Bioverfügbarkeit und Metabolismus

Bioverfügbarkeit ist der Anteil einer verabreichten Dosis, der in aktiver Form den systemischen Kreislauf erreicht, und Metabolismus ist die Gesamtheit der enzymatischen Umwandlungen, denen Verbindungen im Körper unterliegen. Bei Naturprodukten sind diese beiden eng miteinander verknüpft: Ein umfassender Metabolismus in der Darmwand und der Leber ist ein Hauptgrund dafür, dass viele Pflanzeninhaltsstoffe eine geringe und variable Bioverfügbarkeit aufweisen.

Definition

Bioverfügbarkeit ist die Geschwindigkeit und das Ausmaß, in dem die aktive Komponente einer Verbindung den systemischen Kreislauf erreicht; Metabolismus ist ihre enzymatische Umwandlung, hauptsächlich durch Phase-I- (Oxidation, Reduktion, Hydrolyse) und Phase-II- (Konjugation) Reaktionen, die sowohl ihre Exposition als auch ihre Aktivität beeinflusst.

Scope

Dieser Eintrag behandelt die Determinanten der Bioverfügbarkeit und die metabolische Biotransformation von Naturprodukten, einschließlich des First-Pass-Metabolismus, der Phase-I- und Phase-II-Reaktionen, der physikochemischen Eigenschaften, die die Absorption steuern, und der daraus resultierenden geringen Exposition von Verbindungen wie Curcumin und vielen Polyphenolen. Er ist konzeptionell und methodisch und enthält keine Dosierungs- oder Therapieempfehlungen.

Core questions

• Was bestimmt, wie viel eines eingenommenen Naturprodukts in aktiver Form in den Blutkreislauf gelangt?
• Wie transformieren Phase-I- und Phase-II-Metabolismus Pflanzeninhaltsstoffe?
• Welche physikochemischen Eigenschaften begünstigen oder begrenzen die orale Absorption?
• Warum zeigen Verbindungen wie Curcumin und viele Polyphenole trotz In-vitro-Aktivität eine geringe Bioverfügbarkeit?

Key concepts

• Orale Bioverfügbarkeit und der absorbierte Anteil
• First-Pass- (präsystemischer) Metabolismus
• Phase-I-Metabolismus (Oxidation, Reduktion, Hydrolyse)
• Phase-II-Metabolismus (Glucuronidierung, Sulfatierung, Methylierung)
• Löslichkeit und Permeabilität als Absorptionsdeterminanten
• Arzneimittelähnlichkeit und die Regel der Fünf
• Aktive versus inaktive Metaboliten

Mechanisms

Nach der Absorption durchläuft eine Verbindung die Darmwand und die Leber, bevor sie den systemischen Kreislauf erreicht, wobei der präsystemische (First-Pass-) Metabolismus einen Großteil der Dosis eliminieren kann. Phase-I-Reaktionen modifizieren das Molekül (z. B. durch Oxidation), und Phase-II-Reaktionen konjugieren es, um es für die Ausscheidung wasserlöslicher zu machen; bei Polyphenolen ist die Konjugation so umfassend, dass zirkulierende Formen größtenteils Metaboliten sind und die Exposition gering ist (Manach et al., 2004; Manach et al., 2005). Curcumin ist ein Beispiel für eine schlechte Bioverfügbarkeit, die durch begrenzte Absorption zusammen mit schnellem Metabolismus und schneller Elimination bedingt ist (Anand et al., 2007). Ob eine Verbindung überhaupt absorbiert wird, hängt von physikochemischen Eigenschaften wie Löslichkeit und Permeabilität ab, die in den Regeln zur Arzneimittelähnlichkeit für die orale Absorption zusammengefasst sind (Lipinski et al., 2001).

Clinical relevance

Bioverfügbarkeit und Metabolismus erklären die häufige Diskrepanz zwischen der Aktivität eines Naturprodukts in Laborassays und seiner messbaren systemischen Exposition, was für die Interpretation von Wirksamkeitsansprüchen und die Antizipation von Wechselwirkungen von zentraler Bedeutung ist. Dieser Eintrag beschreibt diese Prinzipien als Referenz und ist keine Quelle für Dosierungs- oder individuelle Behandlungsratschläge.

History

Als die pharmakokinetischen Konzepte der Bioverfügbarkeit und des Metabolismus in der Pharmakologie des 20. Jahrhunderts formalisiert wurden, wurden sie zunehmend auf Naturprodukte angewendet. Übersichtsartikel zur Polyphenol-Bioverfügbarkeit zeigten, dass diätetische und pflanzliche Phenole stark metabolisiert und schlecht verfügbar sind (Manach et al., 2004; Manach et al., 2005), Studien zu Curcumin machten die geringe Bioverfügbarkeit zu einem wiederkehrenden Thema (Anand et al., 2007), und Regeln zur Arzneimittelähnlichkeit verknüpften physikochemische Eigenschaften mit der oralen Absorption (Lipinski et al., 2001).

Key figures

• Claudine Manach
• Bharat B. Aggarwal
• Christopher A. Lipinski
• Augustin Scalbert

Seminal works

• manach-2004
• manach-2005
• anand-2007
• lipinski-2001

Frequently asked questions

Was ist Bioverfügbarkeit?

Es ist der Anteil einer verabreichten Dosis, der in aktiver Form den systemischen Kreislauf erreicht. Eine im Reagenzglas aktive Verbindung kann eine geringe Bioverfügbarkeit aufweisen, wenn nur wenig davon die Absorption und den First-Pass-Metabolismus überlebt.

Wie reduziert der Metabolismus die Bioverfügbarkeit von Naturprodukten?

Enzyme in der Darmwand und der Leber wandeln viele Pflanzeninhaltsstoffe um, bevor sie den Blutkreislauf erreichen, oft in konjugierte oder anderweitig modifizierte Metaboliten, sodass die Exposition der Ausgangsverbindung gering ist.