Microsomes: el model metabòlic preferit in vitro per a la investigació de fàrmacs no clínics

Microsomes: el model metabòlic preferit in vitro per a la investigació de fàrmacs no clínics

Microsomes: definició i funcions

En la majoria dels casos, els microsomes es refereixen a estructures de membrana vesicular i esfèrica aproximadament de 100 nm de diàmetre, formades per l’auto -fusió de reticle endoplasmàtic fragmentat (ER) durant l’homogeneïtització cel·lular i la centrifugació diferencial. Es tracta de conjunts heterogenis que inclouen dos components fonamentals: les membranes ER i els ribosomes. Els microsomes s’enriqueixen principalment amb els enzims d’oxidasa del citocrom P450 (CYP450), que tenen un paper fonamental en el metabolisme oxidatiu i són enzims clau en els processos de metabolisme de fàrmacs.

In vitro, els microsomes conserven les funcions essencials de la ER, incloent la síntesi de proteïnes, la glicosilació de proteïnes i la biosíntesi de lípids, proporcionant una eina versàtil per estudiar diversos processos bioquímics i farmacològics.

Figura 1: Microsomes (Font: Internet)

1. Òrgans clau en el metabolisme de les drogues

El metabolisme de les drogues fa referència als canvis químics que un medicament pateix dins del cos, donant lloc a modificacions estructurals. Aquest procés, també conegut com a biotransformació, es produeix principalment en òrgans com el fetge, els ronyons, els pulmons, l’estómac, els intestins i la pell. Entre aquests, el fetge és el lloc principal del metabolisme de les drogues, seguit dels ronyons com a segon òrgan més significatiu.

Dins del fetge, els enzims metabolitzadors de fàrmacs catalitzen transformacions estructurals que generalment es poden classificar en dues fases: el metabolisme de la fase I i el metabolisme de la fase II.

• Metabolisme de la Fase I (reacció de la fase I): Aquesta fase implica reaccions oxidatives, reductives o hidrolítiques que generen productes intermedis, sovint incloent grups electròfils i radicals d’oxigen. Aquestes reaccions poden conduir a l’hepatotoxicitat.
• Metabolisme de la fase II (reacció de la fase II): Aquesta fase consisteix en reaccions de conjugació, que serveixen principalment per desintoxicar els fàrmacs. Després del metabolisme, la majoria de fàrmacs perden la seva activitat farmacològica, tot i que una minoria pot convertir -se en agents terapèutics actius.

El fetge gestiona aproximadament el 70% - 80% del metabolisme total del fàrmac, subratllant el seu paper central en la biotransformació.

A més del fetge, els ronyons contribueixen significativament al metabolisme de les drogues, representant al voltant del 10% - 20% de l’activitat metabòlica total. Els ronyons excrets i els seus metabòlits mitjançant la filtració i la secreció. Tanmateix, la seva capacitat d’excreció de fàrmacs és limitada, cosa que pot comportar l’acumulació de certs fàrmacs i la toxicitat potencial.

Més enllà del fetge i dels ronyons, altres òrgans com els sistemes enzimàtics intestinals i els pulmons també tenen un paper en la influència de l’absorció, la distribució i el metabolisme de fàrmacs, tot i que en menor mesura.

Figura 2: Reacció catalitzada per monooxigenasa (Font: Internet)

2. Enzims clau en els òrgans metabolitzadors de fàrmacs

Com s'ha comentat, el metabolisme dels fàrmacs depèn principalment del funcionament adequat de diversos sistemes enzimàtics del fetge, dels ronyons, del tracte gastrointestinal i d'altres òrgans. Comprendre els perfils enzimàtics d’aquests òrgans és essencial per a un estudi complet dels processos de metabolisme de fàrmacs.

Els enzims implicats en el metabolisme dels fàrmacs es classifiquen generalment en dues classes: sistemes enzimàtics microsòmics i sistemes enzimàtics no - microsòmics.

