Direkt zum Inhalt

Lexikon der Neurowissenschaft: Biotransformation

Biotransformation w [von griech. bios = Leben, latein. transformatio = Umbildung], Biokonversion, Metabolisierung, E biotransformation, Begriff aus der Pharmakokinetik, der die enzymatische Umwandlung von körpereigenen oder körperfremden Substanzen zu aktiven oder inaktiven Wirkstoffen durch den Organismus beschreibt ( siehe Zusatzinfo ). Zu 90% geschieht die Biotransformation im menschlichen Körper im endoplasmatischen Reticulum der Leber; daneben sind aber auch die Nieren, die Milz und in geringerem Maße Muskeln und das Blut beteiligt. Die Enzyme für die Biotransformation sind substratunspezifisch, aber reaktionsspezifisch, d.h., mehrere Substanzen können von einem Enzym umgewandelt werden, aber es wird jeweils nur ein spezifischer Reaktionsschritt pro Enzym geleistet (wie z.B. Phosphorylierung, Acetylierung, Sulfatierung, Hydroxylierung, Spaltung von Bindungen, Oxidation und Reduktion, Veresterungen usw.; siehe Zusatzinfo ). Die Biotransformation ist wichtig für die Begrenzung der Wirkungsdauer und Wirkungsstärke von Medikamenten und Giften wie z.B. Ethanol. freie Radikale.

Lit.: Koch, H.P.: Pharmaka-Biotransformation. Einführung in die Grundlagen des Arzneistoffmetabolismus. Landsberg 1985. Pfeifer, S., Pflegel, P., Borchert, H.H.: Biopharmazie. Pharmakokinetik – Bioverfügbarkeit – Biotransformation. Berlin 31995.

Biotransformation

Typen von Biotransformationsreaktionen:

1) aktives Substrat in inaktives Produkt (Bioinaktivierung, Entgiftung); z.B. Barbiturate in Hydroxybarbiturate.
2) aktive Substanz in aktives Produkt; z.B. Diazepam in Oxazepam.
3) inaktive oder wenig aktive Substanz in aktives oder stärker aktives Produkt (Bioaktivierung). Hierher gehört auch die Umwandlung ungiftiger Substanzen in Gifte (Biotoxifizierung). Diese Form der Bioaktivierung macht sich die Medizin zunutze, indem eine sogenannte Prodrug, selbst ohne therapeutischen Nutzen, aber z.B. mit höherer Resorptionsquote, verabreicht wird, die dann im Organismus durch Biotransformation erst zur eigentlich wirksamen Substanz umgewandelt wird.

Biotransformation

Der Vorgang der Biotransformation läuft in der Regel in zwei Stufen ab. Zunächst werden die auszuscheidenden Substanzen in den sogenannten Phase-I-Reaktionen Strukturänderungen unterworfen, um dann in den Phase-II-Reaktionen zu Konjugaten mit körpereigenen Verbindungen aufgebaut und anschließend erleichtert ausgeschieden zu werden. Dabei wird durch eine Phase-I-Reaktion oft erst die Voraussetzung zu einer Phase-II-Reaktion geschaffen.
Phase-I-Reaktionen: 1) Oxidationsreaktionen: Die weitaus größte Bedeutung für den oxidativen Weg der Biotransformation hat ein System aus Cytochrom P450 (bzw. Cytochrom P448) enthaltender Mono-Oxygenase (mikrosomale Cytochrom P450 Mono-Oxygenasen) in Verbindung mit einem Flavinenzym, der NADPH-Cytochrom P450-Reductase. Daneben sind weitere wichtige oxidierende Enzyme: Alkohol-Dehydrogenase (dehydriert Alkohole zu Aldehyden), Monoamin-Oxidase (oxidiert biogene Amine, z.B. Catecholamine), Aldehyd-Oxidase (überführt Aldehyde in Säuren). 2) Reduktionsreaktionen: Dieser Reaktionstyp ist im Vergleich zum oxidativen Weg eher unbedeutend. 3) Hydrolysen: Die wichtigsten Enzyme dieses Reaktionstyps sind Esterasen und Amidasen, Epoxidhydrolasen und Glucosidasen.
Phase-II-Reaktionen: Bei diesen Konjugationsreaktionen von körperfremden, oft durch Phase-I-Reaktionen bereits umgewandelten Stoffen und körpereigenen Verbindungen muß in der Regel ein Teil, meist der körpereigene, energiereich (aktiviert) sein. Als Produkte der Phase-II-Reaktionen entstehen stark hydrophile Verbindungen, meist mit Säuregruppierungen, die rasch renal, eventuell sogar aktiv, eliminiert werden können. Die wichtigsten Reaktionen sind: 1) Konjugation mit Glucuronsäure (z.B. von Alkoholen und Aminen). 2) Konjugation mit Schwefelsäure (z.B. von Steroiden). 3) Amidsynthese. 4) Konjugationen mit Glutathion. 5) Methylierung.

Lesermeinung

Wenn Sie inhaltliche Anmerkungen zu diesem Artikel haben, können Sie die Redaktion per E-Mail informieren. Wir lesen Ihre Zuschrift, bitten jedoch um Verständnis, dass wir nicht jede beantworten können.

