Микрозоми: Предпочитаният in vitro метаболитен модел за неклинични изследвания на лекарствата

Микрозоми: Предпочитаният in vitro метаболитен модел за неклинични изследвания на лекарствата

Микрозоми: Определение и функции

В повечето случаи микрозомите се отнасят до сферични, везикуларни мембранни структури, приблизително 100 nm в диаметър, образуван от самостоятелното сливане на фрагментиран ендоплазмен ретикулум (ER) по време на клетъчната хомогенизация и диференциална центрофугиране. Това са хетерогенни сглобки, съдържащи два основни компонента: ER мембрани и рибозоми. Микрозомите са обогатени предимно с ензими на цитохром Р450 (CYP450) оксидаза, които играят основна роля в окислителния метаболизъм и са ключови ензими в процесите на метаболизма на лекарството.

In vitro, микрозомите запазват основните функции на ER, включително синтез на протеини, протеин гликозилиране и липидна биосинтеза, осигурявайки универсален инструмент за изучаване на различни биохимични и фармакологични процеси.

Фигура 1: Микрозоми (Източник: Интернет)

1. Ключови органи в метаболизма на лекарствата

Метаболизмът на лекарството се отнася до химическите промени, които лекарството претърпява в тялото, което води до структурни модификации. Този процес, известен също като биоотрансформация, се случва предимно в органи като черния дроб, бъбреците, белите дробове, стомаха, червата и кожата. Сред тях черният дроб е основното място на метаболизма на лекарството, последвано от бъбреците като втори най -значим орган.

В черния дроб лекарството - метаболизиращи ензими катализират структурните трансформации, които обикновено могат да бъдат класифицирани в две фази: фаза I метаболизъм и метаболизъм на фаза II.

• Метаболизъм на фаза I (реакция на фаза I): Тази фаза включва оксидативни, редуктивни или хидролитични реакции, които генерират междинни продукти, често включително електрофилни групи и кислородни радикали. Тези реакции могат да доведат до хепатотоксичност.
• Метаболизъм на фаза II (фаза II реакция): Тази фаза се състои от реакции на конюгиране, които служат предимно за детоксикация на лекарства. След метаболизма повечето лекарства губят фармакологичната си активност, въпреки че малцинството може да стане активни терапевтични средства.

Черният дроб се справя с приблизително 70% - 80% от общия метаболизъм на лекарството, подчертавайки централната си роля в биотрансформацията.

В допълнение към черния дроб, бъбреците допринасят значително за метаболизма на лекарството, което представлява около 10% - 20% от общата метаболитна активност. Бъбреците отделят лекарства и техните метаболити чрез филтрация и секреция. Въпреки това, тяхната способност за отделяне на лекарства е ограничена, което може да доведе до натрупване на определени лекарства и потенциална токсичност.

Отвъд черния дроб и бъбреците, други органи като чревните ензимни системи и белите дробове също играят роля за влияние върху абсорбцията на лекарството, разпределението и метаболизма, макар и в по -малка степен.

Фигура 2: Реакционна, катализирана от Monooxygenase (източник: Интернет)

2. Ключови ензими в лекарствените метаболизиращи органи

Както беше обсъдено, метаболизмът на лекарството зависи преди всичко от правилното функциониране на различни ензимни системи в черния дроб, бъбреците, стомашно -чревния тракт и други органи. Разбирането на ензимните профили на тези органи е от съществено значение за цялостно изследване на процесите на метаболизма на лекарството.

Ензимите, участващи в метаболизма на лекарството, обикновено се категоризират в два класа: микрозомни ензимни системи и не - микросомни ензимни системи.

• Микрозомни ензимни системи:
  Тези ензими са локализирани предимно в липофилните мембрани на ендоплазмения ретикулум в чернодробните клетки и други клетки. Най -важната група оксидативни ензими в чернодробните микрозоми е чернодробната микрозомална смесена - Функционална оксидазна система, известна още като монооксигенази (CYP450). Тези ензими представляват основния път за метаболизма на лекарството в организма, способен да катализира широк спектър от оксидативни реакции. Процесът на биоотрансформация, катализиран от тези ензими, изисква участието на цитохром Р450 (CYP450), коензим II, молекулен кислород, Mg²⁺, флавопротеини, железни протеини без хема и други кофактори.
  Освен това, UDP - глюкоронозилтрансферази (UGTS), ключов компонент на фаза II метаболизъм, също присъстват от луминалната страна на ендоплазмения ретикулум, което прави UGT ензимите част от микросомната система.
• Не - Микрозомни ензимни системи:
  Известни също като ензими тип II, те включват UGT, сулфотрансферази (SULTS), глутатион - S - трансферази (GSTs), N - ацетилтрансферази (NATS) и конюгиращи аминокиселини ензими. Не - Микрозомните ензими улесняват основно метаболизма на фаза II.

Отвъд физиологичната си роля за поддържане на баланса на водата и електролитите и отделянето на ендогенни и екзогенни вещества, бъбрекът също е ключов орган за метаболитни биотрансформации на фаза I и фаза II.

• Фаза I метаболизъм в бъбрека:
  Включва P450 ензими, дехидрогенази и различни монооксигенази, въпреки че техните концентрации и активности са значително по -ниски от тези в черния дроб, което прави метаболизма на бъбречната фаза I по -малко доминиращ.
• Метаболизъм на фаза II в бъбрека:
  Основно включва UGT, SULT, GST, NATS и конюгиращи аминокиселини ензими, играейки основна роля в метаболизма на бъбреците.

