Microssomos em ensaios de estabilidade metabólica: papel no metabolismo da fase I e no metabolismo da fase II

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Os microssomos são vesículas subcelulares derivadas do retículo endoplasmático de células interrompidas, principalmente hepatócitos (células hepáticas). Eles são ricos em enzimas de medicamento - metabolização, principalmente a família do citocromo p450 (CYP), que desempenham um papel crucial no metabolismo oxidativo de vários compostos. Os ensaios de estabilidade metabólica usando microssomos são parte integrante do desenvolvimento precoce do medicamento porque ajudam a prever a farmacocinética in vivo. Ao medir a taxa de metabolismo in vitro, os pesquisadores podem estimar a depuração intrínseca e extrapolar esses achados para antecipar como uma droga pode se comportar em humanos. Tais ensaios não apenas facilitam a triagem de numerosos compostos de maneira alta - A combinação de microssomas de vários tecidos permite uma compreensão abrangente do metabolismo hepático e extra -hepático, que é crucial para otimizar o design de medicamentos e garantir a segurança antes dos ensaios clínicos. Os microssomos comuns emEstabilidade do metabolismoO ensaio inclui:Microssoma hepático, microssoma interesina/microssoma intestinal, microssoma pulmonar, microssoma renal.

Microssomos hepáticos

Microssomos hepáticossão particularmente ricos em enzimas do citocromo P450 e oxidoredutases relacionadas. Seu alto conteúdo enzimático torna os microssomas hepáticos o modelo preferido para avaliar a estabilidade metabólica. Durante um ensaio, um candidato a medicamentos é incubado com microssomas hepáticos na presença de um cofator essencial como o NADPH e a taxa na qual o composto pai é metabolizado é monitorado ao longo do tempo. As informações obtidas dessas experiências são usadas para calcular a depuração intrínseca, um parâmetro importante que ajuda a prever a rapidez com que um medicamento pode ser eliminado in vivo. Como os microssomas hepáticos podem ser agrupados de vários doadores, eles fornecem um sistema confiável e reproduzível que minimiza a variabilidade inerente aos sistemas biológicos.

Microssomas intestinais/ microssomas intestinais

Microssoma intestinal, às vezes também conhecido comoMicrossoma intestino, embora menos abundante em enzimas metabólicas em comparação com suas contrapartes hepáticas, são igualmente importantes no contexto do primeiro metabolismo de passagem. Após a administração oral, um medicamento deve passar pela parede intestinal, onde pode sofrer uma transformação enzimática significativa antes de atingir a circulação sistêmica. A atividade metabólica nos microssomas intestinais pode influenciar bastante a biodisponibilidade de um medicamento, e os dados obtidos desses ensaios são essenciais no desenvolvimento de estratégias para superar o metabolismo pré -sistêmico.

Microssomas da pele

Pele microssomossão preparados a partir de tecidos da pele e exibem atividades de medicamento - metabolização, incluindo as das enzimas do CYP. Embora a atividade enzimática específica na pele seja tipicamente inferior a 10% daquela encontrada no fígado, a pele desempenha um papel significativo na biotransformação de xenobióticos transdérmicos. A utilização de microssomas da pele em ensaios pode fornecer informações sobre o metabolismo de compostos que são aplicados ou absorvidos topicamente pela pele.

PulmãoMicrossomos

Microssomos pulmonaressão preparados a partir do tecido pulmonar e são usados ​​para investigar o metabolismo de compostos administrados por inalação ou que exercem seus efeitos no sistema respiratório. Enquanto a concentração das enzimas do citocromo p450 no pulmão é menor do que no fígado, o pulmão continua sendo um local crítico para o metabolismo de toxinas ambientais e medicamentos inalados. Este modelo é particularmente valioso na avaliação do tecido - Transformações metabólicas específicas e potenciais toxicidades locais.

Microssomos renais

Microssomos renaissão isolados de tecidos renais e fornecem informações sobre os processos metabólicos que ocorrem no rim. Como o rim não é apenas um órgão de excreção, mas também um que contribui para a depuração metabólica de certos medicamentos, o uso de microssomas renais em ensaios de estabilidade permite que os pesquisadores avaliem a formação de metabólitos que podem estar ligados à nefrotoxicidade. Dessa forma, os microssomas renais complementam dados de estudos hepáticos e intestinais, fornecendo uma perspectiva mais ampla sobre o perfil metabólico de um composto.

