מיקרוזומים במבחני יציבות מטבולית: תפקיד במטבוליזם שלב I ובמטבוליזם שלב II

מוצרי iphase biosciences

מיקרוזומים הם שלפוחית ​​תת -תאית הנגזרת מתוכנית האנדופלסמה של תאים משובשים, בעיקר הפטוציטים (תאי כבד). הם עשירים באנזימים מטבוליזציה של תרופות, ובמיוחד משפחת ציטוכרום P450 (CYP), הממלאת תפקיד מכריע במטבוליזם החמצוני של תרכובות שונות. מבחני יציבות מטבולית באמצעות מיקרוזומים הם אינטגרליים לפיתוח תרופות מוקדם מכיוון שהם עוזרים לחזות פרמקוקינטיקה in vivo. על ידי מדידת קצב חילוף החומרים במבחנה, החוקרים יכולים להעריך את המרווח המהותי ולהחיש את הממצאים הללו כדי לצפות כיצד תרופה עשויה להתנהג אצל בני אדם. מבחנים כאלה לא רק מקלים על סינון תרכובות רבות באופן תפוקה גבוהה, אלא גם מסייעות בזיהוי מסלולי מטבוליות ואינטראקציות פוטנציאליות לתרופות. השילוב של מיקרוזומים מרקמות שונות מאפשר הבנה מקיפה של חילוף החומרים הכבד והחוץ -אפטי כאחד, וזה חיוני למיטוב תכנון התרופות והבטחת הבטיחות לפני ניסויים קליניים. המיקרוזומים הנפוצים ביציבות מטבוליזםAssay כולל:מיקרוזום כבד, מיקרוסום אינטזין/מיקרוזום מעיים, מיקרוזום ריאה, מיקרוסום כליה.

מיקרוזומי כבד

מיקרוזומי כבדעשירים במיוחד באנזימים של ציטוכרום P450 ובאמצע אמצעי -אמצע קשורים. התוכן האנזימטי הגבוה שלהם הופך את מיקרוזומי הכבד למודל המועדף להערכת היציבות המטבולית. במהלך בדיקה, מועמד לתרופות מודגר במיקרוזומי כבד בנוכחות קופקטור חיוני כמו NADPH, והקצב בו מתבססת מתחם ההורה לאורך זמן. המידע שנאסף מניסויים אלה משמש לחישוב פינוי מהותי, פרמטר חשוב המסייע לחזות כמה מהר ניתן לבטל תרופה in vivo. מכיוון שניתן לאחד מיקרוזומי כבד מתורמים מרובים, הם מספקים מערכת אמינה וניתנת לשחזור הממזערת את השונות הגלומה במערכות ביולוגיות.

מיקרוזומי מעיים/ מיקרוזומי מעיים

מיקרוזום מעיים, לפעמים ידוע גם בשםמיקרוזום במעי, אף על פי שפחות שופע באנזימים מטבוליים בהשוואה למקביליהם הכבד, חשובים באותה מידה בהקשר של חילוף החומרים הראשון - מעבר. לאחר מתן דרך הפה, על תרופה לעבור דרך דופן המעי שם היא עשויה לעבור טרנספורמציה אנזימטית משמעותית לפני שתגיע למחזור המערכת. הפעילות המטבולית במיקרוזומי המעי יכולה להשפיע מאוד על זמינות הביולוגית של התרופה, ונתונים המתקבלים ממבחנים אלה חיוניים בפיתוח אסטרטגיות להתגברות על חילוף חומרים מערכתי לפני -

מיקרוזומי עור

עוֹר מיקרוזומיםמוכנים מרקמות העור ומציגים פעילויות חילוף חומרים של תרופות, כולל אלה של אנזימי CYP. בעוד שהפעילות האנזימטית הספציפית בעור היא בדרך כלל פחות מ -10% מזה שנמצא בכבד, העור ממלא תפקיד משמעותי בביו -טרנספורמציה של קסנוביוטיקה טרנסדרמלית. השימוש במיקרוזומי עור במבחנים יכול לספק תובנות לגבי חילוף החומרים של תרכובות המיושמות או נספגות באופן אקטואלי דרך העור.

