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Les microsomes sont des vésicules subcellulaires dérivées du réticulum endoplasmique des cellules perturbées, principalement des hépatocytes (cellules hépatiques). Ils sont riches en enzymes médicamenteuses - métaboliser, notamment la famille du cytochrome P450 (CYP), qui jouent un rôle crucial dans le métabolisme oxydatif de divers composés. Les tests de stabilité métabolique utilisant des microsomes font partie intégrante du développement précoce des médicaments car ils aident à prédire la pharmacocinétique in vivo. En mesurant le taux de métabolisme in vitro, les chercheurs peuvent estimer la clairance intrinsèque et extrapoler ces résultats pour anticiper comment un médicament pourrait se comporter chez l'homme. De tels tests facilitent non seulement le dépistage de nombreux composés de manière élevée, mais aident également à l'identification des voies métaboliques et des interactions médicamenteuses potentielles. La combinaison de microsomes de divers tissus permet une compréhension complète du métabolisme hépatique et extrahépatique, ce qui est crucial pour optimiser la conception des médicaments et assurer la sécurité avant les essais cliniques. Les microsomes communs dansstabilité du métabolismeLe test comprend:Microsome hépatique, microsome à l'intesine / microsome intestinal, microsome pulmonaire, microsome rénal.
Microsomes hépatiques
Microsomes hépatiquessont particulièrement riches en enzymes du cytochrome P450 et aux oxydoréductases apparentées. Leur contenu enzymatique élevé fait des microsomes hépatiques le modèle préféré pour évaluer la stabilité métabolique. Au cours d'un test, un candidat médicamenteux est incubé avec des microsomes hépatiques en présence d'un cofacteur essentiel tel que NADPH, et le taux à laquelle le composé parent est métabolisé est surveillé au fil du temps. Les informations glanées à partir de ces expériences sont utilisées pour calculer la clairance intrinsèque, un paramètre important qui aide à prédire la rapidité avec laquelle un médicament peut être éliminé in vivo. Étant donné que les microsomes hépatiques peuvent être regroupés à partir de plusieurs donneurs, ils fournissent un système fiable et reproductible qui minimise la variabilité inhérente aux systèmes biologiques.
Microsomes intestinaux / microsomes d'intestin
Microsome intestinal, parfois aussi connu sous le nommicrosome intestin, bien que moins abondants dans les enzymes métaboliques par rapport à leurs homologues hépatiques, sont tout aussi importants dans le contexte du premier métabolisme. Après l'administration orale, un médicament doit passer par la paroi intestinale où il peut subir une transformation enzymatique significative avant d'atteindre la circulation systémique. L’activité métabolique dans les microsomes intestinaux peut considérablement influencer la biodisponibilité d’un médicament, et les données obtenues à partir de ces tests sont essentielles pour développer des stratégies pour surmonter le métabolisme pré-systémique.
Microsomes cutanés
Peau microsomessont préparés à partir de tissus cutanés et présentent des activités de métabolisation des médicaments, y compris celles des enzymes CYP. Bien que l'activité enzymatique spécifique de la peau soit généralement inférieure à 10% de celle trouvée dans le foie, la peau joue un rôle significatif dans la biotransformation des xénobiotiques transdermiques. L'utilisation de microsomes cutanés dans les tests peut fournir un aperçu du métabolisme des composés qui sont appliqués ou absorbés par topique à travers la peau.
PoumonMicrosomes
Microsomes pulmonairessont préparés à partir du tissu pulmonaire et sont utilisés pour étudier le métabolisme des composés qui sont administrés par inhalation ou qui exercent leurs effets dans le système respiratoire. Alors que la concentration des enzymes du cytochrome P450 dans le poumon est plus faible que dans le foie, le poumon reste un site critique pour le métabolisme des toxines environnementales et des médicaments inhalés. Ce modèle est particulièrement précieux pour évaluer les transformations métaboliques spécifiques et les toxicités locales potentielles.
