Mikrosom dalam Tes Stabilitas Metabolik: Peran dalam Metabolisme Fase I dan Metabolisme Fase II

Produk iPhase Biosciences

Mikrosom adalah vesikel subseluler yang berasal dari retikulum endoplasma sel yang terganggu, terutama hepatosit (sel hati). Mereka kaya akan enzim metabolisme obat, terutama keluarga sitokrom P450 (CYP), yang memainkan peran penting dalam metabolisme oksidatif dari berbagai senyawa. Tes stabilitas metabolik menggunakan mikrosom merupakan bagian integral dari pengembangan obat awal karena mereka membantu memprediksi farmakokinetik in vivo. Dengan mengukur laju metabolisme secara in vitro, para peneliti dapat memperkirakan pembersihan intrinsik dan mengekstrapolasi temuan ini untuk mengantisipasi bagaimana suatu obat dapat berperilaku pada manusia. Tes semacam itu tidak hanya memfasilitasi penyaringan berbagai senyawa dengan cara throughput - yang tinggi tetapi juga membantu dalam identifikasi jalur metabolisme dan interaksi obat -obatan potensial. Kombinasi mikrosom dari berbagai jaringan memungkinkan pemahaman komprehensif tentang metabolisme hepatik dan ekstrahepatik, yang sangat penting untuk mengoptimalkan desain obat dan memastikan keamanan sebelum uji klinis. Mikrosom umum distabilitas metabolismePengujian Termasuk:mikrosom hati, mikrosom intesin/mikrosom usus, mikrosom paru -paru, microsome ginjal.

Mikrosom Hati

Mikrosom Hatisangat kaya akan enzim sitokrom P450 dan oksidoreduktase terkait. Konten enzimatiknya yang tinggi menjadikan mikrosom hati sebagai model yang disukai untuk mengevaluasi stabilitas metabolisme. Selama pengujian, kandidat obat diinkubasi dengan mikrosom hati di hadapan kofaktor penting seperti NADPH, dan laju di mana senyawa induk dimetabolisme dipantau dari waktu ke waktu. Informasi yang diperoleh dari percobaan ini digunakan untuk menghitung pembersihan intrinsik, parameter penting yang membantu memprediksi seberapa cepat suatu obat dapat dihilangkan secara in vivo. Karena mikrosom hati dapat dikumpulkan dari beberapa donor, mereka menyediakan sistem yang andal dan dapat direproduksi yang meminimalkan variabilitas yang melekat dalam sistem biologis.

Mikrosom mikro usus/ mikrosom usus

Microsome usus, terkadang juga dikenal sebagaiusus microsome, meskipun kurang berlimpah dalam enzim metabolik dibandingkan dengan rekan -rekan hati mereka, sama pentingnya dalam konteks metabolisme - pass pertama. Setelah pemberian oral, suatu obat harus melewati dinding usus di mana ia dapat mengalami transformasi enzimatik yang signifikan sebelum mencapai sirkulasi sistemik. Aktivitas metabolisme dalam mikrosom usus dapat sangat mempengaruhi ketersediaan hayati obat, dan data yang diperoleh dari pengujian ini sangat penting dalam mengembangkan strategi untuk mengatasi metabolisme sistemik sebelum -

Mikrosom kulit

Kulit Mikrosomdisiapkan dari jaringan kulit dan menunjukkan obat -aktivitas metabolisme obat, termasuk enzim CYP. Sementara aktivitas enzimatik spesifik pada kulit biasanya kurang dari 10% yang ditemukan di hati, kulit memainkan peran penting dalam biotransformasi xenobiotik transdermal. Memanfaatkan mikrosom kulit dalam pengujian dapat memberikan wawasan tentang metabolisme senyawa yang diterapkan secara topikal atau diserap melalui kulit.

Paru-paruMikrosom

Mikrosom paru -parudisiapkan dari jaringan paru dan digunakan untuk menyelidiki metabolisme senyawa yang diberikan melalui inhalasi atau yang memberikan efek dalam sistem pernapasan. Sementara konsentrasi enzim sitokrom P450 di paru -paru lebih rendah daripada di hati, paru -paru tetap menjadi situs penting untuk metabolisme racun lingkungan dan obat inhalasi. Model ini sangat berharga dalam menilai jaringan - Transformasi metabolisme spesifik dan potensi toksisitas lokal.