ריאהמיקרוזומים

מיקרוזומי ריאהמוכנים מרקמת ריאה ומשמשים לחקירת חילוף החומרים של תרכובות המנוהלות באמצעות שאיפה או המפעילים את השפעותיהם במערכת הנשימה. בעוד שריכוז אנזימי הציטוכרום P450 בריאה נמוך יותר מאשר בכבד, הריאה נותרה אתר קריטי למטבוליזם של רעלים סביבתיים ותרופות בשאיפה. מודל זה חשוב במיוחד בהערכת רקמות - טרנספורמציות מטבוליות ספציפיות ורעילות מקומית פוטנציאלית.

מיקרוזומים בכליות

מיקרוזומים בכליותמבודדים מרקמות כליות ומספקים תובנות לגבי התהליכים המטבוליים המתרחשים בכליה. מכיוון שהכליה היא לא רק איבר של הפרשה אלא גם כזו שתורמת לפינוי המטבולי של תרופות מסוימות, השימוש במיקרוזומים בכליות במבחני יציבות מאפשר לחוקרים להעריך את היווצרות המטבוליטים שניתן לקשר לרעילות. באופן זה, מיקרוזומים בכליות משלימים נתונים ממחקרי כבד ומעי, ומעניקים נקודת מבט רחבה יותר על הפרופיל המטבולי של מתחם.

מיקרוזומים של Testis

אשכים מיקרוזומיםנגזרים מרקמת האשכים ומכילים אנזימים האחראים על חילוף חומרים של תרכובות אנדוגניות ואקסוגניות. בעוד שהם פחות נפוצים ממיקרוזומי כבד, הם יכולים להיות רלוונטיים בחקר חילוף החומרים של חומרים המשפיעים על בריאות הרבייה הגברית. פרטים ספציפיים על השימוש בהם במבחני יציבות מטבולית מוגבלים ועשויים להשתנות בהתאם למוקד המחקר.

מיקרוזומים אפידדימיס

אפידדימיס מיקרוזומיםמתקבלים מרקמות אפידדימליות וכמו מיקרוזומי אסטות, מעורבים במטבוליזם של תרכובות מסוימות. היישום שלהם במבחני יציבות מטבולית נפוץ פחות, אך ניתן להשתמש בהם במחקרים הבוחנים את חילוף החומרים של חומרים המשפיעים על פוריות גברים ותפקוד הרבייה. פרוטוקולים ושימוש מפורטות יהיו תלויים ביעדים הספציפיים של המחקר.

מערכת חילוף חומרים של שלב I ומערכת התחדשות NADPH

שלב I תגובות מטבוליותמונעים בעיקר על ידי אנזימי CYP, ותגובות אלה דורשות אספקה ​​מתמדת של הפחתת המקבילות בצורה של NADPH. כדי להבטיח ש- NADPH יהיה זמין לאורך כל תקופת הדגירה, אמערכת התחדשות NADPHמתווסף למבחן. THEמערכת התחדשות NADPHבדרך כלל כולל NADP⁺, גלוקוז - 6 - פוספט, והאנזים הגלוקוז - 6 - פוספט דהידרוגנז, הממירים יחד את NADP⁺ חזרה ל- NADPH. התחדשות זו חיונית מכיוון שהיא מקיימת את תגובות הרדוקס המנותזות על ידי אנזימי ה- CYP, ומאפשרת למיקרוזומים לשמור על פעילותם המטבולית לאורך תקופות ממושכות.

איור 1. מסלול התגובה שלב I במטבוליזם של תרופות
מערכת חילוף חומרים שלב II ומערכת דגירה של UGT

בעוד שמיקרוזומי כבד קשורים לרוב למטבוליזם שלב I., ניתן להתאים אותם גם ללמודתגובת מטבוליזם שלב IIכמו גלוקורונידציה. גלוקורונידציה הוא תהליך מצומד המתווך על ידי אורידין 5 ′ - Diphospho - glucuronosyltransferase (UGT), המסוגלים לחבר חומצה גלוקורונית לתרופות או למטבוליטים שלב I שלהם. להקל על גלוקורונידציה במבחן מיקרוסומלי,מערכת דגירה של UGTעם חומצה uDP קופקטור מופעלת - חומצה גלוקורונית (UDPGA) מתווסף. מערכת הדגירה של UGT מורכבת בדרך כלל UDPGA, חלבון של פרוקמידן ו- D - glucuronosyl - 1.4 - לקטון. מכיוון שאנזימי UGT הם ממברנה - כבול ועשויים להיות פחות נגישים במיקרוזום שלם, לפעמים כלול חומר יוצר נקבובית כמו Alamethicin. Alamethicin מגדיל את החדירות של הממברנות המיקרוסומליות, ובכך משפר את הגישה של UDPGA לאנזימי UGT ומשפר את היעילות של תגובת הגלוקורונידציה.

