दवा चयापचय और जैव-परिवर्तन

दवा चयापचय, या जैव-परिवर्तन, एंजाइम-उत्प्रेरित रासायनिक प्रतिक्रियाओं का एक समूह है जिसके द्वारा शरीर दवाओं और अन्य विदेशी यौगिकों (ज़ेनोबायोटिक्स) को मेटाबोलाइट्स नामक विभिन्न अणुओं में परिवर्तित करता है। ये प्रतिक्रियाएँ सामान्यतः एक लिपोफिलिक दवा को अधिक पानी में घुलनशील बनाती हैं ताकि उसे उत्सर्जित किया जा सके, और वे एक दवा को निष्क्रिय कर सकती हैं, कभी-कभी एक प्रोड्राग को सक्रिय कर सकती हैं, और कभी-कभी प्रतिक्रियाशील प्रजातियाँ उत्पन्न कर सकती हैं जो विषाक्तता में योगदान करती हैं। औषधीय और फार्मास्युटिकल रसायन विज्ञान के एक क्षेत्र के रूप में, यह एक अणु की रासायनिक संरचना को उसके जैविक भाग्य से जोड़ता है।

Definition

दवा चयापचय (जैव-परिवर्तन) एक दवा का एक या अधिक रासायनिक रूप से भिन्न मेटाबोलाइट्स में एंजाइमी रूपांतरण है, जो सामान्यतः उन्मूलन की सुविधा के लिए हाइड्रोफिलिसिटी बढ़ाता है और मूल यौगिक की औषधीय और विषैली गतिविधि को बदलता है।

Scope

यह क्षेत्र पाठक को यह समझने में मदद करता है कि शरीर रासायनिक रूप से दवाओं को कैसे रूपांतरित करता है: चरण I (कार्यात्मकता) और चरण II (संयुग्मन) प्रतिक्रियाओं में शास्त्रीय विभाजन, उन्हें उत्प्रेरित करने वाले प्रमुख एंजाइम परिवार, आनुवंशिक और पर्यावरणीय कारक जो लोगों के बीच चयापचय को भिन्न बनाते हैं, और विषाक्त मेटाबोलाइट्स का निर्माण। यह चयापचय को दवा डिजाइन, अवशोषण-वितरण-चयापचय-उत्सर्जन (ADME) विज्ञान, और दवा-अंतःक्रिया भविष्यवाणी के अंतर्निहित एक रासायनिक और औषधीय विषय के रूप में प्रस्तुत करता है; यह नैदानिक खुराक मार्गदर्शन नहीं है।

Sub-topics

• साइटोक्रोम P450 प्रणाली और औषधि अंतःक्रियाएँ
• दवा चयापचय में आनुवंशिक भिन्नता
• चरण I उपापचय: ऑक्सीकरण और अपचयन
• चरण II चयापचय: संयुग्मन अभिक्रियाएँ
• विषैले उपापचयज का निर्माण और जैवसक्रियण

Core questions

• शरीर रासायनिक रूप से एक दवा को मेटाबोलाइट्स में कैसे बदलता है जिसे उत्सर्जित किया जा सकता है?
• चरण I कार्यात्मकता प्रतिक्रियाओं को चरण II संयुग्मन प्रतिक्रियाओं से क्या अलग करता है?
• कौन से एंजाइम परिवार जैव-परिवर्तन करते हैं, और उनकी गतिविधि को क्या निर्धारित करता है?
• व्यक्तियों के बीच चयापचय की दर और मार्ग इतनी व्यापक रूप से क्यों भिन्न होता है?
• चयापचय कब एक दवा को निष्क्रिय करता है, एक प्रोड्राग को सक्रिय करता है, या एक विषाक्त मेटाबोलाइट बनाता है?

Key concepts

• जैव-परिवर्तन
• चरण I (कार्यात्मकता) प्रतिक्रियाएँ
• चरण II (संयुग्मन) प्रतिक्रियाएँ
• साइटोक्रोम P450 एंजाइम
• प्रथम-पास चयापचय
• प्रोड्राग सक्रियण
• प्रतिक्रियाशील (विषाक्त) मेटाबोलाइट्स
• एंजाइम प्रेरण और निषेध
• फार्माकोजेनेटिक परिवर्तनशीलता
• निकासी और उन्मूलन

