Mikrosom dalam ujian kestabilan metabolik: Peranan dalam metabolisme fasa I dan metabolisme fasa II

Iphase Biosciences Products

Mikrosom adalah vesikel subselular yang diperolehi daripada retikulum endoplasma sel -sel yang terganggu, terutamanya hepatosit (sel hati). Mereka kaya dengan enzim metabolisme, terutamanya keluarga cytochrome P450 (CYP), yang memainkan peranan penting dalam metabolisme oksidatif pelbagai sebatian. Ujian kestabilan metabolik menggunakan mikrosom adalah penting untuk pembangunan dadah awal kerana mereka membantu meramalkan dalam farmakokinetik vivo. Dengan mengukur kadar metabolisme dalam vitro, penyelidik dapat menganggarkan pelepasan intrinsik dan mengekstrapolasi penemuan ini untuk menjangkakan bagaimana ubat mungkin berkelakuan pada manusia. Ujian sedemikian bukan sahaja memudahkan penyaringan banyak sebatian dalam cara yang tinggi tetapi juga membantu dalam mengenal pasti laluan metabolik dan interaksi dadah dadah yang berpotensi. Gabungan mikrosom dari pelbagai tisu membolehkan pemahaman yang komprehensif mengenai metabolisme hepatik dan extrahepatic, yang penting untuk mengoptimumkan reka bentuk dadah dan memastikan keselamatan sebelum ujian klinikal. Mikrosom biasa diKestabilan metabolismeAssay termasuk:mikrosom hati, mikrosom mikrosom intesin/usus, mikrosom paru -paru, mikrosom buah pinggang.

Mikrosom hati

Mikrosom hatisangat kaya dengan enzim cytochrome P450 dan oksidoreductases yang berkaitan. Kandungan enzimatik yang tinggi menjadikan mikrosom hati model pilihan untuk menilai kestabilan metabolik. Semasa ujian, calon dadah diinkubasi dengan mikrosom hati dengan kehadiran cofactor penting seperti NADPH, dan kadar di mana sebatian induk dimetabolisme dipantau dari masa ke masa. Maklumat yang diperoleh dari eksperimen ini digunakan untuk mengira pelepasan intrinsik, parameter penting yang membantu meramalkan seberapa cepat ubat dapat dihapuskan dalam vivo. Kerana mikrosom hati boleh dikumpulkan dari pelbagai penderma, mereka menyediakan sistem yang boleh dipercayai dan boleh dihasilkan yang meminimumkan kebolehubahan yang wujud dalam sistem biologi.

Mikrosom usus/ mikrosom usus

Microsome usus, kadang -kadang juga dikenali sebagaiMicrosome usus, walaupun kurang banyak dalam enzim metabolik berbanding dengan rakan -rakan hepatik mereka, sama pentingnya dalam konteks metabolisme lulus pertama. Selepas pentadbiran lisan, ubat mesti melalui dinding usus di mana ia mungkin menjalani transformasi enzimatik yang signifikan sebelum mencapai peredaran sistemik. Aktiviti metabolik dalam mikrosom usus boleh mempengaruhi bioavailabiliti dadah, dan data yang diperoleh dari ujian ini adalah penting dalam membangunkan strategi untuk mengatasi metabolisme pra -

Mikrosom kulit

Kulit mikrosomdisediakan dari tisu kulit dan ubat pameran - Aktiviti metabolisme, termasuk enzim CYP. Walaupun aktiviti enzimatik khusus dalam kulit biasanya kurang daripada 10% daripada yang terdapat di hati, kulit memainkan peranan penting dalam biotransformasi xenobiotik transdermal. Menggunakan mikrosom kulit dalam ujian dapat memberikan gambaran tentang metabolisme sebatian yang digunakan secara topikal atau diserap melalui kulit.

Paru -paruMikrosom

Mikrosom paru -parudisediakan dari tisu pulmonari dan digunakan untuk menyiasat metabolisme sebatian yang ditadbir melalui penyedutan atau yang memberikan kesannya dalam sistem pernafasan. Walaupun kepekatan enzim cytochrome P450 di paru -paru lebih rendah daripada di hati, paru -paru tetap menjadi tapak kritikal untuk metabolisme toksin alam sekitar dan ubat -ubatan yang dihirup. Model ini sangat berharga dalam menilai tisu - transformasi metabolik tertentu dan toksikiti tempatan yang berpotensi.