Mikrosom ginjal

Mikrosom ginjaldiisolasi dari jaringan ginjal dan memberikan wawasan tentang proses metabolisme yang terjadi di ginjal. Karena ginjal bukan hanya organ ekskresi tetapi juga yang berkontribusi pada pembersihan metabolik obat -obatan tertentu, penggunaan mikrosom ginjal dalam pengujian stabilitas memungkinkan para peneliti untuk mengevaluasi pembentukan metabolit yang dapat dikaitkan dengan nefrotoksisitas. Dengan cara ini, mikrosom ginjal melengkapi data dari studi hati dan usus, memberikan perspektif yang lebih luas pada profil metabolisme senyawa.

Mikrosom Testis

Testis Mikrosomberasal dari jaringan testis dan mengandung enzim yang bertanggung jawab untuk memetabolisme senyawa endogen dan eksogen. Meskipun kurang umum digunakan daripada mikrosom hati, mereka dapat relevan dalam mempelajari metabolisme zat yang mempengaruhi kesehatan reproduksi pria. Rincian spesifik tentang penggunaannya dalam uji stabilitas metabolik terbatas dan dapat bervariasi tergantung pada fokus penelitian.

Mikrosom Epididymis

Epididymis Mikrosomdiperoleh dari jaringan epididimal dan, seperti mikrosom testis, terlibat dalam metabolisme senyawa tertentu. Aplikasi mereka dalam uji stabilitas metabolik kurang lazim, tetapi mereka dapat digunakan dalam studi yang meneliti metabolisme zat yang berdampak pada kesuburan pria dan fungsi reproduksi. Protokol dan penggunaan terperinci akan tergantung pada tujuan spesifik penelitian.

Sistem Regenerasi Metabolisme & NADPH Fase I

Reaksi Metabolik Fase Iterutama didorong oleh enzim CYP, dan reaksi ini membutuhkan pasokan konstan untuk mengurangi ekuivalen dalam bentuk NADPH. Untuk memastikan bahwa NADPH tersedia selama periode inkubasi, aSistem Regenerasi NADPHditambahkan ke pengujian. ItuSistem Regenerasi NADPHBiasanya termasuk nadp⁺, glukosa - 6 - fosfat, dan enzim glukosa - 6 - fosfat dehidrogenase, yang bersama -sama terus mengonversi NADP⁺ kembali ke NADPH. Regenerasi ini sangat penting karena menopang reaksi redoks yang dikatalisis oleh enzim CYP, memungkinkan mikrosom untuk mempertahankan aktivitas metabolisme mereka selama periode yang lama.

Gambar 1. Jalur reaksi fase I dalam metabolisme obat
Sistem Inkubasi Fase II & Sistem Inkubasi UGT

Sedangkan mikrosom hati paling sering dikaitkanMetabolisme Fase I., mereka juga dapat disesuaikan untuk belajarReaksi Metabolisme Fase IIseperti glucuronidation. Glucuronidation adalah proses konjugatif yang dimediasi oleh enzim Uridine 5 ′ - Diphospho - Glucuronosyltransferase (UGT), yang mampu melampirkan asam glukuronat ke obat atau metabolit fase I mereka. Untuk memfasilitasi glukuronidasi dalam uji mikrosomal, anSistem Inkubasi UGTdengan kofaktor aktif UDP - asam glucuronic (UDPGA) ditambahkan. Sistem inkubasi UGT biasanya terdiri dari UDPGA, protein procymidin dan d - glucuronosyl - 1.4 - Lactone. Karena enzim UGT membran - terikat dan mungkin kurang dapat diakses dalam microsome utuh, agen pembentuk pori -pori seperti alamethicin kadang -kadang dimasukkan. Alamethicin meningkatkan permeabilitas membran mikrosomal, sehingga meningkatkan akses UDPGA ke enzim UGT dan meningkatkan efisiensi reaksi glukuronidasi.

Gambar 2. Reaksi dan produk diduga metabolisme obat fase II.

Sistem penyangga

Di seluruh proses,0.1m PBSBuffer memainkan peran penting dalam menjaga stabilitas dan aktivitas enzim. Sistem buffer ini menyediakan pH stabil dan lingkungan ionik yang konsisten, yang sangat penting untuk menjaga integritas struktural enzim CYP dan UGT. Kondisi yang konsisten yang diberikan oleh PBS 0,1M memastikan bahwa reaksi terjadi dengan cara yang terkontrol, memfasilitasi pengukuran stabilitas dan pembersihan metabolisme yang andal.