Microssomos testículos

Testículo microssomossão derivados do tecido testicular e contêm enzimas responsáveis ​​pela metabolização dos compostos endógenos e exógenos. Embora menos comumente usados ​​que os microssomas hepáticos, eles podem ser relevantes no estudo do metabolismo de substâncias que afetam a saúde reprodutiva masculina. Detalhes específicos sobre seu uso em ensaios de estabilidade metabólica são limitados e podem variar dependendo do foco da pesquisa.

Microssomas epididimis

Epididímis microssomossão obtidos do tecido epididimal e, como os microssomas do testículo, estão envolvidos no metabolismo de certos compostos. Sua aplicação em ensaios de estabilidade metabólica é menos prevalente, mas pode ser utilizada em estudos que examinam o metabolismo de substâncias que afetam a fertilidade masculina e a função reprodutiva. Protocolos e uso detalhados dependeriam dos objetivos específicos da pesquisa.

Fase I Metabolismo e Sistema de Regeneração NADPH

Fase I Reações metabólicassão impulsionados principalmente pelas enzimas do CYP, e essas reações requerem um suprimento constante de equivalentes reduzidos na forma de NADPH. Para garantir que o NADPH esteja disponível durante todo o período de incubação, umSistema de Regeneração NADPHé adicionado ao ensaio. OSistema de Regeneração NADPHGeralmente inclui nadp⁺, glicose - 6 - fosfato e a enzima glicose - 6 - fosfato desidrogenase, que juntos convertem continuamente nadp⁺ de volta para NADPH. Essa regeneração é essencial porque sustenta as reações redox catalisadas pelas enzimas do CYP, permitindo que os microssomas mantenham sua atividade metabólica por períodos prolongados.

Fig 1. Fase I Caminho de reação no metabolismo de drogas
Metabolismo de Fase II Sistema de Incubação Ugt

Enquanto os microssomas hepáticos são mais comumente associados aFase I Metabolismo, eles também podem ser adaptados para estudarReação de metabolismo da fase IIcomo glucuronidação. A glucuronidação é um processo conjugativo mediado pelas enzimas uridina 5 ′ - difosfo - glucuronosiltransferase (UGT), que são capazes de conectar ácido glucurônico a drogas ou seus metabolitos de fase I. Para facilitar a glucuronidação em um ensaio microssomal, umSistema de incubação de UGTcom o cofator ativado UDP - ácido glucurônico (Udpga) é adicionado. O sistema de incubação de UGT geralmente consiste em UDPGA, proteína da procimidina e D - glucuronosil - 1.4 - lactona. Como as enzimas UGT estão ligadas à membrana e podem ser menos acessíveis no microssoma intacto, um poro - formador de agente como a alameticina às vezes é incluído. A alameticina aumenta a permeabilidade das membranas microssomais, aumentando assim o acesso de UDPGA às enzimas UGT e melhorando a eficiência da reação de glucuronidação.

Fig 2. As reações e produtos putativos do metabolismo de fase II.

Sistema buffer

Durante todo o processo, o0,1M PBSO buffer desempenha um papel crítico na manutenção da estabilidade e atividade das enzimas. Esse sistema tampão fornece um pH estável e um ambiente iônico consistente, que é crucial para preservar a integridade estrutural das enzimas CYP e UGT. As condições consistentes proporcionadas pelas PBs de 0,1M garantem que as reações ocorram de maneira controlada, facilitando a medição confiável da estabilidade e depuração metabólica.