Mikrosom buah pinggang

Mikrosom buah pinggangdiasingkan dari tisu buah pinggang dan memberikan pandangan tentang proses metabolik yang berlaku di buah pinggang. Oleh kerana buah pinggang bukan sahaja organ perkumuhan tetapi juga satu yang menyumbang kepada pelepasan metabolik ubat -ubatan tertentu, penggunaan mikrosom buah pinggang dalam ujian kestabilan membolehkan para penyelidik menilai pembentukan metabolit yang boleh dikaitkan dengan nefrotoxicity. Dengan cara ini, mikrosom buah pinggang melengkapkan data dari kajian hati dan usus, memberikan perspektif yang lebih luas pada profil metabolik kompaun.

Testis microsomes

Testis mikrosomberasal dari tisu testis dan mengandungi enzim yang bertanggungjawab untuk memetabolisme sebatian endogen dan eksogen. Walaupun kurang biasa digunakan daripada mikrosom hati, mereka boleh relevan dalam mengkaji metabolisme bahan yang mempengaruhi kesihatan reproduktif lelaki. Butiran khusus mengenai penggunaannya dalam ujian kestabilan metabolik adalah terhad dan mungkin berbeza -beza bergantung kepada fokus penyelidikan.

Epididymis microsomes

Epididymis mikrosomdiperoleh dari tisu epididim dan, seperti mikrosom testis, terlibat dalam metabolisme sebatian tertentu. Permohonan mereka dalam ujian kestabilan metabolik kurang lazim, tetapi mereka boleh digunakan dalam kajian yang mengkaji metabolisme bahan yang mempengaruhi kesuburan lelaki dan fungsi pembiakan. Protokol dan penggunaan terperinci bergantung kepada objektif khusus penyelidikan.

Fasa I Metabolisme & Sistem Penjanaan NADPH

Reaksi metabolik Fasa Iterutamanya didorong oleh enzim CYP, dan tindak balas ini memerlukan bekalan berterusan untuk mengurangkan kesamaan dalam bentuk NADPH. Untuk memastikan bahawa NADPH tersedia sepanjang tempoh inkubasi, aSistem Penjanaan NADPHditambah kepada ujian. TheSistem Penjanaan NADPHBiasanya termasuk NADP, glukosa - 6 - fosfat, dan glukosa enzim - 6 - fosfat dehidrogenase, yang bersama -sama terus menukar NADP ke NADPH. Penjanaan semula ini adalah penting kerana ia mengekalkan tindak balas redoks yang dikatalisis oleh enzim CYP, yang membolehkan mikrosom untuk mengekalkan aktiviti metabolik mereka dalam tempoh yang panjang.

Rajah 1. Fasa I Laluan Reaksi dalam Metabolisme Dadah
Metabolisme Fasa II & Sistem Inkubasi UGT

Sementara mikrosom hati paling sering dikaitkan denganMetabolisme Fasa I., mereka juga boleh disesuaikan untuk belajarReaksi metabolisme Fasa IIseperti glucuronidation. Glucuronidation adalah proses konjugatif yang dimediasi oleh uridine 5 '- diphospho - enzim glucuronosyltransferase (UGT), yang mampu melampirkan asid glukuronik kepada ubat -ubatan atau metabolit fasa mereka. Untuk memudahkan glucuronidation dalam ujian mikrosom, suatuSistem Inkubasi UGTdengan udp cofactor yang diaktifkan - asid glucuronik (UDPGA) ditambah. Sistem inkubasi UGT biasanya terdiri daripada UDPGA, protein procymidin dan D - glucuronosyl - 1.4 - lactone. Oleh kerana enzim UGT adalah membran - terikat dan mungkin kurang dapat diakses dalam mikrosom utuh, ejen pembentukan liang seperti alamethicin kadang -kadang dimasukkan. Alamethicin meningkatkan kebolehtelapan membran mikrosom, dengan itu meningkatkan akses UDPGA ke enzim UGT dan meningkatkan kecekapan reaksi glucuronidation.

Rajah 2. Reaksi dan produk putative metabolisme dadah fasa II.

Sistem penampan

Sepanjang proses keseluruhan,0.1M PBSBuffer memainkan peranan penting dalam mengekalkan kestabilan dan aktiviti enzim. Sistem penampan ini menyediakan pH yang stabil dan persekitaran ionik yang konsisten, yang penting untuk mengekalkan integriti struktur kedua -dua enzim CYP dan UGT. Keadaan yang konsisten yang diberikan oleh 0.1m PBS memastikan bahawa reaksi berlaku secara terkawal, memudahkan pengukuran yang boleh dipercayai dari kestabilan metabolik dan pelepasan.

