Garnitura enzimatica nemicrozomiala (specifica)

GARNITURA ENZIMATICA NEMICROZOMIALA (SPECIFICA)

Garnitura enzimatica nemicrozomiala - cuprinde enzime specifice metabolismului intermediar care intervin in degradarea (de exemplu prin ciclul Krebs) a farmaconilor hidrosolubili si a celor cu structura asemanatoare metabolitilor fiziologici.

Enzimele nemicrozomiale sunt enzime libere, solubile, se gasesc in plasma, ficat si in alte tesuturi.

1. REACTII ALE FAZEI I CATALIZATE DE ENZIMELE NEMICROZOMIALE

A. Reactii de oxidare

a). Oxidarea alcoolilor si aldehidelor

La nivel hepatic, una dintre caile majore de metabolizare a alcoolului etilic este oxidarea acestuia sub actiunea alcool-dehidrogenazei la acetaldehida, care la randul ei, sub actiunea aldehid-dehidrogenazei trece in acid acetic (figura nr. 22):

b). Oxidarea monoaminelor

Oxidarea monoaminelor este o cale metabolica de inactivare a aminelor biogene. De exemplu, serotonina (5-hidroxi-triptamina) este transformata in acid 5-hidroxi-indol-acetic:

Catecolaminele (adrenalina, noradrenalina, dopamina) sunt metabolizate prin oxidare sub actiunea monoaminoxidazei (MAO). In procesul metabolic intervin insa si reactii de metilare sub actiunea catecol-amin-orto-metiltransferazei (COMT), asfel incat metabolitul final al noradrenalinei si adrenalinei este acidul vanil-mandelic (VMA) (figura nr. 24):

c). Oxidarea purinelor

Nucleul purinic se gaseste in numeroase structuri endogene (bazele purinice din constitutia materialului genetic), dar si in multe xenobiotice, inclusiv medicamente (de exemplu, derivatii xantinici: cafeina, teobromina, teofilina).  Nucleul purinic este biotransformat sub actiunea xantinoxidazei, compusii endogeni (derivatii adeninei si guaninei) fiind transformati in final in acid uric, iar cei exogeni in derivati asemanatori (figura nr. 25).

B. Reactii de hidroliza

a). Hidroliza esterilor

Referat: Vitaminele - surse alimentare de vitamine Referat: 41 de sfaturi pentru viata lunga recomandate de doctor

Multe substante medicamentoase sub forma de esteri sunt hidrolizate enzimatic. Acidul acetil-salicilic (aspirina) este hidrolizat aproape in intregime la acid salicilic, metabolit activ, care la randul lui sufera in continuare un proces de aminoacid-conjugare cu glicocolul, eliminandu-se pe cale urinara sub forma de acid saliciuric (figura nr. 26).

Adesea forma esterificata a unor substante medicamentoase care au grupari de tip alcool libere se utilizeaza in practica medicala pentru a retarda actiunea terapeutica, prin hidroliza lenta obtinandu-se forma activa. De exemplu se utilizeaza esteri ai unor acizi grasi (undecanoat de testosteron, decanoat de flupentixol etc.) (figura nr. 27)

Alteori, se utilizeaza esteri ai unor derivati cu grupare alcoolica pentru a masca anumite proprietati fizico-chimice nefavorabile. De exemplu, cloramfenicolul, antibiotic cu spectru larg, are un gust pronuntat amar, de aceea in terapia pediatrica se utilizeaza esterul acestuia cu acidul palmitic care este insipid. La nivel intestinal, sub actiunea esterazelor, prin hidroliza enzimatica este pus in libertate cloramfenicolul, palmitatul de cloramfenicol fiind un pro-drug  (figura nr. 28):

Unele medicamente sub forma de esteri sunt metabolizate in sange sub actiunea esterazelor, ceea ce explica durata lor scurta de actiune (de exemplu, procaina sau suxametoniul sub actiunea pseudocolinesterazei - figura nr. 29):

b). Hidroliza amidelor

Amidele sunt hidrolizate enzimatic, reactia desfasurandu-se catalizata de garnitura enzimatica nemicrozomiala citosolica. Multe medicamente sub forma de derivati amidici (procainamida, lidocaina, izoniazida) sufera acest proces. In cazul izoniazidei, aceasta transformare metabolica are importanta toxicologica, hidroliza derivatului acetilat al izoniazidei (rezultat in urma unui proces de acetilare enzimatica) conducand la acid izonicotinic si acetilhidrazina, acest din urma metabolit fiind responsabil de hepatotoxicitatea izoniazidei (figura nr. 30).

C. Reactii de decarboxilare

Reactia de decarboxilare se defasoara curent la  nivelul organismului, fiind sursa principala de obtinere a aminelor biogene utilizand L-aminoacizii de provenienta endo- sau exogena.