Microsomes rénaux
Microsomes rénauxsont isolés des tissus rénaux et donnent un aperçu des processus métaboliques qui se produisent dans le rein. Étant donné que le rein n'est pas seulement un organe d'excrétion mais aussi celui qui contribue à la clairance métabolique de certains médicaments, l'utilisation de microsomes rénaux dans les tests de stabilité permet aux chercheurs d'évaluer la formation de métabolites qui pourraient être liés à la néphrotoxicité. De cette façon, les microsomes rénaux complètent les données des études hépatiques et intestinales, donnant une perspective plus large sur le profil métabolique d'un composé.
Microsomes de testicules
Testicules microsomessont dérivés du tissu testiculaire et contiennent des enzymes responsables de la métabolisation des composés endogènes et exogènes. Bien que moins couramment utilisés que les microsomes hépatiques, ils peuvent être pertinents dans l'étude du métabolisme des substances affectant la santé reproductive masculine. Des détails spécifiques sur leur utilisation dans les tests de stabilité métabolique sont limités et peuvent varier en fonction de l'objectif de la recherche.
Microsomes d'épididyme
Épididyme microsomessont obtenus à partir de tissu épididymaire et, comme les microsomes de testicules, sont impliqués dans le métabolisme de certains composés. Leur application dans les tests de stabilité métabolique est moins répandue, mais ils peuvent être utilisés dans des études examinant le métabolisme des substances ayant un impact sur la fertilité masculine et la fonction reproductive. Les protocoles et l'utilisation détaillés dépendraient des objectifs spécifiques de la recherche.
Système de régénération du métabolisme de phase I et NADPH
Réactions métaboliques de phase Isont principalement entraînés par des enzymes CYP, et ces réactions nécessitent un approvisionnement constant de réduction des équivalents sous forme de NADPH. Pour s'assurer que NADPH est disponible tout au long de la période d'incubation, unSystème de régénération NADPHest ajouté au test. LeSystème de régénération NADPHComprend généralement le NADP⁺, le glucose - 6 - phosphate et l'enzyme glucose - 6 - phosphate déshydrogénase, qui convertissent en continu NADP⁺ en NADPH. Cette régénération est essentielle car elle soutient les réactions redox catalysées par les enzymes CYP, permettant aux microsomes de maintenir leur activité métabolique sur des périodes prolongées.
Fig 1. Voie de réaction de phase I dans le métabolisme du médicament
Système de métabolisme de phase II et d'incubation UGT
Tandis que les microsomes hépatiques sont le plus souvent associésMétabolisme de phase I, ils peuvent également être adaptés pour étudierRéaction de métabolisme de phase IIcomme la glucuronidation. La glucuronidation est un processus conjugatif médié par les enzymes d'uridine 5 '- diphospho - glucuronosyltransférase (UGT), qui sont capables de fixer l'acide glucuronique aux médicaments ou à leurs métabolites de phase I. Pour faciliter la glucuronidation dans un test microsomal, unSystème d'incubation UGTavec le cofacteur activé UDP - acide glucuronique (Udpga) est ajouté. Le système d'incubation UGT consiste généralement à UDPGA, protéine de la procymidine et d - glucuronosyl - 1,4 - lactone. Étant donné que les enzymes UGT sont liées à la membrane et peuvent être moins accessibles dans le microsome intact, un agent de formation de pore - comme l'allathicine est parfois inclus. L'allathicine augmente la perméabilité des membranes microsomales, améliorant ainsi l'accès de l'UDPGA aux enzymes UGT et améliorant l'efficacité de la réaction de glucuronidation.
Fig 2. Les réactions et les produits putatifs du métabolisme du médicament de phase II.
Système tampon
Tout au long du processus, le0,1 m PBSLe tampon joue un rôle essentiel dans le maintien de la stabilité et de l'activité des enzymes. Ce système tampon fournit un pH stable et un environnement ionique cohérent, qui est crucial pour préserver l'intégrité structurelle des enzymes CYP et UGT. Les conditions cohérentes offertes par le PBS de 0,1 m garantissent que les réactions se produisent de manière contrôlée, facilitant la mesure fiable de la stabilité et de la clairance métaboliques.
