Mikrosomer: Den foretrukne in vitro metabolske modellen for ikke -klinisk medikamentforskning

Mikrosomer: Den foretrukne in vitro metabolske modellen for ikke -klinisk medikamentforskning

Mikrosomer: Definisjon og funksjoner

I de fleste tilfeller refererer mikrosomer til sfæriske, vesikulære membranstrukturer omtrent 100 nm i diameter, dannet av selv - fusjon av fragmentert endoplasmatisk retikulum (ER) under cellehomogenisering og differensialsentrifugering. Dette er heterogene forsamlinger som omfatter to grunnleggende komponenter: ER -membraner og ribosomer. Mikrosomer er primært beriket med cytokrom P450 (CYP450) oksidaseenzymer, som spiller en sentral rolle i oksidativ metabolisme og er nøkkelenzymer i medikamentmetabolismeprosesser.

In vitro beholder mikrosomer de essensielle funksjonene til ER, inkludert proteinsyntese, proteinglykosylering og lipidbiosyntese, og gir et allsidig verktøy for å studere forskjellige biokjemiske og farmakologiske prosesser.

Figur 1: Mikrosomer (kilde: Internett)

1. Nøkkelorganer i medikamentmetabolisme

Medikamentmetabolisme refererer til de kjemiske endringene et medikament gjennomgår i kroppen, noe som resulterer i strukturelle modifikasjoner. Denne prosessen, også kjent som biotransformasjon, forekommer først og fremst i organer som lever, nyrer, lunger, mage, tarm og hud. Blant disse er leveren det viktigste stedet for medikamentmetabolisme, etterfulgt av nyrene som det nest viktigste organet.

Innenfor leveren katalyserer medikament - metaboliserende enzymer strukturelle transformasjoner som generelt kan klassifiseres i to faser: fase I -metabolisme og fase II -metabolisme.

• Fase I -metabolisme (fase I -reaksjon): Denne fasen involverer oksidative, reduktive eller hydrolytiske reaksjoner som genererer mellomprodukter, ofte inkludert elektrofile grupper og oksygenradikaler. Disse reaksjonene kan føre til hepatotoksisitet.
• Fase II -metabolisme (fase II -reaksjon): Denne fasen består av konjugasjonsreaksjoner, som først og fremst tjener til å avgifte medisiner. Etter metabolisme mister de fleste medisiner sin farmakologiske aktivitet, selv om et mindretall kan bli aktive terapeutiske midler.

Leveren håndterer omtrent 70% - 80% av den totale medikamentmetabolismen, og understreker dens sentrale rolle i biotransformasjon.

I tillegg til leveren, bidrar nyrene betydelig til medikamentmetabolisme, og utgjør omtrent 10% - 20% av den totale metabolske aktiviteten. Nyrene skiller ut medisiner og deres metabolitter gjennom filtrering og sekresjon. Deres kapasitet for utskillelse av medikamenter er imidlertid begrenset, noe som kan føre til akkumulering av visse medisiner og potensiell toksisitet.

Utover leveren og nyrene, spiller andre organer som tarm enzymsystemer og lungene også en rolle i å påvirke medikamentabsorpsjon, distribusjon og metabolisme, om enn i mindre grad.

Figur 2: Reaksjon katalysert av monooxygenase (kilde: Internett)

2. Nøkkelenzymer i medikamentmetaboliserende organer

Som diskutert, avhenger medikamentmetabolismen først og fremst av riktig funksjon av forskjellige enzymsystemer i leveren, nyrene, mage -tarmkanalen og andre organer. Å forstå de enzymatiske profilene til disse organene er avgjørende for en omfattende studie av medikamentmetabolismeprosesser.

Enzymer involvert i medikamentmetabolisme er generelt kategorisert i to klasser: mikrosomale enzymsystemer og ikke -mikrosomale enzymsystemer.