איור 2. התגובות והמוצרים המשוערים של חילוף החומרים התרופתי שלב II.

מערכת חיץ

לאורך כל התהליך,0.1M PBSחיץ ממלא תפקיד קריטי בשמירה על היציבות והפעילות של האנזימים. מערכת חיץ זו מספקת pH יציב וסביבה יונית עקבית, שהיא מכריעה לשמירה על שלמות המבנית של אנזימי CYP וגם של UGT. התנאים העקביים שמספקים ה- PBS 0.1 מ 'מבטיחים כי התגובות מתרחשות באופן מבוקר, ומאפשרות מדידה אמינה של יציבות מטבולית ופינוי.

מיקרוזומים מינים שונים

מיקרוסום אנושי

מיקרוזומים אנושייםהם ללא ספק הרלוונטיים ביותר במבחני יציבות מטבולית להתפתחות התרופות, מכיוון שהם מחקים מקרוב את הסביבה המטבולית של הכבד האנושי. מיקרוזומי כבד אנושי מכילים ריכוז גבוה של אנזימי ציטוכרום P450, האחראים למטבוליזם שלב I של תרופות רבות. מיקרוזומים אלה משמשים בהרחבה להערכת חילוף החומרים התרופתי האנושי, כולל אנזים - אינטראקציות תרופות מתווכות, יציבות מטבולית וזיהוי מטבוליטים רעילים פוטנציאליים. השימוש בהם הוא קריטי בפיתוח תרופות מוקדם - שלב כדי להבטיח כי לתרכובת תהיה פרמקוקינטיקה חיובית אצל בני אדם, תוך עין להימנע מרעילות כבד או השפעות שליליות אחרות.

מיקרוזומי כבד שאינם - אנושיות

בדרך כלל מיקרוזומי כבד פרימטים אנושיים, בדרך כללמיקרוזומי כבד קוף רסוס, מיקרוזומי כבד קוף מרמוס, או קופי cynomolgusמיקרוזומי כבד, משמשים במבחני יציבות חילוף החומרים כדי להעריך כיצד תרכובות מטבוליזם על ידי אנזימים בכבד. מיקרוזומים אלה מכילים אנזימי ציטוכרום P450 וחלבונים מטבוליים אחרים המאפשרים חילוף חומרים של שלב I. פרימטים שאינם - אנושיים הם בעלי ערך במיוחד במחקרים פרה -קליניים מכיוון שפרופילי אנזים הכבד שלהם דומים מאוד לאלה של בני אדם, מה שהופך אותם לכלי חשוב להערכת הפרמקוקינטיקה, היציבות המטבולית ורעילות פוטנציאלית של מועמדים לתרופות חדשות לפני ניסויים אנושיים. הם מספקים נתונים רלוונטיים יותר על אנוש - כמו חילוף חומרים בהשוואה למכרסמים, ומשפרים את הדיוק של תחזיות פיתוח תרופות

מיקרוזום כבד כלבים

כלבים, במיוחד כלבי ביגל, משמשים לרוב במחקרים טוקסיקולוגיים ומחקרים פרמקוקינטיים.מיקרוזומי כבד כלביםבמיוחד אלה הנגזרים מהכבד, הם כלים חשובים להבנת האופן שבו תרופה עשויה להיות מטבוליזם ביונק שאינו מכרסמים.מיקרוזומי כבד כלביםלרוב משמשים בבדיקות בטיחות פרה -קליניות כדי להעריך את היציבות המטבולית ואת הפוטנציאל לאינטראקציות תרופתיות. מיקרוזומים אלה יכולים גם לעזור לחזות כיצד תרופות ייקלטו ויעובדו בבני אדם, ויספקו תובנות לגבי הבדלים אפשריים בין בני אדם לכלבים מבחינת חילוף החומרים התרופתי.