• Sistemes enzimàtics microsòmics:
  Aquests enzims es localitzen principalment a les membranes lipofíliques del reticle endoplasmàtic a les cèl·lules hepàtiques i altres cèl·lules. El grup més important d’enzims oxidatius en microsomes hepàtics és el sistema de funcions mixtes microsòmiques hepàtiques, també conegut com a monooxigenases (CYP450). Aquests enzims representen la via principal del metabolisme del fàrmac al cos, capaç de catalitzar una àmplia gamma de reaccions oxidatives. El procés de biotransformació catalitzat per aquests enzims requereix la afectació de citocrom P450 (CYP450), coenzim II, oxigen molecular, mg²⁺, flavoproteïnes, proteïnes de ferro no - heme i altres cofactors.
  A més, UDP - Glucuronosyltransferases (UGTS), un component clau del metabolisme de la fase II, també estan presents al costat luminal del reticle endoplasmàtic, fent que els enzims UGT formin part del sistema microsòmic.
• Sistemes enzimàtics no - microsòmics:
  També coneguts com a enzims de tipus II, inclouen UGTs, sulfotransferases (sults), glutatió - s - transferases (GSTs), n - acetiltransferases (NATS) i enzims conjugadors d'aminoàcids. Els enzims no microsòmics faciliten principalment el metabolisme de la fase II.

Més enllà del seu paper fisiològic en el manteniment de l’equilibri d’aigua i electròlits i excretant substàncies endògens i exògens, el ronyó també és un òrgan clau per a la fase I i la fase II metabòlica biotransformacions.

• Fase I Metabolisme al ronyó:
  Inclou enzims P450, deshidrogenases i diverses monooxigenases, tot i que les seves concentracions i activitats són significativament inferiors a les del fetge, fent que el metabolisme de la fase I renal sigui menys dominant.
• Metabolisme de la fase II al ronyó:
  Inclou principalment UGTS, SULTS, GSTS, NATS i enzims conjugant d'aminoàcids, jugant un paper important en el metabolisme renal de les drogues.

L’intestí, com un dels òrgans digestius més grans, també té un paper crític en el metabolisme dels fàrmacs. Al tracte intestinal, molts fàrmacs experimenten reaccions metabòliques que les transformen en metabòlits més excretables i eliminables. Aquests processos metabòlics es produeixen a través de dues vies:

1. Metabolisme enzimàtic dins de les cèl·lules epitelials intestinals, que implica enzims com CYP450, UGTS i lipases.
2. Microbial - Metabolisme mediat per microbiota intestinal.

En conjunt, aquests sistemes enzimàtics en diferents òrgans asseguren el metabolisme eficient i la depuració dels fàrmacs, destacant la complexitat i la integració de les vies del metabolisme del fàrmac al cos.

No obstant això, amb els avenços continus en la medicina, els fàrmacs inhalats han obtingut una atenció important en els darrers anys a causa de la seva ràpida absorció, l’aparició ràpida d’acció i la capacitat de superar el primer metabolisme. A diferència dels fàrmacs orals convencionals, les formulacions inhalades proporcionen medicaments directament als teixits pulmonars, evitant els efectes hepàtics del primer pas. Això posa de manifest la importància d’investigar el metabolisme dels fàrmacs dins dels pulmons per a formulacions inhalades.

Els pulmons contenen una varietat d’enzims metabolitzadors de fàrmacs, inclosos enzims P450, hidrolases, enzims de conjugació, monoamina oxidases i flavin - que contenen monooxigenases. Entre aquests, els enzims pulmonars P450 tenen un paper crític en la biotransformació dels xenobiòtics, la inactivació de carcinògens químics inhalats i la desintoxicació de les toxines pulmonars.

En resum,El metabolisme del fàrmac dins del cos és normalment un procés coordinat que inclou múltiples òrgans i sistemes enzimàtics. Així, durant la fase de desenvolupament de fàrmacs no clínics precoç, seleccionar models in vitro adequats és crucial per dilucidar les vies metabòliques i identificar enzims metabolitzadors clau.