Vários microssomas de espécies

Microssoma humano

Microssomas humanossão indiscutivelmente os mais relevantes nos ensaios de estabilidade metabólica para o desenvolvimento de medicamentos, pois imitam de perto o ambiente metabólico do fígado humano. Os microssomas hepáticos humanos contêm uma alta concentração de enzimas do citocromo P450, responsáveis ​​pelo metabolismo da fase I de muitos medicamentos. Esses microssomos são amplamente utilizados para avaliar o metabolismo dos medicamentos humanos, incluindo interações medicamentosas enzimáticas, estabilidade metabólica e identificação de potenciais metabólitos tóxicos. Seu uso é crucial no desenvolvimento inicial do medicamento para garantir que um composto tenha farmacocinética favorável em humanos, com o objetivo de evitar a toxicidade hepática ou outros efeitos adversos.

Microssomas hepáticos de primatas não humanos

Microssomos de fígado de primata não humanos, normalmenteMicrossomos do fígado rhesus Monkey, Microssomos de fígado de magrosos, ou macacos CynomolgusOs microssomas hepáticos são usados ​​em ensaios de estabilidade do metabolismo para avaliar como os compostos são metabolizados por enzimas no fígado. Esses microssomos contêm enzimas citocromo p450 e outras proteínas metabólicas que facilitam o metabolismo da droga da fase I. Os primatas não humanos são particularmente valiosos em estudos pré -clínicos porque os perfis de enzima hepática se assemelham muito aos dos seres humanos, tornando -os uma ferramenta importante para avaliar a farmacocinética, a estabilidade metabólica e a potencial toxicidade de novos candidatos a medicamentos antes dos ensaios humanos. Eles fornecem dados mais relevantes sobre o metabolismo humano - como os roedores, melhorando a precisão das previsões de desenvolvimento de medicamentos

Microssoma de fígado de cachorro

Os cães, principalmente os cães de beagle, são comumente usados ​​em estudos toxicológicos e farmacocinéticos.Microssomos de fígado de cachorro, especialmente aqueles derivados do fígado, são ferramentas valiosas para entender como um medicamento pode ser metabolizado em um mamífero não - Redent.Microssomos de fígado caninosão frequentemente empregados em testes de segurança pré -clínica para avaliar a estabilidade metabólica e o potencial de interações medicamentosas. Esses microssomos também podem ajudar a prever como os medicamentos serão absorvidos e processados ​​em humanos, fornecendo informações sobre possíveis diferenças entre humanos e cães em termos de metabolismo de drogas.

Microssoma de fígado de rato

Os ratos são um dos animais de laboratório mais amplamente utilizados para pesquisas farmacológicas e toxicológicas, e seus microssomas hepáticos são cruciais em ensaios de estabilidade metabólica.Microssomos de fígado de ratosão comumente usados ​​no desenvolvimento precoce do medicamento para avaliar o metabolismo dos compostos experimentais, pois seus processos metabólicos são bem - compreendidos. Embora os ratos compartilhem várias vias metabólicas com os seres humanos, existem diferenças notáveis ​​na atividade enzimática, particularmente em relação a certas enzimas do citocromo P450. Os microssomas de ratos são frequentemente usados ​​para testar a estabilidade metabólica geral de um composto e avaliar possíveis problemas farmacocinéticos, como taxas de liberação e biodisponibilidade.

Microssoma de fígado de camundongo

Semelhante aos ratos, os ratos são amplamente utilizados na pesquisa biomédica e os microssomas de camundongos desempenham um papel fundamental nos ensaios de estabilidade metabólica. Os ratos são particularmente valiosos para estudar variações genéticas no metabolismo de drogas devido ao seu genoma bem caracterizado.Microssomos de fígado de camundongoContém uma faixa de enzimas citocromo p450, o que as torna úteis para avaliar como um medicamento pode ser metabolizado em diferentes antecedentes genéticos. Uma tensão específica de camundongos, Balb/c nu, é conhecida como uma tensão que não possui o timo, tornando -os imunodeficientes. UsandoMicrossomas hepáticos nus balb/c, os pesquisadores podem avaliar como um medicamento ou composto é metabolizado, a taxa de sua biotransformação e sua potencial estabilidade no fígado, o que é crucial para prever a farmacocinética em humanos. No entanto, os ratos têm algumas vias metabólicas distintas em comparação com os seres humanos, o que significa que os dados dos microssomas de camundongos devem ser interpretados com cautela ao prever o metabolismo humano. Os microssomos de mouse são frequentemente usados ​​na triagem de alta taxa de transferência para avaliar um grande número de compostos rapidamente.