מיקרוזום כבד עכברוש

חולדות הן אחת מחיות המעבדה הנפוצות ביותר למחקר פרמקולוגי וטוקסיקולוגי, ומיקרוזומי הכבד שלהם הם מכריעים במבחני יציבות מטבולית.מיקרוזומי כבד חולדהמשמשים לרוב בפיתוח תרופות שלב מוקדם כדי להעריך את חילוף החומרים של תרכובות ניסוי, שכן התהליכים המטבוליים שלהם מובנים היטב. למרות שחולדות חולקות מספר מסלולים מטבוליים עם בני אדם, ישנם הבדלים בולטים בפעילות האנזים, במיוחד ביחס לאנזימים מסוימים של ציטוכרום P450. מיקרוזומי עכברוש משמשים לעיתים קרובות לבדיקת היציבות המטבולית הכללית של התרכובת ולהערכת בעיות פרמקוקינטיות אפשריות, כמו שיעורי פינוי וזמינות ביולוגית.

מיקרוזום כבד עכבר

בדומה לחולדות, עכברים משמשים בהרחבה במחקר ביו -רפואי, ומיקרוזומי עכברים ממלאים תפקיד מפתח במבחני יציבות מטבולית. עכברים הם בעלי ערך במיוחד לחקר וריאציות גנטיות במטבוליזם של התרופות בגלל הבאר שלהם גנום המאופיין.מיקרוזומי כבד עכברמכילים מגוון אנזימי ציטוכרום P450, מה שהופך אותם לשימושיים להערכת האופן בו תרופה עשויה להיות מטבוליזציה על רקע גנטי שונה. זן מסוים של עכברים, עירום BALB/C, ידוע כמתח חסר התימוס, מה שהופך אותם לחיסון לחיסון. באמצעותמיקרוזומי כבד בעירום של BALB/Cהחוקרים יכולים להעריך כיצד תרופה או תרכובת מטבוליזציה, את שיעור הביו -טרנספורמציה שלה ואת היציבות הפוטנציאלית שלה בכבד, וזה חיוני לחיזוי פרמקוקינטיקה אצל בני אדם. עם זאת, לעכברים יש כמה מסלולים מטבוליים מובחנים בהשוואה לבני אדם, כלומר יש לפרש נתונים ממיקרוזומי עכברים בזהירות בעת חיזוי חילוף החומרים האנושי. לרוב משתמשים במיקרוזומי עכברים בסינון תפוקה גבוה - כדי להעריך מספר גדול של תרכובות במהירות.

מיקרוזום כבד אוגר

אוגרים, במיוחד אוגרי סוריה מוזהבים, משמשים לרוב במחקרים מטבוליים בגלל המאפיינים הפיזיולוגיים הייחודיים שלהם.מיקרוזומי כבד אוגרמועילים בהערכת חילוף החומרים התרופתי והטוקסיקולוגיה, במיוחד עבור תרכובות שעשויות להראות מינים - פרופילים מטבוליים ספציפיים. לרוב משתמשים במיקרוזומי אוגר כדי לחקור כיצד חילוף חומרים של תרופות ביונקים קטנים, ומציעים תובנות על מסלולי מטבוליות שאולי לא מובנים במלואם במודלים אחרים של מכרסמים.

מיקרוזומי כבד גרבילינה

מיקרוזומי כבד גרבילינהנגזרים מגרבילים, מין יונקים קטן הנפוץ במחקרי טוקסיקולוגיה ורוקחות. במבחני יציבות מטבוליזם, משתמשים במיקרוזומי כבד גרבילינה כדי להעריך כיצד תרכובת מטבוליזת על ידי אנזימי הכבד הקיימים בשבריר המיקרוסומלי, במיוחד אנזימי ציטוכרום P450. מבחנים אלה עוזרים לקבוע את היציבות המטבולית של תרופות או כימיקלים, תוך הערכת הפוטנציאל שלהם לביו -טרנספורמציה וחיסול. גרבילים משמשים לעיתים למחקרים אלה בגלל הפרופיל המטבולי הספציפי שלהם, שיכולים להציע תובנות לגבי מינים - הבדלים ספציפיים במטבוליזם של התרופות.

