Mikrozomy: Preferovaný metabolický model in vitro pro neklinický výzkum léčiva

Mikrozomy: Preferovaný metabolický model in vitro pro neklinický výzkum léčiva

Mikrozomy: Definice a funkce

Ve většině případů se mikrozomy vztahují na sférické, vezikulární membránové struktury přibližně 100 nm v průměru, vytvořené vlastní fúzí fragmentovaného endoplazmatického retikula (ER) během buněčné homogenizace a diferenciální centrifugace. Jedná se o heterogenní sestavy obsahující dvě základní složky: er membrány a ribozomy. Mikrozomy jsou primárně obohaceny o oxidázové enzymy cytochromu P450 (CYP450), které hrají klíčovou roli v oxidačním metabolismu a jsou klíčovými enzymy v procesech metabolismu léčiva.

Mikrozomy si in vitro zachovávají základní funkce ER, včetně syntézy proteinů, proteinové glykosylace a biosyntézy lipidů, což poskytuje všestranný nástroj pro studium různých biochemických a farmakologických procesů.

Obrázek 1: Mikrozomy (Zdroj: Internet)

1. Klíčové orgány v metabolismu léčiva

Metabolismus léčiva označuje chemické změny, které lék podává v těle, což má za následek strukturální modifikace. Tento proces, také známý jako biotransformace, se primárně vyskytuje v orgánech, jako jsou játra, ledviny, plíce, žaludek, střeva a kůže. Mezi nimi je játra hlavním místem metabolismu léčiva, následovaný ledvinami jako druhým nejvýznamnějším orgánem.

V játrech metabolizující enzymy léčiva katalyzují strukturální transformace, které lze obecně klasifikovat do dvou fází: metabolismus fáze I a metabolismus fáze II.

• Metabolismus fáze I (Reakce fáze I): Tato fáze zahrnuje oxidační, reduktivní nebo hydrolytické reakce, které vytvářejí střední produkty, často včetně elektrofilních skupin a kyslíkových radikálů. Tyto reakce mohou vést k hepatotoxicitě.
• Metabolismus fáze II (reakce fáze II): Tato fáze sestává z konjugačních reakcí, které primárně slouží k detoxikaci léčiv. Po metabolismu většina léků ztrácí svou farmakologickou aktivitu, ačkoli menšina se může stát aktivními terapeutickými látkami.

Játra zpracovává přibližně 70% - 80% z celkového metabolismu léčiva a podtrhuje jeho ústřední roli v biotransformaci.

Kromě játra ledviny významně přispívají k metabolismu léčiva, což představuje asi 10% - 20% celkové metabolické aktivity. Ledviny vylučují léky a jejich metabolity pomocí filtrace a sekrece. Jejich schopnost vylučování léčiva je však omezená, což může vést k akumulaci určitých léků a potenciální toxicity.

Kromě jater a ledvin hrají další orgány, jako jsou střevní enzymové systémy a plíce, roli také při ovlivňování absorpce, distribuce a metabolismu léčiva, i když v menší míře.

Obrázek 2: Reakce katalyzovaná monooxygenázou (zdroj: internet)

2. Klíčové enzymy v orgánech metabolizujících léčiva

Jak bylo uvedeno, metabolismus léčiva závisí především na správném fungování různých enzymových systémů v játrech, ledvinách, gastrointestinálním traktu a dalších orgánech. Porozumění enzymatickým profilům těchto orgánů je nezbytné pro komplexní studii procesů metabolismu léčiva.

Enzymy zapojené do metabolismu léčiva jsou obecně rozděleny do dvou tříd: mikrosomální enzymové systémy a non - mikrosomální enzymatické systémy.

• Mikrosomální enzymatické systémy:
  Tyto enzymy jsou primárně lokalizovány v lipofilních membránách endoplazmatického retikula v jaterních buňkách a dalších buňkách. Nejdůležitější skupinou oxidačních enzymů v jaterních mikrozomech je jaterní mikrosomální mixozovaný oxidázový systém, známý také jako monooxygenázy (CYP450). Tyto enzymy představují primární cestu pro metabolismus léčiva v těle, schopné katalyzovat širokou škálu oxidačních reakcí. Proces biotransformace katalyzovaný těmito enzymy vyžaduje zapojení cytochromu P450 (CYP450), koenzymu II, molekulárního kyslíku, mg²⁺, flavoproteinů, non - heme železa a dalších kofaktorů.
  Navíc jsou na luminální straně endoplazmatického retikula také přítomny také UDP - glukuronosyltransferázy (UGTS), klíčovou složku metabolismu fáze II.
• Non - mikrosomální enzymatické systémy:
  Mezi enzymy typu II patří také UGT, sulfotransferázy (Sults), glutathion - S - transferázy (GST), n - acetyltransferázy (Nats) a enzymy aminokyseliny. Non - mikrosomální enzymy primárně usnadňují metabolismus fáze II.

Kromě její fyziologické role při udržování rovnováhy vody a elektrolytů a vylučování endogenních a exogenních látek je ledvina také klíčovým orgánem pro metabolické biotransformace fáze I a fáze II.

• Metabolismus fáze I v ledvinách:
  Zahrnuje enzymy P450, dehydrogenázy a různé monooxygenázy, ačkoli jejich koncentrace a aktivity jsou výrazně nižší než v játrech, takže metabolismus ledviny I. ledviny je méně dominantní.
• Metabolismus fáze II v ledvinách:
  Primárně zahrnuje UGT, SULT, GST, NATS a aminokyselinové konjugační enzymy, hrající hlavní roli v metabolismu léčiva ledvin.