Pelbagai spesies mikrosom

Mikrosom manusia

Mikrosom manusiaboleh dikatakan yang paling relevan dalam ujian kestabilan metabolik untuk pembangunan dadah, kerana mereka meniru persekitaran metabolik hati manusia. Mikrosom hati manusia mengandungi kepekatan enzim cytochrome P450 yang tinggi, yang bertanggungjawab untuk metabolisme fasa I dari banyak ubat. Mikrosom ini digunakan secara meluas untuk menilai metabolisme dadah manusia, termasuk enzim - interaksi dadah yang ditengah, kestabilan metabolik, dan pengenalpastian metabolit toksik yang berpotensi. Penggunaan mereka adalah penting dalam pembangunan dadah awal untuk memastikan bahawa sebatian akan mempunyai farmakokinetik yang baik pada manusia, dengan mata untuk mengelakkan ketoksikan hati atau kesan buruk yang lain.

Bukan - mikrosom hati primata manusia

Bukan - mikrosom hati primata manusia, biasanyamikrosom hati monyet rhesus, marmoset mikrosom hati monyet, atau monyet cynomolgusMikrosom hati, digunakan dalam ujian kestabilan metabolisme untuk menilai bagaimana sebatian dimetabolisme oleh enzim di hati. Mikrosom ini mengandungi enzim cytochrome P450 dan protein metabolik lain yang memudahkan metabolisme dadah Fasa I. Bukan - primata manusia sangat berharga dalam kajian pramatang kerana profil enzim hati mereka menyerupai manusia, menjadikan mereka alat penting untuk menilai farmakokinetik, kestabilan metabolik, dan potensi ketoksikan calon dadah baru sebelum ujian manusia. Mereka menyediakan data yang lebih relevan mengenai manusia - seperti metabolisme berbanding dengan tikus, meningkatkan ketepatan ramalan pembangunan dadah

Mikrosom hati anjing

Anjing, terutamanya anjing Beagle, biasanya digunakan dalam kajian toksikologi dan farmakokinetik.Mikrosom hati anjing, terutama yang berasal dari hati, adalah alat yang berharga untuk memahami bagaimana ubat mungkin dimetabolisme dalam mamalia bukan tikus.Mikrosom hati anjingsering digunakan dalam ujian keselamatan pra -klinikal untuk menilai kestabilan metabolik dan potensi untuk dadah - interaksi dadah. Mikrosom ini juga dapat membantu meramalkan bagaimana ubat -ubatan akan diserap dan diproses pada manusia, memberikan pandangan tentang kemungkinan perbezaan antara manusia dan anjing dari segi metabolisme dadah.

Mikrosom hati tikus

Tikus adalah salah satu haiwan makmal yang paling banyak digunakan untuk penyelidikan farmakologi dan toksikologi, dan mikrosom hati mereka adalah penting dalam ujian kestabilan metabolik.Mikrosom hati tikusbiasanya digunakan pada awal - pembangunan ubat peringkat untuk menilai metabolisme sebatian eksperimen, kerana proses metabolik mereka adalah baik - difahami. Walaupun tikus berkongsi beberapa laluan metabolik dengan manusia, terdapat perbezaan yang ketara dalam aktiviti enzim, terutamanya berkenaan dengan enzim cytochrome P450 tertentu. Mikrosom tikus sering digunakan untuk menguji kestabilan metabolik umum kompaun dan untuk menilai isu -isu farmakokinetik yang berpotensi, seperti kadar pelepasan dan bioavailabiliti.

Microsome hati tetikus

Sama seperti tikus, tikus digunakan secara meluas dalam penyelidikan bioperubatan, dan mikrosom tetikus memainkan peranan penting dalam ujian kestabilan metabolik. Tikus sangat berharga untuk mengkaji variasi genetik dalam metabolisme dadah kerana genom yang dicirikan dengan baik.Mikrosom hati tetikusMengandungi pelbagai enzim cytochrome P450, yang menjadikannya berguna untuk menilai bagaimana ubat mungkin dimetabolisme merentasi latar belakang genetik yang berbeza. Ketegangan tikus tertentu, balb/c bogel, dikenali sebagai ketegangan yang tidak mempunyai timus, menjadikannya immunodeficient. Dengan menggunakanMikrosom hati balb/c bogel, penyelidik boleh menilai bagaimana ubat atau kompaun dimetabolisme, kadar biotransformasinya, dan kestabilan potensinya dalam hati, yang penting untuk meramalkan farmakokinetik pada manusia. Walau bagaimanapun, tikus mempunyai beberapa laluan metabolik yang berbeza berbanding dengan manusia, yang bermaksud bahawa data dari mikrosom tetikus harus ditafsirkan dengan berhati -hati apabila meramalkan metabolisme manusia. Mikrosom tetikus sering digunakan dalam pemeriksaan throughput yang tinggi untuk menilai sebilangan besar sebatian dengan cepat.

