipig الكبد microsome

تكتسب Minipigs شعبية متزايدة في دراسات الدوائية وعلم السموم بسبب أوجه التشابه الفسيولوجية مع البشر ، وخاصة من حيث استقلاب الكبد.Minipig الكبد microsomesغالبًا ما تستخدم في فحوصات الاستقرار الأيضي لتوفير البيانات التي تشبه عن كثب استقلاب المخدرات البشرية مقارنة بنماذج القوارض. هذه microsomes مفيدة بشكل خاص لدراسة امتصاص المخدرات ، والتوزيع ، والتمثيل الغذائي ، والإفراز (ADME) في كائن نموذجي مع صورة أكثر إنسانية مثل الإنسان. تعتبر minipigs ذات قيمة خاصة في تقييم المركبات التي تتطلب تنبؤًا أكثر دقة للاستجابات الأيضية البشرية.

غونيا الخنازير الكبد الكبد microsomes

على عكس القوارض الأخرى ، تفتقر خنازير غينيا إلى بعض الأدوية - استقلاب الإنزيمات ، مثل السيتوكروم P450 2D ، والتي يمكن أن تؤثر على طريقة معالجة مركبات معينة. هذا يجعلmicrosomes كبد خنزير غينيامفيد بشكل خاص لدراسة الأنواع - اختلافات محددة في استقلاب المخدرات. يمكن أن يقدم ملف تعريف إنزيمهم الفريد نظرة ثاقبة على كيفية تصرف المركب في نوع به مسارات استقلابية محدودة ، ويمكن أن يسلط الضوء على المخاطر أو الاختلافات المحتملة في استقلاب المخدرات الذي قد لا يتم ملاحظته في نماذج أخرى. وهذا يجعل خنازير غينيا ذات قيمة لعلم السموم المقارنة والدراسات الدوائية.

القطط الكبد microsome

القطط الكبد microsomesتستخدم في الدراسات الأيضية لتقييم كيفية معالجة الأدوية في القطط. القطط لها خصائص استقلابية فريدة ، بما في ذلك نشاط الجلوكورونيد المحدود ، والتي يمكن أن تؤثر على عملية التمثيل الغذائي لبعض الأدوية. بسبب هذا ،كبد الكبد microsomesضرورية لدراسة كيفية تصرف المركبات المحددة في القطط ، وخاصة بالنسبة للمستحضرات الصيدلانية البيطرية. يتم استخدامها لاختبار السمية المحتملة أو قضايا التمثيل الغذائي في الأدوية المخصصة لاستخدام القطط ويمكن أن تساعد في تقييم الاختلافات بين الأنواع في استقلاب المخدرات عند الانتقال من الدراسات البشرية إلى الحيوان.

الأبقار الكبد microsome

الأبقار الكبد microsomes، المستمدة من الماشية ، مفيدة بشكل خاص في دراسة التمثيل الغذائي للمركبات المستخدمة في الماشية. الماشية لها مسارات استقلابية مختلفة مقارنة بالبشر ، وخاصة في نشاط بعض الإنزيمات المشاركة في المرحلة الأولى من التمثيل الغذائي. يتم استخدام microsomes الكبد البقري للتنبؤ بكيفية استقلاب الأدوية البيطرية أو المواد الكيميائية الزراعية في الماشية. بالإضافة إلى ذلك ، يتم استخدام هذه الميكروسومات للتحقيق في المخلفات المحتملة في اللحوم والحليب ، مما يساعد على ضمان سلامة الأغذية للاستهلاك البشري. في حين توفر الميكروسومات البقرية بيانات قيمة عن استقلاب الثروة الحيوانية ، إلا أنها قد لا تكون قابلة للتطبيق مباشرة على تطوير الأدوية البشرية بسبب الاختلافات الأيضية الكبيرة. إضافة إلى الأبقار ،الحصان الكبد microsome,microsomes الكبد الأغناموالمجهرية الكبد الماعزتستخدم بعنف.