Exista medicamente a caror activare metabolica se face prin decarboxilare. L-dopa este precursor al dopaminei, utilizandu-se in parkinsonism, unde exista un deficit relativ de dopamina la nivel SNC, in favoarea acetilcolinei. Se utilizeaza L-dopa, deoarece traverseaza membrana hemato-encefalica, spre deosebire de dopamina, iar odata ajunsa la nivelul S.N.C. este decarboxilata la dopamina.

Alfa-metildopa este un medicament antihipertensiv, care se metabolizeaza prin decarboxilare, sub actiunea DOPA-decarboxilazei, formand ulterior falsi mediatori (a-metildopamina, a-metiladrenalina, a-metilnoradrenalina).

Decarboxilarea L-dopa si a-metldopa sub actiunea DOPA-decarboxilazei este prezentata in figura nr. 31:

2. REACTII ALE FAZEI A II-a CATALIZATE DE ENZIMELE NEMICROZOMIALE (CONJUGARI)

Reactiile fazei a II-a, sintetice, care au loc la nivelul garniturii enzimatice nemicrozomiale cuprind reactiile de acetilconjugare a aminelor si hidrazinelor, de metilare a grupelor aminice, fenolice si tiolice, sulfoconjugarea fenolilor, aminoacid-conjugarea si glutation-conjugarea.

a). acetilconjugarea aminelor si hidrazinelor

Reactia de acetilare este o reactie specifica gruparii -NH₂ (amine, hidrazine). In urma acetilarii gruparii aminice, contrar tendintei generale a reactiilor metabolice, solubilitatea metabolitului acetilat poate sa scada fata de medicamentul parental (situatie intalnita in cazul sulfonamidelor, ai caror metaboliti acetilati avand o solubilitate redusa in urina, pot precipita la nivelul tubilor renali, producand cristalurie) (figura nr. 32).

Reactia se desfasoara sub actiunea acetiltransferazei, donorul de grupari acetil fiind acetatul activ (acetil-coenzima A).

b). O-, S-, N- metilarea aminelor si fenolilor

Transferul unei grupe metil la nivelul unei grupari hidrofile (-OH fenolic, -NH₂) se face la nivelul citosolului sub actiunea metiltransferazei, forma activa fiind S-adenozil-metionina). Metilarea gruparii fenolice a catecolaminelor se face sub actiunea catecolamin-o-metiltransferazei (COMT), reactie care se deesfasoara concomitent cu dezaminarea oxidativa sub actiunea MAO.

Metilarea la atomul de azot se intalneste, de pilda, in cazul histaminei, care se transforma in N-metilhistamina (figura nr. 33):

c). Sulfoconjugarea fenolilor

Reactiile de sulfoconjugare citosolice se desfasuroara utilzand ca forma activa a enzimei PAPS (fosfoadenozil-fosfosulfat):

Sunt supuse reactiei de conjugare unii alcooli, fenoli, steroizi, unele amine aromatice. De exemplu, metabolitii rezultati in urma biotransformarii corticosteroizilor (17-cetosteroizi) sunt supusi reactiei de sulfoconjugare fiind transformati in esteri ai acidului sulfuric si eliminati urinar.

d). Aminoacid-conjugarea acizilor carboxilici

Aminoacid-conjugarea este o cale frecventa de metabolizare a compusilor cu structura de acizi carboxilici (prin conjugare cu glicina, acidul benzoic este transformat in acid hipuric, acidul salicilic in acid saliciuric; glutamina este de asemenea utilizata pentru conjugarea acizilor fenilacetici si indolacetici). Reactia de conjugare cu aminoacizi are loc preponderent la nivel mitocondrial.

Aminoacid-conjugarii sunt supusi si unii compusi endogeni. Astfel, acizii biliari (acidul colic, acidul dezoxicolic) sunt conjugati cu glicina, respectiv taurina, formanduse acizii glicocolic (glicodezoxicolic), respectiv taurocolic (taurodezoxicolic) (figura nr. 34):

e). Glutationconjugarea

Reactia de biotransformare din faza a II-a a metabolizarii medicamentelor constand in conjugarea cu glutationul se desfasoara atat la nivel microzomial, cat si la nivel citosolic. Rolul glutation-conjugarii este acela de a realiza detoxifierea unor epoxizi, dar reactia se desfasoara si asupra altor xenobiotice (nitroderivati, hidroxilamine).

Un rol important al glutation-conjugarii este reprezentat de metabolizarea paracetamolului. Desi numai o mica parte (5%) a acestui medicament este supusa conjugarii cu glutationul (cea mai mare parte fiind glucurono-conjugata), dozele mari de paracetamol conduc la epuizarea acestei cai metabolice prin epiuzraea gruparilor -SH libere ale glutationului. Consecinta dozelor toxice de paracetamol poate fi de aceea necroza hepatica acuta, cu instalarea secundara a insuficientei hepatice. Antidotul in aceste cazuri este acetilcisteina, care serveste ca donor de grupari -SH.