מיקרוזום כבד מיניפיג

המיניפיגים זוכים לפופולריות הולכת וגוברת במחקרי פרמקוקינטיים וטוקסיקולוגיה בגלל הדמיון הפיזיולוגי שלהם לבני אדם, במיוחד מבחינת חילוף החומרים בכבד.מיקרוזומי כבד מיניפיגמשתמשים לרוב במבחני יציבות מטבולית כדי לספק נתונים הדומים יותר לחילוף החומרים התרופתי האנושי בהשוואה למודלים של מכרסמים. מיקרוזומים אלה שימושיים במיוחד לחקר ספיגת תרופות, הפצה, חילוף חומרים והפרשה (ADME) באורגניזם מודל עם פרופיל מטבולי יותר אנושי. Minipigs הם בעלי ערך במיוחד בהערכת תרכובות הדורשות חיזוי מדויק יותר של תגובות מטבוליות אנושיות.

מיקרוזומי כבד חזיר Guniea

בניגוד למכרסמים אחרים, חזירי ניסיונות חסרים אנזימים מטבוליזציה של תרופה מסוימת, כמו ציטוכרום P450 2D, שיכול להשפיע על אופן עיבוד התרכובות הספציפיות. זה עושהמיקרוזומי כבד שרקניםשימושי במיוחד ללימוד מינים - הבדלים ספציפיים במטבוליזם של התרופות. פרופיל האנזים הייחודי שלהם יכול להציע תובנות כיצד תרכובת עשויה להתנהג במין עם מסלולי מטבוליות מוגבלים, והוא יכול להדגיש סיכונים או וריאציות פוטנציאליות במטבוליזם של התרופות שאולי לא נצפו במודלים אחרים. זה הופך את חזירי גינאה לבעלי ערך עבור טוקסיקולוגיה השוואתית ומחקרים פרמקוקינטיים.

מיקרוזום כבד חתול

מיקרוזומי כבד חתוליםמשמשים במחקרים מטבוליים כדי להעריך כיצד מעובדים תרופות בחתולים. לחתולים מאפיינים מטבוליים ייחודיים, כולל פעילות גלוקורונידציה מוגבלת, שיכולה להשפיע על חילוף החומרים של תרופות מסוימות. בגלל זה,מיקרוזומי כבד חתוליםחיוניים ללימוד כיצד מתנהגים תרכובות ספציפיות בחתולים, במיוחד עבור תרופות וטרינריות. הם משמשים לבדיקת רעילות פוטנציאלית או בעיות מטבוליות בתרופות המיועדות לשימוש חתולי ויכולים לעזור להעריך הבדלים בין -מינים במטבוליזם של התרופות בעת מעבר ממחקרי אנוש לבעלי חיים.

מיקרוזום כבד שור

מיקרוזומי כבד שור, הנגזרים מבקר, מועילים במיוחד בחקר חילוף החומרים של תרכובות המשמשות בבעלי חיים. לבקר יש מסלולי מטבוליות שונים בהשוואה לבני אדם, במיוחד בפעילותם של אנזימים מסוימים המעורבים במטבוליזם שלב I. מיקרוזומי כבד שור משמשים כדי לחזות כיצד תטבולציה של תרופות וטרינריות או כימיקלים חקלאיים בבקר. בנוסף, מיקרוזומים אלה משמשים כדי לחקור שאריות פוטנציאליות בבשר וחלב, המסייעות להבטיח את בטיחות המזון לצריכה אנושית. בעוד שמיקרוזומי שור מספקים נתונים יקרי ערך על חילוף החומרים של בעלי החיים, יתכן שהם לא תמיד חלים ישירות על התפתחות תרופות אנושיות בגלל הבדלים מטבוליים משמעותיים. תוספת לשור,מיקרוזום כבד סוסים,מיקרוזומי כבד כבשיםוכןמיקרוזומי כבד עזיםמשמשים בפראות.

מיקרוזום כבד עופות

מיקרוזומי עופות, בעוד שהם פחות נפוצים מאלו של יונקים, יכולים להיות שימושיים במחקרים על חילוף החומרים של התרופות העופות. מיקרוזומי עופות נפוצים כולליםמיקרוזומי כבד ברווז,מיקרוזומי כבד עוף,מיקרוזומי כבד טורקיהוכןמיקרוזומי כבד שליוו משמשים כדי להעריך כיצד ניתן לעבד תרופות במינים העופות. זה חשוב במיוחד בפיתוח תרופות וטרינריות לעופות, כמו גם במחקרים סביבתיים להבנת חילוף החומרים של כימיקלים העשויים להיכנס לשרשרת המזון דרך ציפורים.

