Mikrosomy: Preferowany model metaboliczny in vitro do nieklinicznych badań leków

Mikrosomy: Preferowany model metaboliczny in vitro do nieklinicznych badań leków

Mikrosomy: definicja i funkcje

W większości przypadków mikrosomy odnoszą się do sferycznych, pęcherzykowych struktur błony o średnicy około 100 nm, utworzonych przez samoocenę fragmentalnego retikulum endoplazmatycznego (ER) podczas homogenizacji komórek i wirowania różnicowego. Są to heterogeniczne zespoły zawierające dwa podstawowe elementy: błony ER i rybosomy. Mikrosomy są przede wszystkim wzbogacone o enzymy oksydazy cytochromu P450 (CYP450), które odgrywają kluczową rolę w metabolizmie oksydacyjnym i są kluczowymi enzymami w procesach metabolizmu leku.

In vitro mikrosomy zachowują podstawowe funkcje ER, w tym synteza białek, glikozylacja białka i biosyntezy lipidów, zapewniając wszechstronne narzędzie do badania różnych procesów biochemicznych i farmakologicznych.

Rysunek 1: Mikrosomy (źródło: Internet)

1. Kluczowe narządy w metabolizmie narkotyków

Metabolizm narkotyków odnosi się do zmian chemicznych, które lek przechodzi w organizmie, co powoduje modyfikacje strukturalne. Proces ten, znany również jako biotransformacja, występuje przede wszystkim w narządach takich jak wątroba, nerki, płuca, żołądek, jelita i skóra. Wśród nich wątroba jest głównym miejscem metabolizmu leków, a następnie nerki jako drugi najważniejszy narząd.

W wątrobie enzymy metabolizujące leki katalizują transformacje strukturalne, które można ogólnie podzielić na dwie fazy: metabolizm fazy I i metabolizm fazy II.

• Metabolizm fazy I (reakcja fazy I): Ta faza obejmuje reakcje oksydacyjne, redukcyjne lub hydrolityczne, które generują produkty pośrednie, często, w tym grupy elektrofilowe i rodniki tlenu. Reakcje te mogą prowadzić do hepatotoksyczności.
• Metabolizm fazy II (reakcja fazy II): faza ta składa się z reakcji koniugacyjnych, które głównie służą do detoksykacji leków. Po metabolizmie większość leków traci swoją aktywność farmakologiczną, chociaż mniejszość może stać się aktywnymi środkami terapeutycznymi.

Wątroba obsługuje około 70% - 80% całkowitego metabolizmu leku, podkreślając jej centralną rolę w biotransformacji.

Oprócz wątroby nerki znacząco przyczyniają się do metabolizmu leków, co stanowi około 10% - 20% całkowitej aktywności metabolicznej. Nerki wydalały leki i ich metabolity poprzez filtrację i wydzielanie. Jednak ich zdolność do wydalania leków jest ograniczona, co może prowadzić do gromadzenia niektórych leków i potencjalnej toksyczności.

Poza wątrobą i nerkami inne narządy, takie jak systemy enzymów jelit i płuca, również odgrywają rolę w wpływie wchłaniania, dystrybucji i metabolizmu leków, choć w mniejszym stopniu.

Rycina 2: Reakcja katalizowana przez monooksygenazę (źródło: Internet)

2. Kluczowe enzymy w narządach metabolizujących leki

Jak omówiono, metabolizm leków zależy przede wszystkim od właściwego funkcjonowania różnych układów enzymatycznych w wątrobie, nerkach, przewodzie pokarmowym i innych narządach. Zrozumienie profili enzymatycznych tych narządów jest niezbędne do kompleksowego badania procesów metabolizmu leków.

Enzymy zaangażowane w metabolizm leków są ogólnie podzielone na dwie klasy: układy enzymatyczne mikrosomalne i systemy enzymatyczne niet.