Berbagai spesies mikrosom

Microsome manusia

Mikrosom manusiabisa dibilang yang paling relevan dalam uji stabilitas metabolik untuk pengembangan obat, karena mereka secara erat meniru lingkungan metabolisme hati manusia. Mikrosom hati manusia mengandung konsentrasi tinggi enzim sitokrom P450, yang bertanggung jawab atas metabolisme fase I dari banyak obat. Mikrosom ini secara luas digunakan untuk menilai metabolisme obat manusia, termasuk interaksi obat yang dimediasi enzim, stabilitas metabolisme, dan identifikasi potensi metabolit toksik. Penggunaannya sangat penting dalam pengembangan obat fase awal untuk memastikan bahwa suatu senyawa akan memiliki farmakokinetik yang menguntungkan pada manusia, dengan mata untuk menghindari toksisitas hati atau efek samping lainnya.

Non - mikrosom hati primata manusia

Non - mikrosom hati primata manusia, biasanyamikrosom hati monyet rhesus, mikrosom hati monyet marmoset, atau monyet cynomolgusMikrosom hati, digunakan dalam uji stabilitas metabolisme untuk menilai bagaimana senyawa dimetabolisme oleh enzim di hati. Mikrosom ini mengandung enzim sitokrom P450 dan protein metabolik lainnya yang memfasilitasi metabolisme obat fase I. Primata non - manusia sangat berharga dalam studi praklinis karena profil enzim hati mereka sangat menyerupai manusia, menjadikan mereka alat penting untuk mengevaluasi farmakokinetik, stabilitas metabolisme, dan potensi toksisitas kandidat obat baru sebelum uji coba manusia. Mereka memberikan data yang lebih relevan tentang metabolisme manusia - dibandingkan dengan tikus, meningkatkan keakuratan prediksi pengembangan obat

Microsome hati anjing

Anjing, khususnya anjing beagle, umumnya digunakan dalam toksikologi dan studi farmakokinetik.Mikrosom Hati Anjing, terutama yang berasal dari hati, adalah alat yang berharga untuk memahami bagaimana suatu obat dapat dimetabolisme dalam mamalia non - tikus.Mikrosom Liver Caninesering digunakan dalam pengujian keamanan praklinis untuk mengevaluasi stabilitas metabolisme dan potensi interaksi obat - Mikrosom ini juga dapat membantu memprediksi bagaimana obat akan diserap dan diproses pada manusia, memberikan wawasan tentang kemungkinan perbedaan antara manusia dan anjing dalam hal metabolisme obat.

Microsome hati tikus

Tikus adalah salah satu hewan laboratorium yang paling banyak digunakan untuk penelitian farmakologis dan toksikologis, dan mikrosom hati mereka sangat penting dalam uji stabilitas metabolisme.Mikrosom Hati Tikusumumnya digunakan dalam pengembangan obat tahap awal untuk mengevaluasi metabolisme senyawa eksperimental, karena proses metabolisme mereka dipahami dengan baik. Meskipun tikus memiliki beberapa jalur metabolisme dengan manusia, ada perbedaan penting dalam aktivitas enzim, terutama sehubungan dengan enzim sitokrom P450 tertentu. Mikrosom tikus sering digunakan untuk menguji stabilitas metabolisme umum senyawa dan untuk menilai masalah farmakokinetik potensial, seperti tingkat izin dan ketersediaan hayati.

Mikrosom hati tikus

Mirip dengan tikus, tikus secara luas digunakan dalam penelitian biomedis, dan mikrosom tikus memainkan peran kunci dalam uji stabilitas metabolik. Tikus sangat berharga untuk mempelajari variasi genetik dalam metabolisme obat karena genomnya yang berkarakter sumur.Mikrosom hati tikusBerisi berbagai enzim sitokrom P450, yang membuatnya berguna untuk mengevaluasi bagaimana suatu obat dapat dimetabolisme di berbagai latar belakang genetik. Jalur tikus tertentu, BalB/C telanjang, dikenal sebagai strain yang tidak memiliki timus, membuatnya menjadi imunoden. Dengan menggunakanBALB/C mikrosom hati telanjang, Para peneliti dapat menilai bagaimana obat atau senyawa dimetabolisme, laju biotransformasi, dan stabilitas potensial di hati, yang sangat penting untuk memprediksi farmakokinetik pada manusia. Namun, tikus memiliki beberapa jalur metabolisme yang berbeda dibandingkan dengan manusia, yang berarti bahwa data dari mikrosom tikus harus ditafsirkan dengan hati -hati ketika memprediksi metabolisme manusia. Mikrosom tikus sering digunakan dalam skrining throughput - tinggi untuk mengevaluasi sejumlah besar senyawa dengan cepat.