  • Die Autoren
Redaktion

Dr. Hartwig Hanser, Waldkirch (Projektleitung)
Christine Scholtyssek (Assistenz)

Fachberater

Prof. Albert Ludolph, Ulm
Prof. Lothar Pickenhain, Leipzig
Prof. Heinrich Reichert, Basel
Prof. Manfred Spitzer, Ulm

Autoren

Aertsen, Prof., Ad, Freiburg
Aguzzi, Prof., Adriano, Zürich
Baier, Dr., Harmut, Ulm
Bartels, Prof., Mathias, Tübingen
Becker, Dr., Andreas, Marburg
Born, Prof., Jan, Lübeck
Brecht, Dr., Stephan, Kiel
Breer, Prof., Heinz, Stuttgart
Carenini, Dr., Stefano, Würzburg
Cruse, Prof., Holk, Bielefeld
Culmsee, Dr., Carsten, Marburg
Denzer, Dr., Alain, Waldenburg
Egert, Dr., Ulrich, Freiburg
Ehrenstein, Dr., Walter, Dortmund
Eurich, Dr., Christian , Bremen
Eysel, Prof., Ulf, Bochum
Fischbach, Prof., Karl-Friedrich, Freiburg
Frey, Dunja, Basel
Fuhr, Dr., Peter, Basel
Greenlee, Prof., Marc, Oldenburg
Hartmann, Beate, Basel
Heck, Dr., Detlef, Freiburg
Heller, Prof., Kurt, München
Henkel , Dr., Rolf , Bremen
Herdegen, Prof., Thomas, Kiel
Herrmann, Dr., Gudrun, Bern
Hilbig, Dr., Heidegard, Leipzig
Hirth, Dr., Frank, Basel
Huber, Dr., Gerhard, Zürich
Hund, Martin, Basel
Illing, Dr., Robert Benjamin, Freiburg
Käch, Dr., Stefanie, Basel
Kästler, Dr., Hans, Ulm
Kaiser, Dr., Reinhard, Freiburg
Kaluza, Jan, Stuttgart
Kapfhammer, Dr., Josef P., Freiburg
Kestler, Dr., Hans, Ulm
Kittmann, Dr., Rolf, Freiburg
Klix, Prof., Friedhart , Berlin
Klonk, Dr., Sabine, Stuttgart
Klumpp, Prof., Susanne, Marburg
Kössl, Dr., Manfred, München
Köster, Dr., Bernd, Freiburg
Kraetschmar, Dr., Gerhard, Ulm
Krieglstein, Prof., Josef, Marburg
Krieglstein, Prof., Kerstin, Homburg
Kuschinsky, Prof., Wolfgang, Heidelberg
Lahrtz, Stephanie, Hamburg
Landgraf, Dr., Uta, Stegen
Laux, Thorsten, Basel
Lindemann, Prof., Bernd, Homburg
Löffler, Dr., Sabine, Leipzig
Ludolph, Prof., Albert, Ulm
Malessa, Dr., Rolf, Weimar
Marksitzer, Dr., Rene, Luzern
Martin, Dr., Peter, Kehl-Kork
Martini, Prof., Rudolf, Würzburg
Medicus, Dr., Gerhard, Thaur
Mehraein, Dr., Susan, Freiburg
Meier, Dr., Kirstin, Freiburg
Mendelowitsch, Dr., Aminadav, Basel
Mergner, Prof., Thomas, Freiburg
Metzinger, Dr., Thomas, Frankfurt am Main
Mielke, Dr., Kirsten, Kiel
Misgeld, Prof., Ulrich, Heidelberg
Moll, Joachim, Basel
Münte, Prof., Thomas, Magdeburg
Neumann, Dr., Harald, Planegg-Martinsried
Nitsch, Prof., Cordula, Basel
Oehler, Prof., Jochen, Dresden
Otten, Prof., Uwe, Basel
Palm, Prof., Günther, Ulm
Pawelzik, Prof., Klaus, Bremen
Pickenhain, Prof., Lothar, Leipzig
Ravati, Alexander, Marburg
Reichel, Dr., Dirk, Lübeck
Reichert, Prof., Heinrich, Basel
Reinhard, Dr., Eva, Bern
Rieckmann, Dr., Peter, Würzburg
Riemann, Prof., Dieter, Freiburg
Ritter, Prof., Helge, Bielefeld
Roth, Prof., Gerhard , Bremen
Roth, Lukas W.A., Bern
Rotter, Dr., Stefan, Freiburg
Rubin, Dr., Beatrix, Basel
Ruth, Dr., Peter, Giessen
Schaller, Dr., Bernhard, Basel
Schedlowski, Prof., Manfred, Essen
Schneider, Dr., Werner X., München
Scholtyssek, Christine, Umkirch
Schwegler, Prof., Helmut , Bremen
Schwenker, Dr., Friedhelm, Ulm
Singer, Prof., Wolf, Frankfurt am Main
Spiegel, Dr., Roland, Zürich
Spitzer, Prof., Manfred, Ulm
Steck, Prof., Andreas, Basel
Steinlechner, Prof., Stephan, Hannover
Stephan, Dr., Achim, Rüsselsheim
Stoeckli, Dr., Esther, Basel
Stürzel, Frank, Freiburg
Swandulla, Prof., Dieter, Erlangen
Tolnay, Dr., Markus, Basel
Unsicker, Prof., Klaus, Heidelberg
Vaas, Rüdiger, Bietigheim-Bissingen
van Velthoven-Wurster, Dr., Vera, Freiburg
Walter, Dr., Henrik, Ulm
Wicht, Dr., Helmut, Frankfurt
Wolf, Prof., Gerald, Magdeburg
Wullimann, Prof., Mario, Bremen
Zeilhofer, Dr., Hans-Ulrich, Erlangen
Zimmermann, Prof., Manfred, Heidelberg

Partnervideos