Hamster Hati Microsome

Hamsters, terutamanya hamster Golden Syria, sering digunakan dalam kajian metabolik kerana ciri -ciri fisiologi mereka yang unik.Mikrosom hati hamstermembantu dalam menilai metabolisme dadah dan toksikologi, terutamanya untuk sebatian yang boleh menunjukkan spesies - profil metabolik tertentu. Mikrosom hamster sering digunakan untuk mengkaji bagaimana ubat -ubatan dimetabolisme dalam mamalia kecil, menawarkan pandangan ke laluan metabolik yang mungkin tidak difahami sepenuhnya dalam model tikus lain.

Gerbillinae Hati Microsomes

Gerbillinae Hati Microsomesberasal dari gerbil, spesies mamalia kecil yang biasa digunakan dalam kajian toksikologi dan farmakologi. Dalam ujian kestabilan metabolisme, mikrosom hati Gerbillinae digunakan untuk menilai bagaimana sebatian dimetabolisme oleh enzim hati yang terdapat dalam pecahan microsomal, terutamanya enzim cytochrome P450. Ujian ini membantu menentukan kestabilan metabolik ubat atau bahan kimia, menilai potensi mereka untuk biotransformasi dan penghapusan. Gerbil kadang -kadang digunakan untuk kajian -kajian ini kerana profil metabolik tertentu, yang boleh memberikan pandangan tentang spesies - Perbezaan khusus dalam metabolisme dadah.

Mikrosom hati minipig

Minipig semakin meningkat populariti dalam kajian farmakokinetik dan toksikologi kerana persamaan fisiologi mereka kepada manusia, terutamanya dari segi metabolisme hati.Mikrosom hati minipigsering digunakan dalam ujian kestabilan metabolik untuk menyediakan data yang lebih rapat menyerupai metabolisme dadah manusia berbanding dengan model tikus. Mikrosom ini amat berguna untuk mengkaji penyerapan dadah, pengedaran, metabolisme, dan perkumuhan (ADME) dalam organisma model dengan profil metabolik seperti manusia. Minipig sangat berharga dalam menilai sebatian yang memerlukan ramalan yang lebih tepat mengenai tindak balas metabolik manusia.

Mikrosom hati babi guniea

Tidak seperti tikus lain, babi guinea tidak mempunyai enzim metabolisme tertentu, seperti cytochrome P450 2D, yang boleh menjejaskan cara mereka memproses sebatian tertentu. Ini menjadikannyamikrosom hati babi guineaterutamanya berguna untuk mengkaji spesies - Perbezaan khusus dalam metabolisme dadah. Profil enzim unik mereka dapat memberikan gambaran tentang bagaimana sebatian mungkin berkelakuan dalam spesies dengan laluan metabolik yang terhad, dan ia dapat menyerlahkan potensi risiko atau variasi dalam metabolisme dadah yang mungkin tidak diperhatikan dalam model lain. Ini menjadikan babi guinea berharga untuk toksikologi perbandingan dan kajian farmakokinetik.

Microsome hati kucing

Microsomes hati kucingdigunakan dalam kajian metabolik untuk menilai bagaimana ubat -ubatan diproses dalam kucing. Kucing mempunyai ciri -ciri metabolik yang unik, termasuk aktiviti glucuronidation terhad, yang boleh menjejaskan metabolisme ubat -ubatan tertentu. Kerana ini,mikrosom hati kucingadalah penting untuk mengkaji bagaimana sebatian khusus berkelakuan dalam kucing, terutamanya untuk farmaseutikal veterinar. Mereka digunakan untuk menguji isu ketoksikan atau metabolik yang berpotensi dalam ubat -ubatan yang dimaksudkan untuk kegunaan kucing dan dapat membantu menilai perbezaan interspesies dalam metabolisme dadah ketika beralih dari manusia ke kajian haiwan.