Hamster hati microsome

Hamster, terutama hamster emas Suriah, sering digunakan dalam studi metabolik karena karakteristik fisiologisnya yang unik.Mikrosom hati hamstersangat membantu dalam mengevaluasi metabolisme obat dan toksikologi, terutama untuk senyawa yang dapat menunjukkan spesies - profil metabolisme spesifik. Mikrosom hamster sering digunakan untuk mempelajari bagaimana obat dimetabolisme pada mamalia kecil, menawarkan wawasan tentang jalur metabolisme yang mungkin tidak sepenuhnya dipahami dalam model tikus lainnya.

Mikrosom hati gerbillinae

Mikrosom hati gerbillinaeberasal dari gerbil, spesies mamalia kecil yang biasa digunakan dalam studi toksikologi dan farmakologi. Dalam uji stabilitas metabolisme, mikrosom hati gerbillinae digunakan untuk mengevaluasi bagaimana suatu senyawa dimetabolisme oleh enzim hati yang ada dalam fraksi mikrosomal, terutama enzim sitokrom P450. Tes ini membantu menentukan stabilitas metabolisme obat atau bahan kimia, menilai potensi mereka untuk biotransformasi dan eliminasi. Gerbil kadang -kadang digunakan untuk studi ini karena profil metabolisme spesifiknya, yang dapat menawarkan wawasan tentang spesies - perbedaan spesifik dalam metabolisme obat.

Microsome hati minipig

Minipigs semakin meningkat popularitas dalam studi farmakokinetik dan toksikologi karena kesamaan fisiologisnya dengan manusia, terutama dalam hal metabolisme hati.Mikrosom hati minipigsering digunakan dalam uji stabilitas metabolik untuk memberikan data yang lebih mirip metabolisme obat manusia dibandingkan dengan model tikus. Mikrosom ini sangat berguna untuk mempelajari penyerapan obat, distribusi, metabolisme, dan ekskresi (ADME) dalam model organisme dengan profil metabolisme yang lebih manusiawi. Minipigs sangat berharga dalam mengevaluasi senyawa yang membutuhkan prediksi respons metabolisme manusia yang lebih akurat.

Mikrosom hati babi gutiea

Tidak seperti tikus lainnya, marmut kekurangan obat -obatan tertentu - Metabolisme enzim, seperti sitokrom P450 2D, yang dapat mempengaruhi cara mereka memproses senyawa spesifik. Ini membuatmikrosom hati kelinci percobaansangat berguna untuk mempelajari spesies - perbedaan spesifik dalam metabolisme obat. Profil enzim unik mereka dapat menawarkan wawasan tentang bagaimana suatu senyawa dapat berperilaku pada spesies dengan jalur metabolisme terbatas, dan dapat menyoroti risiko potensial atau variasi dalam metabolisme obat yang mungkin tidak diamati pada model lain. Ini membuat kelinci percobaan berharga untuk toksikologi komparatif dan studi farmakokinetik.

Microsome hati kucing

Mikrosom hati kucingdigunakan dalam studi metabolik untuk menilai bagaimana obat diproses pada kucing. Kucing memiliki karakteristik metabolisme yang unik, termasuk aktivitas glukuronidasi yang terbatas, yang dapat mempengaruhi metabolisme obat -obatan tertentu. Karena ini,Mikrosom Hati Kucingsangat penting untuk mempelajari bagaimana senyawa spesifik berperilaku pada kucing, terutama untuk obat -obatan hewan. Mereka digunakan untuk menguji potensi toksisitas atau masalah metabolisme dalam obat yang dimaksudkan untuk penggunaan kucing dan dapat membantu menilai perbedaan antarspesies dalam metabolisme obat ketika transisi dari studi manusia ke hewan.

Bovine hati microsome

Mikrosom hati sapi, yang berasal dari sapi, sangat berguna dalam mempelajari metabolisme senyawa yang digunakan dalam ternak. Sapi memiliki jalur metabolisme yang berbeda dibandingkan dengan manusia, terutama dalam aktivitas enzim tertentu yang terlibat dalam metabolisme fase I. Mikrosom hati sapi digunakan untuk memprediksi bagaimana obat hewan atau bahan kimia pertanian akan dimetabolisme pada sapi. Selain itu, mikrosom ini digunakan untuk menyelidiki residu potensial dalam daging dan susu, membantu memastikan keamanan pangan untuk konsumsi manusia. Sementara mikrosom sapi memberikan data yang berharga tentang metabolisme ternak, mereka mungkin tidak selalu secara langsung berlaku untuk pengembangan obat manusia karena perbedaan metabolisme yang signifikan. Tambahan untuk sapi,microsome hati kuda,mikrosom hati dombaDanmikrosom hati kambingdigunakan secara liar.