Divers microsomes d'espèces
Microsome humain
Microsomes humainssont sans doute les plus pertinents dans les tests de stabilité métabolique pour le développement de médicaments, car ils imitent étroitement l'environnement métabolique du foie humain. Les microsomes hépatiques humains contiennent une concentration élevée d'enzymes du cytochrome P450, qui sont responsables du métabolisme de la phase I de nombreux médicaments. Ces microsomes sont largement utilisés pour évaluer le métabolisme des médicaments humains, notamment les interactions médicamenteuses à médiation, la stabilité métabolique et l'identification de métabolites toxiques potentiels. Leur utilisation est cruciale dans le développement de médicaments en début de phase pour s'assurer qu'un composé aura une pharmacocinétique favorable chez l'homme, en vue d'éviter la toxicité hépatique ou d'autres effets indésirables.
Microsomes hépatiques non - Primates humains
Microsomes hépatiques non - primate humain, généralementMicrosomes de foie de singe rhésus, marmosets Microsomes de foie de singe ou singes CynomolgusLes microsomes hépatiques sont utilisés dans les tests de stabilité du métabolisme pour évaluer comment les composés sont métabolisés par des enzymes dans le foie. Ces microsomes contiennent des enzymes du cytochrome P450 et d'autres protéines métaboliques qui facilitent le métabolisme des médicaments de phase I. Les primates non - humains sont particulièrement précieux dans les études précliniques car leurs profils enzymatiques hépatiques ressemblent étroitement à ceux de l'homme, ce qui en fait un outil important pour évaluer la pharmacocinétique, la stabilité métabolique et la toxicité potentielle des nouveaux candidats médicamenteux avant les essais humains. Ils fournissent des données plus pertinentes sur le métabolisme comme humain par rapport aux rongeurs, améliorant la précision des prévisions de développement de médicaments
Microsome du foie de chien
Les chiens, en particulier les chiens Beagle, sont couramment utilisés en toxicologie et en études pharmacocinétiques.Microsomes du foie de chien, en particulier ceux dérivés du foie, sont des outils précieux pour comprendre comment un médicament pourrait être métabolisé chez un mammifère non canenté.Microsomes du foie caninsont souvent utilisés dans les tests de sécurité précliniques pour évaluer la stabilité métabolique et le potentiel d'interactions médicamenteuses. Ces microsomes peuvent également aider à prédire comment les médicaments seront absorbés et traités chez l'homme, fournissant un aperçu des différences possibles entre l'homme et les chiens en termes de métabolisme des médicaments.
Microsome du foie de rat
Les rats sont l'un des animaux de laboratoire les plus utilisés pour la recherche pharmacologique et toxicologique, et leurs microsomes hépatiques sont cruciaux dans les tests de stabilité métabolique.Microsomes de foie de ratsont couramment utilisés au début du développement de médicaments pour évaluer le métabolisme des composés expérimentaux, car leurs processus métaboliques sont bien comprises. Bien que les rats partagent plusieurs voies métaboliques avec les humains, il existe des différences notables dans l'activité enzymatique, en particulier en ce qui concerne certaines enzymes du cytochrome P450. Les microsomes de rat sont fréquemment utilisés pour tester la stabilité métabolique générale d'un composé et pour évaluer les problèmes pharmacocinétiques potentiels, tels que les taux de clairance et la biodisponibilité.
Microsome du foie de souris
Semblable aux rats, les souris sont largement utilisées dans la recherche biomédicale et les microsomes de souris jouent un rôle clé dans les tests de stabilité métabolique. Les souris sont particulièrement utiles pour étudier les variations génétiques du métabolisme des médicaments en raison de leur génome puits.Microsomes de foie de sourisContiennent une gamme d'enzymes du cytochrome P450, ce qui les rend utiles pour évaluer comment un médicament pourrait être métabolisé dans différents milieux génétiques. Une souche particulière de souris, Balb / C nue, est connue comme une souche qui n'a pas le thymus, ce qui les rend immunodéficientes. En utilisantMicrosomes de foie nude BALB / C, les chercheurs peuvent évaluer comment un médicament ou un composé est métabolisé, le taux de sa biotransformation et sa stabilité potentielle dans le foie, qui est cruciale pour prédire la pharmacocinétique chez l'homme. Cependant, les souris ont des voies métaboliques distinctes par rapport aux humains, ce qui signifie que les données des microsomes de souris doivent être interprétées avec prudence lors de la prévision du métabolisme humain. Les microsomes de souris sont souvent utilisés dans le dépistage élevé du débit pour évaluer rapidement un grand nombre de composés.