Mikrosom hati lembu

Mikrosom hati lembu, yang berasal dari lembu, amat berguna dalam mengkaji metabolisme sebatian yang digunakan dalam ternakan. Lembu mempunyai laluan metabolik yang berbeza berbanding dengan manusia, terutamanya dalam aktiviti enzim tertentu yang terlibat dalam metabolisme fasa I. Mikrosom hati lembu digunakan untuk meramalkan bagaimana ubat -ubatan veterinar atau bahan kimia pertanian akan dimetabolisme dalam lembu. Di samping itu, mikrosom ini digunakan untuk menyiasat sisa -sisa yang berpotensi dalam daging dan susu, membantu memastikan keselamatan makanan untuk kegunaan manusia. Walaupun mikrosom bovine memberikan data yang berharga mengenai metabolisme ternakan, mereka mungkin tidak selalu digunakan secara langsung kepada pembangunan dadah manusia kerana perbezaan metabolik yang signifikan. Tambahan kepada Bovine,mikrosom hati kuda,mikrosom hati dombadanmikrosom hati kambingdigunakan secara liar.

Microsome hati ayam

Microsomes unggas, manakala kurang biasa digunakan daripada yang berasal dari mamalia, boleh berguna dalam kajian metabolisme dadah burung. Mikrosom ayam biasa termasukmikrosom hati itik,mikrosom hati ayam,Microsomes hati TurkidanMicrosomes hati puyuh. digunakan untuk menilai bagaimana ubat boleh diproses dalam spesies burung. Ini amat penting dalam pembangunan ubat -ubatan veterinar untuk unggas, serta dalam kajian alam sekitar untuk memahami metabolisme bahan kimia yang boleh memasuki rantaian makanan melalui burung.

Mikrosom hati ikan

Mikrosom hati ikan, terutamanya pelangiMikrosom hati trout, digunakan dalam penyelidikan alam sekitar dan toksikologi. Ikan sangat sensitif terhadap bahan pencemar alam sekitar, dan mikrosom hati mereka adalah alat yang berharga dalam mengkaji laluan metabolik yang terlibat dalam detoksifikasi bahan cemar dalam ekosistem akuatik. Mikrosom ikan juga digunakan untuk mengkaji kesan alam sekitar farmaseutikal dan bahan kimia perindustrian, membantu menilai potensi mereka untuk bioakumulasi dan mempengaruhi kehidupan akuatik. 

Kesimpulan

Microsomes memainkan peranan penting dalam peringkat awal pembangunan dadah dengan memberikan pandangan penting ke dalam kestabilan metabolik dan farmakokinetik calon dadah. Melalui penggunaan ujian mikrosom, penyelidik dapat menilai reaksi metabolik Fasa I dan Fasa II, mengenal pasti potensi ubat - interaksi dadah, dan menilai tisu - metabolisme tertentu. Ketersediaan mikrosom dari pelbagai spesies, termasuk manusia dan haiwan, membolehkan perbandingan spesies menyeberang, meningkatkan ramalan metabolisme dadah pada manusia dan memastikan keselamatan dan keberkesanan sebatian baru. Oleh kerana proses pembangunan dadah terus berkembang, model mikrosom akan tetap menjadi alat penting dalam mengejar ubat -ubatan yang lebih selamat dan lebih berkesan.

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 Gerbillinae, mikrosom hati bogel Balb/c, mikrosom hati mikrosom hati mikrosom hati, mikrosom hati kucing, mikrosom hati, mikrosom hati, mikrosom hati, mikrosom hati, mikrosom hati, mikrosom hati, mikrosom hati, mikrosom hati, mikrosom hati, mikrosom hati, mikrosom hati, mikrosom hati, mikrosom hati, mikrosom hati, Mikrosom, mikrosom hati kalkun, mikrosom hati kuda, mikrosom hati domba, mikrosom hati kambing, Microsomes hati puyuh
Rujukan
O 2 Carrier memudahkan o 2 pengangkutan dalam bioreaktor serat berongga hepatik - Tokoh saintifik mengenai Penyelidikan. Terdapat dari:https://www.researchgate.net/figure/phase-i-Reaction-Pathway dragdrug-metabolism- 34_fig4_267837256
Menghilangkan reaksi metabolit fasa II ibuprofen dan NSAID lain dengan protein plasma manusia - Tokoh saintifik mengenai Penyelidikan. Boleh didapati dari: https://www.researchgate.net/figure/the-Reactions-dipputativeipationipsips-faseiphaseiphaseiphaseiphaseiphase-ddrug-metabolism-ypical_fig1_265787199 [diakses 3 Apr 2025]