Microsome hati unggas

Mikrosom unggas, sementara lebih jarang digunakan daripada yang berasal dari mamalia, dapat berguna dalam studi metabolisme obat unggas. Mikrosom unggas umum termasukMikrosom Hati Bebek,Mikrosom Hati Ayam,Mikrosom Hati TurkiDanmikrosom hati puyuh. dipekerjakan untuk menilai bagaimana obat dapat diproses pada spesies burung. Ini sangat penting dalam pengembangan obat veteriner untuk unggas, serta dalam studi lingkungan untuk memahami metabolisme bahan kimia yang dapat memasuki rantai makanan melalui burung.

Microsome hati ikan

Mikrosom Hati Ikan, terutama pelangiMikrosom Trout Hati, dipekerjakan dalam penelitian lingkungan dan toksikologis. Ikan sangat sensitif terhadap polutan lingkungan, dan mikrosom hati mereka adalah alat yang berharga dalam mempelajari jalur metabolisme yang terlibat dalam detoksifikasi kontaminan dalam ekosistem air. Mikrosom ikan juga digunakan untuk mempelajari dampak lingkungan dari obat -obatan dan bahan kimia industri, membantu menilai potensi mereka untuk melakukan bioakumulasi dan mempengaruhi kehidupan akuatik. 

Kesimpulan

Mikrosom memainkan peran penting dalam tahap awal pengembangan obat dengan memberikan wawasan penting tentang stabilitas metabolisme dan farmakokinetik kandidat obat. Melalui penggunaan uji mikrosomal, peneliti dapat menilai reaksi metabolisme fase I dan fase II, mengidentifikasi potensi interaksi obat - Ketersediaan mikrosom dari berbagai spesies, termasuk manusia dan hewan, memungkinkan perbandingan spesies silang, meningkatkan prediksi metabolisme obat pada manusia dan memastikan keamanan dan kemanjuran senyawa baru. Ketika proses pengembangan obat terus berkembang, model mikrosomal akan tetap menjadi alat vital dalam mengejar obat yang lebih aman dan lebih efektif.

Keywords: Metabolism stability, Phase I Metabolism, Phase II Metabolism, Phase I Reactions, Phase II Reactions, Liver Microsomes, Intesine Microsomes, Intestinal Microsomes, Lung Microsomes, Kidney Microsomes, Skin Microsomes, Testis Microsomes, Epididymis Microsomes, NADPH Regeneration System, UGT Incubation System, UDPGA, 0.1M PBS, Tris - HCl, mikrosom manusia, mikrosom hati monyet cynomolgus, mikrosom hati monyet rhesus, mikrosom hati marmoset, mikrosom hati anjing, mikrosom hati anjing, mikrosom hati tikus, mikrosom hati tikus, mikrosom hati tikus, mikrosom hati tikus, mikrosom hati tikus, mikrosom hati tikus, tikus, mikrosom hati tikus, mikrosom hati tikus, tikus, mikrosom hati tikus, tikus hati, tikus, mikrosom hati tikus. Gerbillinae Mikrosom Hati, Mikrosom Hati Balb/C Nude, Mikrosom Hati Babi Minipigig Mikrosom Minipig, Mikrosom Hati Kurang, Mikrosom Hati Kucing, Mikrosom Mikrosom Hamos, Mikrosom Hamos, Mikrosom Hati Mikrosom, Mikrosom Liver Mikrosom, Mikrosom Liver Liver Microsom, Liver Liver Microsom, Liver Liver Microsomes, Liver Liver Microsomes, Liver Liver Microsomes Liver Microsomes, Liver Microsom, Liver Liver Microsomes Liver Microsomes Liver Microsomes Liver Microsomes Liver Microsomes Liver Microsomes Liver, Mikrosom hati, mikrosom hati kuda, mikrosom hati domba, mikrosom hati kambing, Mikrosom hati puyuh
Referensi
O 2 Pembawa difasilitasi transportasi O 2 dalam bioreaktor serat hampa hepatik - Angka ilmiah di ResearchGate. Tersedia dari:https://www.researchgate.net/figure/phase-i- reaction-pathway-in-drug-metabolism-34_fig4_267837256
Membedah reaksi metabolit fase II ibuprofen dan NSAID lainnya dengan protein plasma manusia - Angka ilmiah di ResearchGate. Tersedia dari: https://www.researchgate.net/figure/the- reactions- dan toPutative- produk- dari-phase-i iDrug-Metabolism- na-typical_fig1_265787199 [Diakses 3 Apr 2025]