• Mikrosomale enzymsystemer:
  Disse enzymene er først og fremst lokalisert i de lipofile membranene i endoplasmatisk retikulum i leverceller og andre celler. Den viktigste gruppen av oksidative enzymer i levermikrosomer er levermikrosomalt blandet - Funksjonsoksidasesystem, også kjent som monooxygenaser (CYP450). Disse enzymene representerer den primære banen for medikamentmetabolisme i kroppen, som er i stand til å katalysere et bredt spekter av oksidative reaksjoner. Biotransformasjonsprosessen katalysert av disse enzymene krever involvering av cytokrom P450 (CYP450), koenzym II, molekylært oksygen, Mg²⁺, flavoproteiner, ikke - heme -jernproteiner og andre kofaktorer.
  I tillegg er UDP - glukuronosyltransferaser (UGTS), en nøkkelkomponent i fase II -metabolisme, også til stede på luminalsiden av endoplasmatisk retikulum, noe som gjør UGT -enzymer til en del av det mikrosomale systemet.
• Ikke - mikrosomale enzymsystemer:
  Også kjent som type II -enzymer, inkluderer disse UGT -er, sulfotransferaser (sults), glutathione - s - transferases (GSTs), n - acetyltransferaser (NAT) og aminosyrekonjugering enzymer. Ikke - mikrosomale enzymer letter primært fase II -metabolisme.

Utover dens fysiologiske rolle i å opprettholde vann- og elektrolyttbalanse og utskille endogene og eksogene stoffer, er nyren også et nøkkelorgan for fase I og fase II metabolske biotransformasjoner.

• Fase I metabolisme i nyren:
  Inkluderer P450 -enzymer, dehydrogenaser og forskjellige monooxygenaser, selv om konsentrasjonene og aktivitetene er betydelig lavere enn i leveren, noe som gjør nyrefase I -metabolismen mindre dominerende.
• Fase II metabolisme i nyren:
  Primært involverer UGT -er, sults, GSTer, NAT og aminosyrekonjugerende enzymer, og spiller en viktig rolle i metabolismen i nyremedisin.

Tarmen, som et av de største fordøyelsesorganene, spiller også en kritisk rolle i medikamentmetabolismen. I tarmkanalen gjennomgår mange medisiner metabolske reaksjoner som transformerer dem til mer utskillede og eliminbare metabolitter. Disse metabolske prosessene oppstår via to veier:

1. Enzymatisk metabolisme i tarmepitelceller, som involverer enzymer som CYP450, UGT -er og lipaser.
2. Mikrobiell - mediert metabolisme ved tarmmikrobiota.

Sammen sikrer disse enzymatiske systemene i forskjellige organer effektiv metabolisme og clearance av medisiner, og fremhever kompleksiteten og integrasjonen av medikamentmetabolismeveier i kroppen.

Imidlertid, med de kontinuerlige fremskrittene innen medisin, har inhalerte medisiner fått betydelig oppmerksomhet de siste årene på grunn av deres raske absorpsjon, raske virkning av virkning og evne til å omgå første - passere metabolisme. I motsetning til konvensjonelle orale medisiner, leverer inhalerte formuleringer medisiner direkte til lungevevet, og unngår leverførste - pass -effekter. Dette fremhever viktigheten av å undersøke medikamentmetabolisme i lungene for inhalerte formuleringer.

Lungene inneholder en rekke medikamentelle - metaboliserende enzymer, inkludert P450 -enzymer, hydrolaser, konjugeringsenzymer, monoaminoksidaser og flavin - som inneholder monooxygenaser. Blant disse spiller lungene P450 -enzymer en kritisk rolle i biotransformasjonen av xenobiotika, inaktivering av inhalerte kjemiske kreftfremkallende stoffer og avgiftning av lungetoksiner.

Oppsummert,Medikamentmetabolisme i kroppen er vanligvis en koordinert prosess som involverer flere organer og enzymsystemer. I løpet av den tidlige ikke -kliniske medikamentutviklingsfasen er det således avgjørende å velge passende in vitro -modeller for å belyse metabolske veier og identifisere viktige metaboliserende enzymer.

