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.