Microssoma hepático do hamster

Os hamsters, particularmente hamsters sírios dourados, são frequentemente usados ​​em estudos metabólicos devido às suas características fisiológicas únicas.Microssomos de fígado de hamstersão úteis na avaliação do metabolismo e toxicologia de medicamentos, principalmente para compostos que podem mostrar perfis metabólicos específicos. Os microssomos de hamster são frequentemente usados ​​para estudar como os medicamentos são metabolizados em pequenos mamíferos, oferecendo informações sobre vias metabólicas que podem não ser totalmente compreendidas em outros modelos de roedores.

Microssomos de fígado Gerbillinae

Microssomos de fígado Gerbillinaesão derivados de gerbos, uma pequena espécie de mamífero comumente usada em estudos de toxicologia e farmacologia. Nos ensaios de estabilidade do metabolismo, os microssomas do fígado gerbillina são empregados para avaliar como um composto é metabolizado pelas enzimas hepáticas presentes na fração microssômica, particularmente as enzimas do citocromo p450. Esses ensaios ajudam a determinar a estabilidade metabólica de medicamentos ou produtos químicos, avaliando seu potencial de biotransformação e eliminação. Às vezes, os gerbos são usados ​​para esses estudos devido ao seu perfil metabólico específico, que pode oferecer informações sobre as espécies - diferenças específicas no metabolismo dos medicamentos.

Minipig Microssoma fígado

Os minipigs estão ganhando crescente popularidade nos estudos farmacocinéticos e toxicológicos devido a suas semelhanças fisiológicas com os seres humanos, particularmente em termos de metabolismo hepático.Minipig Microssomos do fígadosão frequentemente usados ​​em ensaios de estabilidade metabólica para fornecer dados que se assemelham mais ao metabolismo de drogas humanas em comparação com os modelos de roedores. Esses microssomos são especialmente úteis para estudar absorção, distribuição, metabolismo e excreção de medicamentos (ADME) em um organismo modelo com um perfil metabólico mais humano. Os minipigs são particularmente valiosos na avaliação de compostos que requerem uma previsão mais precisa das respostas metabólicas humanas.

Microssomos de fígado de porquinhos de pistolas

Ao contrário de outros roedores, os porquinhos -da -índia não possuem certas enzimas de medicamento - metabolização, como o citocromo P450 2D, o que pode afetar a maneira como eles processam compostos específicos. Isso fazMicrossomos de fígado de porquinhos -da -índiaParticularmente útil para estudar espécies - Diferenças específicas no metabolismo de drogas. Seu perfil de enzima exclusivo pode oferecer informações sobre como um composto pode se comportar em uma espécie com vias metabólicas limitadas e pode destacar riscos ou variações potenciais no metabolismo dos medicamentos que podem não ser observados em outros modelos. Isso torna os porquinhos -da -índia valiosos para a toxicologia comparativa e estudos farmacocinéticos.

Microssoma hepático felino

Microssomas hepáticos felinossão usados ​​em estudos metabólicos para avaliar como os medicamentos são processados ​​em gatos. Os gatos têm características metabólicas únicas, incluindo atividade limitada de glucuronidação, que pode afetar o metabolismo de certos medicamentos. Devido a esta,Microssomos de fígado de gatosão essenciais para o estudo de como os compostos específicos se comportam em gatos, principalmente para produtos farmacêuticos veterinários. Eles são usados ​​para testar potenciais toxicidade ou questões metabólicas em medicamentos destinados ao uso felino e podem ajudar a avaliar as diferenças entre espécies no metabolismo dos medicamentos ao fazer a transição dos estudos humanos para os animais.