Microsome du foie de hamster
Les hamsters, en particulier les hamsters syriens dorés, sont souvent utilisés dans les études métaboliques en raison de leurs caractéristiques physiologiques uniques.Microsomes de foie de hamstersont utiles pour évaluer le métabolisme des médicaments et la toxicologie, en particulier pour les composés qui peuvent montrer des espèces - profils métaboliques spécifiques. Les microsomes de hamster sont souvent utilisés pour étudier comment les médicaments sont métabolisés chez les petits mammifères, offrant un aperçu des voies métaboliques qui peuvent ne pas être entièrement comprises dans d'autres modèles de rongeurs.
Microsomes de foie Gerbillinae
Microsomes de foie Gerbillinaesont dérivés des gerbilles, une petite espèce de mammifère couramment utilisée dans les études de toxicologie et de pharmacologie. Dans les tests de stabilité du métabolisme, des microsomes hépatiques de Gerbillinae sont utilisés pour évaluer comment un composé est métabolisé par les enzymes hépatiques présentes dans la fraction microsomale, en particulier les enzymes du cytochrome P450. Ces tests aident à déterminer la stabilité métabolique des médicaments ou des produits chimiques, évaluant leur potentiel de biotransformation et d'élimination. Les gerbilles sont parfois utilisées pour ces études en raison de leur profil métabolique spécifique, qui peut offrir un aperçu des espèces - Différences spécifiques dans le métabolisme des médicaments.
Microsome du foie de mini-
Les minipigs gagnent en popularité croissante dans les études pharmacocinétiques et toxicologiques en raison de leurs similitudes physiologiques avec les humains, en particulier en termes de métabolisme hépatique.Microsomes du foie de mini-sont souvent utilisés dans les tests de stabilité métabolique pour fournir des données qui ressemblent plus étroitement au métabolisme des médicaments humains par rapport aux modèles de rongeurs. Ces microsomes sont particulièrement utiles pour étudier l'absorption, la distribution, le métabolisme et l'excrétion des médicaments (ADME) dans un organisme modèle avec un profil métabolique plus humain. Les minipigs sont particulièrement utiles pour évaluer les composés qui nécessitent une prédiction plus précise des réponses métaboliques humaines.
Microsomes de foie de cochon de gunieea
Contrairement à d'autres rongeurs, les cobayes n'ont pas certaines enzymes de métabolisation, telles que le cytochrome P450 2D, qui peut affecter la façon dont elles traitent des composés spécifiques. Cela faitMicrosomes de foie de cobayeParticulièrement utile pour étudier les espèces - Différences spécifiques dans le métabolisme des médicaments. Leur profil enzymatique unique peut offrir un aperçu de la façon dont un composé pourrait se comporter dans une espèce avec des voies métaboliques limitées, et il peut mettre en évidence les risques ou variations potentiels du métabolisme des médicaments qui pourraient ne pas être observés dans d'autres modèles. Cela rend les cobayes précieux pour la toxicologie comparative et les études pharmacocinétiques.
Microsome hépatique félin
Microsomes de foie félinsont utilisés dans les études métaboliques pour évaluer comment les médicaments sont traités chez les chats. Les chats ont des caractéristiques métaboliques uniques, y compris une activité de glucuronidation limitée, qui peut affecter le métabolisme de certains médicaments. À cause de ça,Microsomes du foie de chatsont essentiels pour étudier comment les composés spécifiques se comportent chez les chats, en particulier pour les produits pharmaceutiques vétérinaires. Ils sont utilisés pour tester une toxicité potentielle ou des problèmes métaboliques dans les médicaments destinés à une utilisation féline et peuvent aider à évaluer les différences interspécifiques dans le métabolisme des médicaments lors de la transition des études humaines à animaux.