3. In vitro medikamentmetabolismemodeller: mikrosomer

Sammenlignet med in vivo metabolismeundersøkelser, minimerer in vitro -studier interferens fra fysiologiske faktorer, noe som muliggjør direkte observasjon av interaksjoner mellom medisiner og enzymer. Følgelig har in vitro metabolisme -modeller blitt det foretrukne valget under tidlig medikamentutvikling. Vanlige modeller for in vitro medikamentmetabolismestudier inkluderer mikrosomer, S9 -fraksjoner, cytosol, vevshomogenater og primære celler. Gitt at leveren er det viktigste stedet for medikamentmetabolisme, leverceller og deres subcellulære komponenter -slik som levermikrosomer, lever S9 -fraksjoner, homogenater av levervev og levercytosol-er de primære modellene for å studere medikamentmetabolisme.

Mikrosomer er spesifikt vesikulære membranstrukturer avledet fra fragmentert endoplasmatisk retikulum som selv - samles under cellehomogenisering og differensialsentrifugering. De er vidt distribuert i organer som lever, nyrer, tarmer og lunger. Ettersom mikrosomer inneholder fase I -enzymer som cytokrom P450 (CYP450) og fase II -enzymer som UGT -er og sults, omfatter de et bredt spekter av metabolske veier for forskjellige medisiner. Å velge vev - spesifikke mikrosomer er således et kritisk trinn i in vitro medikamentmetabolismeforskning.

I henhold til tekniske retningslinjer for ikke -kliniske farmakokinetiske studier av medisiner, blir eksperimentelle dyr som mus, rotter, kaniner, marsvin, hunder, miniatyrgriser og aper ofte brukt. For innovative medikamenter bør minst to arter brukes, med den ene som en gnager og den andre ikke en gnagerart. Utover dyrearter, humaniserte materialer -slik som menneskelige levermikrosomer-blir også vektlagt som nøkkelverktøy for ikke -kliniske ADME -studier. Følgelig er det å velge mikrosomer fra flere arter, inkludert mennesker, en sentral vurdering i medisinmetabolismeforskning.

I lys av dette,IPhase, som en ledende leverandør av in vitro biologiske reagenser, har med suksess utviklet mikrosomprodukter avledet fra forskjellige vev av flere arter, inkludert mennesker, aper, hunder, rotter og mus. Disse produktene tilbyr et bredt spekter av alternativer for studier på artsforskjeller, metabolsk stabilitet, P450 -hemming og metabolsk enzymfenotyping.

Med strenge kvalitetskontrolltiltak sikrer IPHase produkt pålitelighet, og hjelper klienter med å spare tid og forbedre effektiviteten. Iphase -mikrosomer er det ideelle valget for in vitro ikke -klinisk forskning.

Fordeler med iPhase mikrosomprodukter:

• Etterlevelse:Alle vev som brukes i produksjonen er hentet gjennom sertifiserte kanaler med klar sporbarhet.
• Sikkerhet:Produksjonsvev testes for patogener for å sikre produktkvalitet og sikkerhet.
• Høy kvalitet:Produkter gjennomgår streng intern kvalitetskontroll, og sikrer store batchstørrelser med minimal inter - batchvariabilitet.
• Tilpassbarhet:Skreddersydde mikrosomprodukter fra spesifikke arter eller vev er tilgjengelige for å oppfylle unike klientkrav.

Utnytte år med FoU -kompetanse,IPhasehar lansert høye - sluttforskningsreagenser på flere felt og kategorier. Disse produktene fungerer som viktige verktøy for tidlig utvikling av medikamenter, og tilbyr nye materialer, metoder og teknikker for å utforske biovitenskap. De gir også praktiske løsninger for genetiske toksisitetsstudier i mat, legemidler og kjemikalier.

Vi ser frem til å støtte forskere med våre innovative og pålitelige produkter!



Klikk på høyre knapp for å kontakte oss！