Червата, като един от най -големите храносмилателни органи, също играе критична роля в метаболизма на лекарствата. В чревния тракт много лекарства претърпяват метаболитни реакции, които ги превръщат в по -екскретируеми и елиминируеми метаболити. Тези метаболитни процеси протичат по два пътя:

1. Ензимен метаболизъм в чревните епителни клетки, който включва ензими като CYP450, UGT и липази.
2. Микробен - Медииран метаболизъм чрез чревна микробиота.

Заедно тези ензимни системи в различни органи гарантират ефективния метаболизъм и клирънс на лекарствата, подчертавайки сложността и интегрирането на пътищата на метаболизма на лекарството в организма.

Въпреки това, с непрекъснатия напредък в медицината, инхалаторните лекарства са привлекли значително внимание през последните години поради бързото им абсорбция, бързото начало на действието и способността да се заобикалят първо - преминават метаболизъм. За разлика от конвенционалните орални лекарства, инхалаторните състави доставят лекарства директно в белодробните тъкани, избягвайки първо чернодробните - PASS ефекти. Това подчертава значението на изследването на лекарствения метаболизъм в белите дробове за инхалаторни състави.

Белите дробове съдържат различни лекарствени - метаболизиращи ензими, включително P450 ензими, хидролази, конюгиращи ензими, моноаминови оксидази и флавин - съдържащи монооксигенази. Сред тях белодробните р450 ензими играят критична роля в биотрансформацията на ксенобиотиците, инактивирането на инхалаторните химически карциногени и детоксикацията на белодробните токсини.

В обобщение,Метаболизмът на лекарството в тялото обикновено е координиран процес, включващ множество органи и ензимни системи. По този начин, по време на ранната неклинична фаза на развитие на лекарствата, избирането на подходящи in vitro модели е от решаващо значение за изясняване на метаболитните пътища и идентифициране на ключови метаболизиращи ензими.

3. Модели на метаболизъм in vitro: микрозоми

В сравнение с проучванията in vivo метаболизъм, in vitro изследванията минимизират смущения от физиологичните фактори, което позволява директното наблюдение на взаимодействията между лекарствата и ензимите. Следователно моделите на метаболизма in vitro са се превърнали в предпочитан избор по време на ранното развитие на лекарствата. Общите модели за проучвания на метаболизма на лекарството in vitro включват микрозоми, фракции на S9, цитозол, тъканни хомогенати и първични клетки. Като се има предвид, че черният дроб е основното място на метаболизма на лекарството, чернодробните клетки и техните субклетъчни компоненти -като чернодробни микрозоми, чернодробни фракции, хомогенати на чернодробната тъкан и чернодробния цитозол-са основните модели за изучаване на лекарствения метаболизъм.

Микрозомите, по -специално, са везикуларни мембранни структури, получени от фрагментиран ендоплазмен ретикулум, който се събира по време на хомогенизация на клетките и диференциално центрофугиране. Те са широко разпространени в органи като черния дроб, бъбреците, червата и белите дробове. Тъй като микрозомите съдържат фаза I ензими като цитохром Р450 (CYP450) и ензими от фаза II като UGT и SULT, те обхващат широк спектър от метаболитни пътища за различни лекарства. По този начин изборът на тъкан - специфични микрозоми е критичен етап в изследванията на метаболизма на лекарството in vitro.

Освен това, според техническите насоки за неклинични фармакокинетични изследвания на лекарства, експериментални животни като мишки, плъхове, зайци, морски свинчета, кучета, миниатюрни прасета и маймуни обикновено се използват. За иновативни лекарства трябва да се използват най -малко два вида, като единият е гризач, а другият - не - гризачи. Отвъд животинските видове, хуманизирани материали -като човешки чернодробни микрозоми-също се подчертават като ключови инструменти за неклинични ADME проучвания. Следователно, изборът на микрозоми от множество видове, включително хората, е основно внимание при изследването на метаболизма на лекарствата.

В светлината на това,Афизен, като водещ доставчик на in vitro биологични реагенти, успешно е развил микросомни продукти, получени от различни тъкани от множество видове, включително хора, маймуни, кучета, плъхове и мишки. Тези продукти предлагат широк спектър от възможности за проучвания за различията в видовете, метаболитната стабилност, инхибирането на P450 и фенотипирането на метаболитния ензим.

Със строги мерки за контрол на качеството, Iphase гарантира надеждността на продукта, като помага на клиентите да спестят време и да подобрят ефективността. Афизните микрозоми са идеалният избор за in vitro неклинични изследвания.

Предимства на афизните микросомни продукти:

• Съответствие:Всички тъкани, използвани в производството, се доставят чрез сертифицирани канали с ясна проследяване.
• Безопасност:Производствените тъкани се тестват за патогени, за да се гарантира качеството и безопасността на продукта.
• Високо качество:Продуктите претърпяват строг вътрешен контрол на качеството, като гарантират големи размери на партидите с минимална променливост на партидата.
• Персонализиране:Предлагат се съобразени микросомни продукти от специфични видове или тъкани, за да отговарят на уникалните изисквания на клиента.

Използване на години на научноизследователска и развойна експертиза,Афизенстартира високи - крайни изследователски реагенти в множество полета и категории. Тези продукти служат като основни инструменти за разработване на лекарства в ранна сцена, предлагащи нови материали, методи и техники за изследване на науките за живота. Те също така предоставят удобни разтвори за изследвания на генетичната токсичност в храните, фармацевтичните продукти и химикалите.

Очакваме с нетърпение да подкрепим изследователите с нашите иновативни и надеждни продукти!



Кликнете върху десния бутон, за да се свържете с нас！