Lexikon der Ernährung: Biotransformation
Biotransformation, E biotransformation, die biochemische Wandlung eines Stoffes durch die Stoffwechselleistung der Organismen. Sie sorgt dafür, dass u. a. schädliche Substanzen schneller ausgeschieden werden oder in weniger schädliche Derivate überführt werden (Elimination). Diesen Reaktionen sind Resorptions-, Diffusions- und Verteilungsprozesse vorgelagert. Die auf molekularer Ebene ablaufende B. erfolgt in der Zelle. Man unterscheidet funktionalisierende Reaktionen (Phase-I-Reaktionen) und die in der Regel nachgeschalteten konjugierenden Reaktionen (Phase-II-Reaktionen). Erstere sind vorwiegend Oxidationen, aber auch Reduktionen und hydrolytische Spaltungen. Funktionalisierende Reaktionen dienen der Aktivierung der Fremdstoffe, d. h. der Bildung von funktionellen Gruppen (–OH, –SH, –NH2, –COOH) und damit der Vorbereitung einer Konjugationsreaktion, um die Stoffe ausscheidungsfähig zu machen. Letzteres kann durch Kopplung mit aktivierter Glucuronsäure, Glutathion, Sulfat oder Essigsäure bereits direkt oder nach erfolgter Funktionalisierung erfolgen.
Der Hauptteil (99 %) der B. erfolgt in drei Organen: > 80 % in der Leber (biliäre Ausscheidung), < 10 % im Dünndarm, < 5 % in der Haut. Aber auch die in den restlichen Organen (z. B. im Blut) ablaufenden B. können große toxikologische Relevanz besitzen. Die an der B. beteiligten Enzyme sind teilweise membrangebunden oder in löslicher Form im Cytoplasma lokalisiert. Die wichtigste Phase-I-Reaktion ist die Oxygenierung, durch die eine Vielzahl verschiedener Xenobiotika eine Polarisierung erfahren, wodurch ihre Ausscheidung begünstigt wird. Gleichzeitig erhöht sich die Fähigkeit, mit Biomakromolekülen zu reagieren. Die Oxygenierung wird vor allem durch Cytochrom-P-450-abhängige Monooxygenasen katalysiert, die molekularen Sauerstoff spalten und davon ein Atom auf das Substrat übertragen. Neben der Oxygenierung kann es auch zu Kohlenstoffhydroxylierungen oder Epoxydierungen kommen. Durch Kopplung des modifizierten Fremdstoffes an körpereigene Makromoleküle entstehen Verbindungen mit neuen Eigenschaften (i. d. R. gute Wasserlöslichkeit, oft geringe biologische Aktivität). Teilweise erfahren die Stoffe durch Konjugation aber auch eine Giftung. Damit ist eine pauschale Differenzierung in Aktivierung (Giftung) durch Phase-I-Reaktionen und Entgiftung durch Konjugationen nicht richtig. Die Entgiftung von Pharmaka im Zuge der B. wird als Detoxikation bezeichnet.
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