Střevo, jako jeden z největších trávicích orgánů, hraje také rozhodující roli v metabolismu léčiva. Ve střevním traktu mnoho léků podléhá metabolickým reakcím, které je transformují na vylučující a eliminovatelné metabolity. Tyto metabolické procesy se vyskytují dvěma cestami:

1. Enzymatický metabolismus ve střevních epitelových buňkách, které zahrnují enzymy, jako jsou CYP450, UGT a lipázy.
2. Mikrobiální - Medikovaný metabolismus střevním mikrobiotou.

Společně tyto enzymatické systémy v různých orgánech zajišťují účinný metabolismus a clearance léků, což zdůrazňuje složitost a integraci cest metabolismu léčiva v těle.

Avšak s nepřetržitým pokrokem v medicíně, inhalované léky získaly v posledních letech významnou pozornost kvůli jejich rychlé absorpci, rychlému nástupu účinku a schopnosti projít nejprve - projít metabolismem. Na rozdíl od konvenčních perorálních léčiv dodávají inhalační formulace léky přímo do plicních tkání, které se vyhýbají prvním jaterním účinky. To zdůrazňuje důležitost zkoumání metabolismu léčiva v plicích pro inhalační formulace.

Plíce obsahují různé enzymy metabolizující léčivo, včetně enzymů P450, hydroláz, konjugačních enzymů, monoaminových oxidáz a flavin obsahujících monooxygenázy. Mezi nimi hrají plicní enzymy P450 rozhodující roli v biotransformaci xenobiotik, inaktivaci inhalovaných chemických karcinogenů a detoxikaci plicních toxinů.

Stručně řečeno,Metabolismus léčiva v těle je obvykle koordinovaný proces zahrnující více orgánů a enzymových systémů. Během rané fáze vývoje neklinického léčiva je tedy výběr vhodných modelů in vitro zásadní pro objasnění metabolických drah a identifikaci enzymů metabolizace klíčů.

3. In vitro modely metabolismu léčiva: mikrozomy

Ve srovnání se studiemi metabolismu in vivo minimalizují studie in vitro interference z fyziologických faktorů, což umožňuje přímé pozorování interakcí mezi léky a enzymy. V důsledku toho se modely metabolismu in vitro staly preferovanou volbou během raného vývoje léčiva. Mezi běžné modely pro studie metabolismu léčiva in vitro patří mikrozomy, frakce S9, cytosol, tkáňové homogenáty a primární buňky. Vzhledem k tomu, že játra jsou hlavním místem metabolismu léčiva, jaterních buněk a jejich subcelulárních složek -jako jsou jaterní mikrozomy, frakce jater S9, homogenáty jater a jaterní cytosol-jsou primárními modely pro studium metabolismu léčiva.

Konkrétně jsou mikrozomy vezikulární membránové struktury odvozené z fragmentovaného endoplazmatického retikula, které se sestavuje během homogenizace buněk a diferenciální centrifugace. Jsou široce distribuovány v orgánech, jako jsou játra, ledviny, střeva a plíce. Protože mikrozomy obsahují enzymy fáze I, jako jsou enzymy cytochromu P450 (CYP450) a fáze II, jako jsou UGT a SULT, zahrnují širokou škálu metabolických cest pro různé léky. Výběr tkáně - specifické mikrozomy je tedy kritickým krokem ve výzkumu metabolismu léčiva in vitro.

Kromě toho se podle technických pokynů pro neklinické farmakokinetické studie léčiv, experimentálních zvířat, jako jsou myši, krysy, králíci, morčata, psi, miniaturní prasata a opice běžně používají. U inovativních léků by se měly používat nejméně dva druhy, přičemž jeden z nich je hlodavci a druhý druhem hlodavců. Kromě druhů zvířat, humanizované materiály -jako jsou lidské jaterní mikrozomy-jsou také zdůrazněny jako klíčové nástroje pro neklinické studie ADME. V důsledku toho je výběr mikrozomů z více druhů, včetně lidí, klíčovým zvážením ve výzkumu metabolismu léčiva.

S ohledem na toIphase, jako přední poskytovatel in vitro biologických činidel, úspěšně vyvinul mikrozomové produkty odvozené z různých tkání více druhů, včetně lidí, opic, psů, potkanů ​​a myší. Tyto produkty nabízejí širokou škálu možností pro studie o rozdílech druhů, metabolické stabilitě, inhibici P450 a fenotypizaci metabolického enzymu.

S přísnými opatřeními pro kontrolu kvality zajišťuje iPhase spolehlivost produktu, pomáhá klientům ušetřit čas a zlepšit efektivitu. Mikrozomy iphase jsou ideální volbou pro neklinický výzkum in vitro.

Výhody mikrozomových produktů iPhase:

• Dodržování:Všechny tkáně používané ve výrobě jsou získávány prostřednictvím certifikovaných kanálů s jasnou sledovatelností.
• Bezpečnost:Produkční tkáně jsou testovány na patogeny, aby byla zajištěna kvalita a bezpečnost produktu.
• Vysoká kvalita:Výrobky podléhají přísné kontrole vnitřní kvality a zajišťují velké velikosti šarží s minimální inter - variabilitou dávek.
• Přizpůsobitelnost:K dispozici jsou mikrozomové produkty na míru z míru z konkrétních druhů nebo tkání, které splňují jedinečné požadavky klientů.

Využití let odbornosti v oblasti výzkumu a vývoje,Iphasespustil vysoko - konečné výzkumné činidla napříč několika obory a kategoriemi. Tyto produkty slouží jako základní nástroje pro raný vývoj léčiv pro etapu a nabízejí nové materiály, metody a techniky pro zkoumání věd o životě. Poskytují také vhodná řešení pro studie genetické toxicity u potravin, léčiv a chemikálií.

Těšíme se na podporu vědců s našimi inovativními a spolehlivými produkty!



Kliknutím na pravé tlačítko nás kontaktujte！