• Mikrosomalne układy enzymatyczne:
  Te enzymy są zlokalizowane przede wszystkim w błonach lipofilowych retikulum endoplazmatycznego w komórkach wątroby i innych komórkach. Najważniejszą grupą enzymów oksydacyjnych w mikrosomach wątrobowych jest mikrosomalne mikrosomalne mikrosomalne system oksydazy, znany również jako monooksygenazy (CYP450). Enzymy te stanowią podstawowy szlak metabolizmu leku w organizmie, zdolny do katalizowania szerokiego zakresu reakcji oksydacyjnych. Proces biotransformacji katalizowany przez te enzymy wymaga zaangażowania cytochromu P450 (CYP450), koenzymu II, tlenu cząsteczkowego, mg²⁺, flawoprotein, białek żelaza niebędącego heme i innych kofaktorów.
  Dodatkowo UDP - glucuronosylotransferazy (UGT), kluczowy składnik metabolizmu fazy II, występują również po luminalnej stronie retikulum endoplazmatycznego, co czyni enzymy UGT częścią układu mikrosomalnego.
• Systemy enzymów nietoperzowych:
  Znane również jako enzymy typu II, obejmują one UGT, sulfotransferazy (suult), glutationa - S - Transferazy (GSTS), N - acetylotransferazy (NATS) i enzymy sprzężające z aminokwasem. Enzymy nietoperzowe ułatwiają przede wszystkim metabolizm fazy II.

Oprócz fizjologicznej roli w utrzymywaniu równowagi wody i elektrolitów oraz wydalania substancji endogennych i egzogennych, nerka jest również kluczowym narządem dla biotransformacji metabolicznych fazy I i fazy II.

• Metabolizm fazy I w nerkach:
  Obejmuje enzymy P450, dehydrogenazy i różne monooksygenazy, chociaż ich stężenia i aktywność są znacznie niższe niż w wątrobie, co czyni metabolizm fazy ne nerek.
• Metabolizm fazy II w nerkach:
  Przede wszystkim obejmuje enzymy koniugujące UGT, Sult, GST, NATS i aminokwas, odgrywają główną rolę w metabolizmie leków nerkowych.

Jelito, jako jedna z największych narządów trawiennych, również odgrywa kluczową rolę w metabolizmie leku. W przewodzie jelitowym wiele leków ulega reakcjom metabolicznym, które przekształcają je w bardziej możliwe do wydalania i eliminowalne metabolity. Te procesy metaboliczne występują dwiema ścieżkami:

1. Metabolizm enzymatyczny w komórkach nabłonkowych jelit, które obejmują enzymy takie jak CYP450, UGT i lipazy.
2. Metabolizm za pośrednictwem drobnoustrojów za pomocą mikroflory jelitowej.

Razem te układy enzymatyczne w różnych narządach zapewniają skuteczny metabolizm i klirens leków, podkreślając złożoność i integrację szlaków metabolizmu leków w ciele.

Jednak w przypadku ciągłych postępów w medycynie leki wziewne przyciągnęły znaczną uwagę w ostatnich latach ze względu na ich szybkie wchłanianie, szybki początek działania i zdolność do ominięcia metabolizmu pierwszego - Pass. W przeciwieństwie do konwencjonalnych doustnych leków, wzdychane preparaty dostarczają leki bezpośrednio do tkanek płucnych, unikając najpierw efektów wątroby. Podkreśla to znaczenie badania metabolizmu leków w płucach pod kątem preparatów wdychanych.

Płuca zawierają różne enzymy metabolizujące leki, w tym enzymy P450, hydrolazy, enzymy koniugacyjne, oksydazy monoaminy i flawinę - zawierające monoooksygenazy. Wśród nich enzymy P450 płuc odgrywają kluczową rolę w biotransformacji ksenobiotyków, inaktywacji wdychanych chemicznych raku i detoksykacji toksyn płucnych.

Podsumowując,Metabolizm leków w organizmie jest zazwyczaj skoordynowanym procesem obejmującym wiele narządów i układów enzymatycznych. Zatem we wczesnej fazie opracowywania leku, wybór odpowiednich modeli in vitro ma kluczowe znaczenie dla wyjaśnienia szlaków metabolicznych i identyfikacji kluczowych enzymów metabolizujących.