מיקרוזום כבד דגים

מיקרוזומי כבד דגיםבמיוחד קשתמיקרוזומי כבד פורל, משמשים במחקר סביבתי וטוקסיקולוגי. דגים רגישים במיוחד למזהמים סביבתיים, ומיקרוזומי הכבד שלהם הם כלים חשובים בחקר המסלולים המטבוליים המעורבים בגמילה של מזהמים במערכות אקולוגיות מימיות. מיקרוזומי דגים משמשים גם לחקר ההשפעה הסביבתית של תרופות וכימיקלים תעשייתיים, ועוזרים להעריך את הפוטנציאל שלהם להצטבר ביולוגי ולהשפיע על חיי המים. 

מַסְקָנָה

מיקרוזומים ממלאים תפקיד קריטי בשלבים המוקדמים של פיתוח התרופות על ידי מתן תובנות חיוניות לגבי היציבות המטבולית והפרמקוקינטיקה של מועמדי התרופות. באמצעות בדיקות מיקרוסומליות, החוקרים יכולים להעריך תגובות מטבוליות שלב I ושלב II, לזהות אינטראקציות תרופתיות פוטנציאליות ולהעריך את הרקמות - מטבוליזם ספציפי. הזמינות של מיקרוזומים ממגוון רחב של מינים, כולל בני אדם ובעלי חיים, מאפשרת השוואה בין מינים, ומשפרת את החיזוי של חילוף החומרים התרופתי בבני אדם ומבטיחים את הבטיחות והיעילות של תרכובות חדשות. ככל שתהליך פיתוח התרופות ממשיך להתפתח, מודלים מיקרוסומליים יישארו כלי חיוני במרדף אחר תרופות בטוחות ויעילות יותר.

מילות מפתח: יציבות מטבוליזם, חילוף חומרים שלב I, מטבוליזם שלב II, תגובות שלב I, תגובות שלב II, מיקרוזומי כבד, מיקרוזומי אינטזין, מיקרוזומי מעיים, מיקרוזומי ריאות, מיקרוזומי כליה, מיקרוזומים, מיקרוזומיות, מיקרוזומיות, מיקרו -מיקרו -מיקרו, מיקרו -מיקרו -מיקרו -מיקרו -מיציות, מיקרוזומיות, UDPGA, 0.1M PBS, Tris - HCl, מיקרוזומים אנושיים, מיקרוזומי כבד קוף cynomolgus, מיקרוזומי כבד קוף רזוס, מיקרוזומי כבד מרמוסט, מיקרוזומי כבד כלבים, מיקרוזומי כבד כלבים, מיקרוזומי כבד חולדה, מיקרוזומי עכברים, כבשי עכברים,, כבשי עכברים,, כבשי עכברים,,, כבירים,,, מכשרים,,, מכשרים,,,,,, מיקרוזומי כבד גרבילינה, מיקרוזומי כבד עירום של BALB/C, מיקרוזומי כבד חזירים, מיקרוזומי כבד חתולים, מיקרוזומי כבד חתולים, מיקרוסומי מיקרוסום של כבד, מיקרוסומט, מיקרוסומט, מיקרוסומטוס, מיקרוסום של חמלים, מיקרוסומטוס, מיקרוזומים, מיקרוזומי כבד טורקיה, מיקרוזום כבד סוסים, מיקרוזומי כבד כבשים, מיקרוזומי כבד עזים, מיקרוזומי כבד שליו
הַפנָיָה
O 2 מנשא הקל על הובלה O 2 בביו -סיבים חלולים של כבד - דמות מדעית בנושא מחקר. זמין מ:https://www.researchgate.net/figure/phase-ianreaction- pathway-in-drug- metabolism-34_fig4_267837256
ניתוק התגובה של מטבוליטים שלב II של איבופרופן ו- NSAID אחרים עם חלבון פלזמה אנושי - דמות מדעית בנושא מחקר. ניתן להשיג בכתובת: https://www.researchgate.net/figure/theanceationss-and-putative- products-of-phaseiiiimdrugughmetabolism-a- typical_fig1_265787199 [גישה 3 אפריל 2025]