Microsome hépatique bovin
Microsomes hépatiques bovines, dérivés des bovins, sont particulièrement utiles pour étudier le métabolisme des composés utilisés dans le bétail. Les bovins ont différentes voies métaboliques par rapport aux humains, en particulier dans l'activité de certaines enzymes impliquées dans le métabolisme de phase I. Des microsomes hépatiques bovin sont utilisés pour prédire comment les médicaments vétérinaires ou les produits chimiques agricoles seront métabolisés chez les bovins. De plus, ces microsomes sont utilisés pour étudier les résidus potentiels dans la viande et le lait, contribuant à assurer la sécurité alimentaire pour la consommation humaine. Bien que les microsomes bovins fournissent des données précieuses sur le métabolisme du bétail, elles peuvent ne pas toujours être directement applicables au développement de médicaments humains en raison de différences métaboliques significatives. Ajout à bovin,Microsome du foie de chevaux,Microsomes de foie de moutonetMicrosomes de foie de chèvresont très utilisés.
Microsome hépatique de volaille
Les microsomes de volaille, bien que moins couramment utilisés que ceux des mammifères, peuvent être utiles dans les études du métabolisme des médicaments aviaires. Les microsomes de volaille communs comprennentMicrosomes de foie de canard,Microsomes de foie de poulet,Microsomes de foie de dindeetMicrosomes de foie de caille. sont employés pour évaluer comment les médicaments peuvent être traités chez les espèces aviaires. Ceci est particulièrement important dans le développement de médicaments vétérinaires pour la volaille, ainsi que dans les études environnementales pour comprendre le métabolisme des produits chimiques qui peuvent entrer dans la chaîne alimentaire par les oiseaux.
Microsome du foie de poisson
Microsomes de foie de poisson, surtout arc-en-cielMicrosomes de foie de truite, sont utilisés dans la recherche environnementale et toxicologique. Les poissons sont particulièrement sensibles aux polluants environnementaux, et leurs microsomes hépatiques sont des outils précieux pour étudier les voies métaboliques impliquées dans la détoxification des contaminants dans les écosystèmes aquatiques. Les microsomes de poisson sont également utilisés pour étudier l'impact environnemental des produits pharmaceutiques et des produits chimiques industriels, contribuant à évaluer leur potentiel de bioaccumulation et d'affecter la vie aquatique.
Conclusion
Les microsomes jouent un rôle essentiel dans les premiers stades du développement de médicaments en fournissant des informations essentielles sur la stabilité métabolique et la pharmacocinétique des candidats médicamenteux. Grâce à l'utilisation de tests microsomaux, les chercheurs peuvent évaluer les réactions métaboliques de phase I et de phase II, identifier les interactions médicamenteuses potentielles et évaluer le métabolisme spécifique. La disponibilité des microsomes à partir d'un large éventail d'espèces, y compris les humains et les animaux, permet des comparaisons croisées d'espèces, améliorant la prédiction du métabolisme des médicaments chez l'homme et garantissant la sécurité et l'efficacité de nouveaux composés. Alors que le processus de développement des médicaments continue d'évoluer, les modèles microsomaux resteront un outil essentiel dans la poursuite de médicaments plus sûrs et plus efficaces.
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Référence
O 2 Carrier facilité O 2 Transport dans un bioréacteur en fibre creux hépatique - Figure scientifique sur ResearchGate. Disponible sur:https://www.researchgate.net/figure/phase-i-ReAction-Pathway-in-Drug-Metabolism-34_fig4_267837256
Disséquant la réaction des métabolites de phase II de l'ibuprofène et d'autres AINS avec une protéine plasmatique humaine - Figure scientifique sur ResearchGate. Disponible sur: https://www.researchgate.net/figure/the-ReActions-And- Putative-Products-of-Phase-ii-drug-Metabolism-a-ypical_fig1_265787199 [consulté le 3 avril 2025]
Heure du poste: 2025 - 04 - 03 11:50:30