Microssoma hepático bovino

Microssomos de fígado bovino, derivado do gado, são particularmente úteis no estudo do metabolismo dos compostos utilizados no gado. Os gado têm diferentes vias metabólicas em comparação com os seres humanos, particularmente na atividade de certas enzimas envolvidas no metabolismo da fase I. Os microssomas do fígado bovino são usados ​​para prever como medicamentos veterinários ou produtos químicos agrícolas serão metabolizados em gado. Além disso, esses microssomos são utilizados para investigar possíveis resíduos em carne e leite, ajudando a garantir a segurança alimentar para o consumo humano. Embora os microssomas bovinos forneçam dados valiosos sobre o metabolismo do gado, eles nem sempre podem ser diretamente aplicáveis ​​ao desenvolvimento de medicamentos humanos devido a diferenças metabólicas significativas. Adição a bovino,Microssoma de fígado de cavalo,Microssomos de fígado de ovelhaeMicrossomos de fígado de cabrasão amplamente utilizados.

Microssoma de fígado de aves

Os microssomas de aves, embora menos usados ​​do que os de mamíferos, podem ser úteis em estudos do metabolismo de drogas aviárias. Os microssomas comuns de aves incluemMicrossomos de fígado de pato,Microssomos de fígado de frango,Microssomos de fígado de perueMicrossomos de fígado de codorna. são empregados para avaliar como os medicamentos podem ser processados ​​em espécies aviárias. Isso é particularmente importante no desenvolvimento de medicamentos veterinários para aves, bem como em estudos ambientais para entender o metabolismo de produtos químicos que podem entrar na cadeia alimentar através das aves.

Microssoma de fígado de peixe

Microssomos de fígado de peixe, especialmente arco -írisMicrossomos de fígado de trutas, são empregados em pesquisas ambientais e toxicológicas. Os peixes são particularmente sensíveis aos poluentes ambientais, e seus microssomos hepáticos são ferramentas valiosas no estudo das vias metabólicas envolvidas na desintoxicação de contaminantes em ecossistemas aquáticos. Os microssomas de peixes também são usados ​​para estudar o impacto ambiental de produtos farmacêuticos e produtos químicos industriais, ajudando a avaliar seu potencial de bioacumular e afetar a vida aquática. 

Conclusão

Os microssomos desempenham um papel crítico nos estágios iniciais do desenvolvimento de medicamentos, fornecendo informações essenciais sobre a estabilidade metabólica e a farmacocinética dos candidatos a medicamentos. Através do uso de ensaios microssomais, os pesquisadores podem avaliar as reações metabólicas da Fase I e da Fase II, identificar potenciais interações medicamentosas e avaliar o tecido - metabolismo específico. A disponibilidade de microssomas de uma ampla gama de espécies, incluindo seres humanos e animais, permite comparações cruzadas de espécies, aumentando a previsão do metabolismo dos medicamentos em humanos e garantindo a segurança e a eficácia de novos compostos. À medida que o processo de desenvolvimento de medicamentos continua a evoluir, os modelos microssomais permanecerão uma ferramenta vital na busca de medicamentos mais seguros e eficazes.

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, microssomas humanos, microssomas de fígado de macaco Cynomolgus, microssomas de fígado de macaco rhesus, microssomas de fígado de fígado de fígado de cachorro, microssomos de fígado de rato, microssomas de fígado de rato, microssomas de fígado de rato, microssomas de fígado de mouse,, Microssomos de fígado gerbillina, microssomas de fígado nus Balb/C, microssomas de fígado de fígado de porco de pistolas Minipig Microssomos de fígado, microssomas de fígado felino, microssomas de fígado de fígado de gato, microssomos de fígado de fígado de peixes, rabos de fígado de fígado de peixes, rabos de fígado de fígado de peixes, fígado de fígado fígado de fígado de fígado Microssomos de fígado de peru, microssoma de fígado de cavalo, microssomas de fígado de ovelha, microssomas de fígado de cabra, Microssomos de fígado de codorna
Referência
O 2 transportador facilitou o transporte O 2 em um biorreator hepático de fibra oca - Figura científica no ResearchGate. Disponível em:https://www.researchgate.net/figure/phase-i-reaction-pathway-in-drug-metabolism-34_fig4_267837256
Dissecando a reação dos metabólitos de fase II de ibuprofeno e outros AINEs com proteína plasmática humana - Figura científica no ResearchGate. Disponível em: https://www.researchgate.net/figure/the-reations- e-putative-products-of-phase-ii-Drug-Metabolism-a-Typical_fig1_265787199 [Acesso 3 de abril de 2025]