3. Models de metabolisme de fàrmacs in vitro: microsomes

En comparació amb els estudis de metabolisme in vivo, els estudis in vitro minimitzen la interferència de factors fisiològics, permetent l'observació directa de les interaccions entre fàrmacs i enzims. En conseqüència, els models de metabolisme in vitro s’han convertit en l’elecció preferida durant el desenvolupament precoç dels medicaments. Els models comuns per a estudis de metabolisme de fàrmacs in vitro inclouen microsomes, fraccions S9, citosol, homogenats de teixit i cèl·lules primàries. Atès que el fetge és el lloc principal del metabolisme dels fàrmacs, les cèl·lules hepàtiques i els seus components subcel·lulars,com ara microsomes hepàtics, fraccions hepàtiques S9, homogenis de teixits hepàtics i citosol hepàtic-són els models principals per estudiar el metabolisme dels fàrmacs.

Els microsomes, concretament, són estructures de membrana vesiculars derivades del reticle endoplasmàtic fragmentat que es reuneix durant l’homogeneïtzació cel·lular i la centrifugació diferencial. Es distribueixen àmpliament en òrgans com el fetge, els ronyons, els intestins i els pulmons. Com que els microsomes contenen enzims de la fase I com el citocrom P450 (CYP450) i els enzims de la fase II com els UGTs i els SULT, engloben una àmplia gamma de vies metabòliques per a diversos fàrmacs. Així, seleccionar el teixit - microsomes específics és un pas crític en la investigació del metabolisme de fàrmacs in vitro.

A més, segons les directrius tècniques d’estudis farmacocinètics no clínics de fàrmacs, s’utilitzen animals experimentals com ratolins, rates, conills, cobai, gossos, porcs en miniatura i micos. Per a fàrmacs innovadors, s’han d’utilitzar almenys dues espècies, amb una de rosegador i l’altra una espècie no carinyosa. Més enllà de les espècies animals, materials humanitzats ...com ara microsomes hepàtics humans-també es destaquen com a eines clau per a estudis no clínics ADME. En conseqüència, seleccionar microsomes de diverses espècies, inclosos els humans, és una consideració fonamental en la investigació del metabolisme dels fàrmacs.

A la llum d’això,IPhase, com a proveïdor líder de reactius biològics in vitro, ha desenvolupat amb èxit productes de microsoma derivats de diversos teixits de múltiples espècies, inclosos humans, micos, gossos, rates i ratolins. Aquests productes ofereixen una àmplia gamma d’opcions d’estudis sobre diferències d’espècies, estabilitat metabòlica, inhibició de P450 i fenotipat enzimàtic metabòlic.

Amb estrictes mesures de control de qualitat, iPhase assegura la fiabilitat del producte, ajudant els clients a estalviar temps i millorar l’eficiència. Els microsomes iPhase són l’elecció ideal per a investigacions no clíniques in vitro.

Avantatges dels productes de microsoma iPhase:

• Compliment:Tots els teixits utilitzats en la producció s’obtenen a través de canals certificats amb una traçabilitat clara.
• Seguretat:Els teixits de producció es proven de patògens per assegurar la qualitat i la seguretat del producte.
• Alta qualitat:Els productes experimenten un rigorós control de qualitat interna, assegurant grans mides per lots amb una mínima variabilitat entre el lot.
• Personalització:Els productes de microsoma a mida d’espècies o teixits específics estan disponibles per complir els requisits únics del client.

Aprofitant anys d’expertesa en R + D,IPhaseha llançat reactius de recerca High - End a diversos camps i categories. Aquests productes serveixen d’eines essencials per al desenvolupament de medicaments primerencs, oferint nous materials, mètodes i tècniques per explorar les ciències de la vida. També proporcionen solucions convenients per a estudis de toxicitat genètica en aliments, productes farmacèutics i productes químics.

Esperem donar suport als investigadors amb els nostres productes innovadors i fiables.



Feu clic al botó dret per contactar amb nosaltres！