Mechanisms

जैव-परिवर्तन को पारंपरिक रूप से दो चरणों में व्यवस्थित किया जाता है। चरण I प्रतिक्रियाएँ ऑक्सीकरण, कमी, या हाइड्रोलिसिस के माध्यम से एक कार्यात्मक समूह (उदाहरण के लिए एक हाइड्रॉक्सिल, अमीनो, या कार्बोक्सिल समूह) को पेश करती हैं या उजागर करती हैं, जो अक्सर साइटोक्रोम P450 (CYP) एंजाइमों द्वारा उत्प्रेरित होती हैं; ये प्रतिक्रियाएँ ध्रुवीयता को मामूली रूप से बढ़ाती हैं और अक्सर दवा को निष्क्रिय कर देती हैं, हालांकि वे प्रतिक्रियाशील मध्यवर्ती भी उत्पन्न कर सकती हैं। चरण II प्रतिक्रियाएँ फिर मूल दवा या उसके चरण I मेटाबोलाइट को एक अंतर्जात अणु जैसे ग्लूकोरोनाइड एसिड, सल्फेट, ग्लूटाथियोन, या एक एसिटाइल या मिथाइल समूह के साथ संयुग्मित करती हैं, सामान्यतः एक बहुत अधिक पानी में घुलनशील, आसानी से उत्सर्जित होने वाला उत्पाद उत्पन्न करती हैं। इन एंजाइम प्रणालियों के बीच का संतुलन, अन्य दवाओं द्वारा उनके प्रेरण या निषेध और उनकी आनुवंशिक रूप से निर्धारित गतिविधि के साथ मिलकर, यह नियंत्रित करता है कि कितनी सक्रिय दवा प्रणालीगत परिसंचरण तक पहुँचती है और वह कितने समय तक बनी रहती है।

Clinical relevance

जैव-परिवर्तन को समझना यह बताता है कि दवाएं कितनी देर तक कार्य करती हैं, क्यों एक साथ दी गई दो दवाएं साझा एंजाइमों के माध्यम से एक-दूसरे के स्तर को बदल सकती हैं, और क्यों कुछ रोगी दूसरों की तुलना में दवा का बहुत तेजी से या धीमी गति से चयापचय करते हैं। यह प्रोड्राग्स और चयापचय रूप से स्थिर अणुओं के डिजाइन और दवा-अंतःक्रिया और फार्माकोजेनेटिक अध्ययनों की व्याख्या का आधार है। यह क्षेत्र इन घटनाओं के रासायनिक और जैविक आधार का वर्णन करता है और व्यक्तिगत खुराक या उपचार निर्देशों का स्रोत नहीं है।

Evidence & guidelines

इस क्षेत्र में ज्ञान इन विट्रो एंजाइम और माइक्रोसोम अध्ययनों, पशु और मानव फार्माकोकाइनेटिक डेटा, और संरचना-गतिविधि विश्लेषणों पर आधारित है, जिसे दवा चयापचय की कथा समीक्षाओं और पाठ्यपुस्तकों में संश्लेषित किया गया है। दवा-चयापचय और दवा-अंतःक्रिया अध्ययनों पर नियामक मार्गदर्शन (उदाहरण के लिए यूएस एफडीए और ईएमए से) और फार्माकोजेनेटिक खुराक फ्रेमवर्क (जैसे सीपीआईसी और डच फार्माकोजेनेटिक्स वर्किंग ग्रुप के) इस विज्ञान को दवा विकास और निर्धारण के लिए अपेक्षाओं में अनुवादित करते हैं, लेकिन क्षेत्र प्रविष्टि स्वयं एक शैक्षिक अवलोकन है न कि एक नैदानिक प्रोटोकॉल।

History

यह पहचान कि शरीर रासायनिक रूप से दवाओं को बदलता है, बेंजोइक एसिड जैसे पदार्थों के उन्नीसवीं सदी के अध्ययनों से मिलती है, लेकिन आधुनिक दवा चयापचय ने बीसवीं सदी के मध्य में आर. टी. विलियम्स के जैव-परिवर्तन को कार्यात्मकता और संयुग्मन प्रतिक्रियाओं में वैचारिक विभाजन के साथ आकार लिया। 1960 के दशक से साइटोक्रोम P450 एंजाइमों की खोज और लक्षण वर्णन, और बाद में मानव CYP और संयुग्मन एंजाइम परिवारों का आणविक क्लोनिंग, ने इस क्षेत्र को दवा खोज और ADME भविष्यवाणी के लिए केंद्रीय एक यांत्रिक रासायनिक विज्ञान में बदल दिया।

Key figures

• F. Peter Guengerich
• Bernard Testa
• Grant R. Wilkinson
• B. Kevin Park

Seminal works

• wilkinson-2005
• guengerich-2001

Frequently asked questions

दवा चयापचय और जैव-परिवर्तन में क्या अंतर है?

दो शब्दों का उपयोग एंजाइम-उत्प्रेरित रासायनिक रूपांतरण के लिए एक दूसरे के स्थान पर किया जाता है, जिसमें एक दवा को मेटाबोलाइट्स में बदला जाता है; 'जैव-परिवर्तन' रासायनिक परिवर्तन पर जोर देता है, जबकि 'दवा चयापचय' सामान्य औषधीय लेबल है।

क्या चयापचय हमेशा एक दवा को निष्क्रिय करता है?

नहीं। चयापचय सामान्यतः गतिविधि को कम करता है और उत्सर्जन में सहायता करता है, लेकिन यह एक निष्क्रिय प्रोड्राग को उसके सक्रिय रूप में परिवर्तित कर सकता है, या एक प्रतिक्रियाशील मेटाबोलाइट उत्पन्न कर सकता है जो विषाक्तता में योगदान देता है।