كبد الدواجن microsome

الميكروسومات الدواجن ، رغم أنها أقل استخدامًا من تلك الموجودة في الثدييات ، يمكن أن تكون مفيدة في دراسات استقلاب الأدوية الطيور. يشمل microsomes الدواجن المشتركةبطة الكبد microsomes,الدجاج الكبد microsomes,الكبد الديك الرومي microsomesوالسمان الكبد microsomes. يتم توظيفهم لتقييم كيفية معالجة الأدوية في أنواع الطيور. هذا مهم بشكل خاص في تطور الأدوية البيطرية للدواجن ، وكذلك في الدراسات البيئية لفهم استقلاب المواد الكيميائية التي قد تدخل السلسلة الغذائية عبر الطيور.

الكبد الأسماك microsome

الكبد الأسماك microsomes، وخاصة قوس قزحتراوت الكبد microsomes، تعمل في البحوث البيئية والسمية. الأسماك حساسة بشكل خاص للملوثات البيئية ، والميكروسومات الكبد هي أدوات قيمة في دراسة مسارات التمثيل الغذائي المشاركة في إزالة السموم من الملوثات في النظم الإيكولوجية المائية. تُستخدم أيضًا microsomes الأسماك لدراسة التأثير البيئي للمستحضرات الصيدلانية والمواد الكيميائية الصناعية ، مما يساعد على تقييم إمكاناتها على التراكم الحيوي والتأثير على الحياة المائية. 

خاتمة

تلعب microsomes دورًا مهمًا في المراحل المبكرة من تطوير الأدوية من خلال توفير رؤى أساسية حول استقرار التمثيل الغذائي وعلماء الدوائية لمرشحي الأدوية. من خلال استخدام فحوصات microsomal ، يمكن للباحثين تقييم المرحلة الأولى والمرحلة الثانية من ردود الفعل الأيضية ، وتحديد التفاعلات الدوائية المحتملة - الدواء ، وتقييم الأنسجة - التمثيل الغذائي المحدد. يتيح توافر الميكروسومات من مجموعة واسعة من الأنواع ، بما في ذلك البشر والحيوانات ، مقارنات عبر الأنواع ، وتعزيز التنبؤ بالتمثيل الغذائي للمخدرات في البشر وضمان سلامة وفعالية المركبات الجديدة. مع استمرار تطور عملية تطوير الأدوية ، ستبقى النماذج المصغرة أداة حيوية في السعي لتحقيق أدوية أكثر أمانًا وأكثر فاعلية.

الكلمات المفتاحية: استقرار التمثيل الغذائي ، المرحلة الأولى من التمثيل الغذائي ، المرحلة الثانية من عملية التمثيل الغذائي ، تفاعلات المرحلة الأولى ، تفاعلات المرحلة الثانية ، microsomes الكبد ، microsomes intesine ، microsomes الأمعاء ، microsomes الرئة ، nadph system ، ugt udpation udpation ، ugt ugt ugt ugt ugt ugt ugt ugt ugt. 0.1M PBS ، TRIS - HCL ، microsomes البشرية ، cynomolgus monkey microsomes ، microsomes الكبد القرد ريسوس ، microsomes الكبد marmoset ، الكبد الكبد الكبد الكبد ، الكبد الكبد الكبد ، microsomes الكبد الفئر جيربيلينا الكبد الكبد microsomes ، balb/c microsomes الكبد العاري ، guniea pig microsomes microsomes الكبد minipig ، microsomes الكبد القطط ، microsomes الكبد القط ، microsomes الكبد ، microsomes microsomes railder. microsomes ، microsomes الكبد الديك الرومي ، microsome كبد الخيول ، microsomes الكبد الغنم ، microsomes الكبد الماعز ، السمان الكبد microsomes
مرجع
س 2 سهّل النقل O 2 في مفاعل حيوي للألياف المجوفة الكبدية - شخصية علمية على ResearchGate. متاح من:https://www.researchgate.net/figure/phase couteaction- و pathway-- coutedabolism--34_fig4_267837256
تشريح تفاعل المستقلبات المرحلة الثانية من الإيبوبروفين وغيرها من مضادات الالتهاب غير الستيروئيدية مع بروتين البلازما البشرية - شخصية علمية على ResearchGate. متاح من: https://www.researchgate.net/figure/the- reactionsoutoutout couttoructs coutof coute couteddrug coutabolism count