3. Modele metabolizmu leków in vitro: mikrosomy

W porównaniu z badaniami metabolizmu in vivo, badania in vitro minimalizują zakłócenia z czynników fizjologicznych, umożliwiając bezpośrednią obserwację interakcji między lekami i enzymami. W związku z tym modele metabolizmu in vitro stały się preferowanym wyborem podczas wczesnego rozwoju leku. Wspólne modele badań metabolizmu leków in vitro obejmują mikrosomy, frakcje S9, cytosol, homogenaty tkankowe i komórki pierwotne. Biorąc pod uwagę, że wątroba jest głównym miejscem metabolizmu leku, komórek wątroby i ich składników subkomórkowych -takie jak mikrosomy wątroby, frakcje S9 wątroby, homogenaty tkanki wątroby i cytosol wątroby- -są podstawowymi modelami badania metabolizmu leków.

W szczególności mikrosomy to struktury błony pęcherzyki pochodzące z fragmentarycznego retikulum endoplazmatycznego, które same - składają się podczas homogenizacji komórek i wirowania różnicowego. Są one szeroko rozpowszechnione w narządach, takich jak wątroba, nerki, jelita i płuca. Ponieważ mikrosomy zawierają enzymy fazy I, takie jak cytochrom P450 (CYP450) i enzymy fazy II, takie jak UGT i sułty, obejmują szeroki zakres szlaków metabolicznych dla różnych leków. Zatem wybór tkanki - Specyficzne mikrosomy jest kluczowym krokiem w badaniach metabolizmu leków in vitro.

Ponadto, zgodnie z technicznymi wytycznymi dotyczącymi nieklinicznych badań farmakokinetycznych leków, powszechnie stosuje się eksperymentalne zwierzęta, takie jak myszy, szczury, króliki, świnki morskie, psy, świnie miniaturowe i małpy. W przypadku innowacyjnych leków należy zastosować co najmniej dwa gatunki, przy czym jeden to gryzoni, a drugi gatunek nie -gryzoni. Poza gatunkami zwierząt, materiały humanizowane -takie jak mikrosomy ludzkiej wątroby- -są również podkreślane jako kluczowe narzędzia do nieklinicznych badań AdME. W związku z tym wybór mikrosomów z wielu gatunków, w tym ludzi, jest kluczowym rozważaniem w badaniach metabolizmu leków.

W świetle tego,IPhase, jako wiodący dostawca odczynników biologicznych in vitro, z powodzeniem opracował produkty mikrosomów pochodzące z różnych tkanek wielu gatunków, w tym ludzi, małp, psów, szczurów i myszy. Produkty te oferują szeroki zakres opcji badań różnic gatunków, stabilności metabolicznej, hamowania P450 i fenotypowania enzymu metabolicznego.

Dzięki ścisłym miarom kontroli jakości iPhase zapewnia niezawodność produktu, pomagając klientom oszczędzać czas i poprawić wydajność. Mikrosomy IPHase są idealnym wyborem do badań nieklinicznych in vitro.

Zalety produktów mikrosomów iPhase:

• Zgodność:Wszystkie tkanki stosowane w produkcji pochodzą z certyfikowanych kanałów o wyraźnej identyfikowalności.
• Bezpieczeństwo:Tkanki produkcyjne są testowane na patogeny, aby zapewnić jakość produktu i bezpieczeństwo.
• Wysoka jakość:Produkty podlegają rygorystycznej wewnętrznej kontroli jakości, zapewniając duże rozmiary partii przy minimalnej zmienności między -
• Dostosowanie:Dostępne są dostosowane produkty mikrosomów z określonych gatunków lub tkanek, aby spełnić unikalne wymagania klientów.

Wykorzystanie lat wiedzy i rozwoju badań i rozwoju,IPhasewprowadził na rynek odczynniki badawcze High - End w wielu dziedzinach i kategoriach. Produkty te służą jako niezbędne narzędzia do wczesnego rozwoju leków na etapie, oferując nowe materiały, metody i techniki odkrywania nauk przyrodniczych. Zapewniają również wygodne rozwiązania badań toksyczności genetycznej w żywności, farmaceutyce i chemikaliach.

Z niecierpliwością czekamy na wsparcie naukowców naszymi innowacyjnymi i niezawodnymi produktami!



Kliknij prawy przycisk, aby skontaktować się z nami！