ชีวปริมาณออกฤทธิ์และการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมี

ชีวปริมาณออกฤทธิ์ (bioavailability) คือสัดส่วนของยาที่ให้ไปซึ่งเข้าสู่ระบบไหลเวียนโลหิตในรูปที่ออกฤทธิ์ได้ และการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมี (metabolism) คือชุดของการเปลี่ยนแปลงทางเอนไซม์ที่สารประกอบต่างๆ ได้รับในร่างกาย สำหรับผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติ ทั้งสองสิ่งนี้มีความเชื่อมโยงกันอย่างใกล้ชิด: การเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีอย่างกว้างขวางในผนังลำไส้และตับเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้สารประกอบจากพืชหลายชนิดมีชีวปริมาณออกฤทธิ์ต่ำและผันแปรได้

Definition

ชีวปริมาณออกฤทธิ์ (bioavailability) คืออัตราและขอบเขตที่ส่วนที่ออกฤทธิ์ของสารประกอบเข้าสู่ระบบไหลเวียนโลหิต; การเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมี (metabolism) คือการเปลี่ยนแปลงทางเอนไซม์ของสารประกอบนั้น โดยหลักผ่านปฏิกิริยาเฟส I (การออกซิเดชัน การรีดักชัน การไฮโดรไลซิส) และเฟส II (การคอนจูเกชัน) ซึ่งมีอิทธิพลต่อทั้งการได้รับสารและการออกฤทธิ์ของสารนั้น

Scope

บทความนี้ครอบคลุมปัจจัยกำหนดชีวปริมาณออกฤทธิ์และการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีของผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติ รวมถึงการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีที่เกิดขึ้นครั้งแรก (first-pass metabolism) ปฏิกิริยาเฟส I และเฟส II คุณสมบัติทางเคมีกายภาพที่ควบคุมการดูดซึม และการได้รับสารประกอบในระดับต่ำที่เกิดขึ้นกับสารประกอบบางชนิด เช่น เคอร์คูมินและโพลีฟีนอลหลายชนิด บทความนี้เป็นแนวคิดและระเบียบวิธีวิจัย และไม่มีคำแนะนำเกี่ยวกับการให้ยาหรือการรักษา

Core questions

• ผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติที่รับประทานเข้าไปจะเข้าสู่กระแสเลือดในรูปที่ออกฤทธิ์ได้มากน้อยเพียงใด อะไรคือปัจจัยกำหนด?
• การเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีเฟส I และเฟส II เปลี่ยนแปลงสารประกอบจากพืชได้อย่างไร?
• คุณสมบัติทางเคมีกายภาพใดบ้างที่ส่งเสริมหรือจำกัดการดูดซึมทางปาก?
• เหตุใดสารประกอบเช่นเคอร์คูมินและโพลีฟีนอลหลายชนิดจึงแสดงชีวปริมาณออกฤทธิ์ต่ำ แม้จะมีการออกฤทธิ์ในหลอดทดลอง?

Key concepts

• ชีวปริมาณออกฤทธิ์ทางปากและสัดส่วนที่ถูกดูดซึม
• การเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีที่เกิดขึ้นครั้งแรก (presystemic metabolism)
• การเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีเฟส I (การออกซิเดชัน การรีดักชัน การไฮโดรไลซิส)
• การเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีเฟส II (การกลูคูโรนิเดชัน การซัลเฟชัน การเมทิลเลชัน)
• การละลายและการซึมผ่านในฐานะปัจจัยกำหนดการดูดซึม
• ความเป็นยาและกฎห้าข้อ (rule of five)
• เมแทบอไลต์ที่ออกฤทธิ์เทียบกับเมแทบอไลต์ที่ไม่ออกฤทธิ์

Mechanisms

หลังจากการดูดซึม สารประกอบจะผ่านผนังลำไส้และตับก่อนที่จะเข้าสู่ระบบไหลเวียนโลหิต ซึ่งการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีก่อนเข้าสู่ระบบ (presystemic หรือ first-pass metabolism) สามารถกำจัดยาออกไปได้มาก ปฏิกิริยาเฟส I จะปรับเปลี่ยนโมเลกุล (เช่น โดยการออกซิเดชัน) และปฏิกิริยาเฟส II จะทำการคอนจูเกตเพื่อให้ละลายน้ำได้ดีขึ้นเพื่อการขับถ่าย สำหรับโพลีฟีนอล การคอนจูเกตเกิดขึ้นอย่างกว้างขวางมากจนรูปแบบที่หมุนเวียนอยู่ในร่างกายส่วนใหญ่เป็นเมแทบอไลต์ และการได้รับสารอยู่ในระดับต่ำ (Manach et al., 2004; Manach et al., 2005) เคอร์คูมินเป็นตัวอย่างของชีวปริมาณออกฤทธิ์ที่ต่ำ ซึ่งเกิดจากการดูดซึมที่จำกัดร่วมกับการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีและการกำจัดที่รวดเร็ว (Anand et al., 2007) การที่สารประกอบจะถูกดูดซึมได้หรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางเคมีกายภาพ เช่น การละลายและการซึมผ่าน ซึ่งสรุปไว้ในกฎเกณฑ์ความเป็นยาสำหรับการดูดซึมทางปาก (Lipinski et al., 2001)

Clinical relevance

ชีวปริมาณออกฤทธิ์และการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีอธิบายถึงช่องว่างที่มักเกิดขึ้นระหว่างการออกฤทธิ์ของผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติในการทดลองในห้องปฏิบัติการกับการได้รับสารในระบบที่วัดได้ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญในการตีความข้อกล่าวอ้างด้านประสิทธิภาพและคาดการณ์ปฏิกิริยาระหว่างยา บทความนี้อธิบายหลักการเหล่านั้นเพื่อเป็นข้อมูลอ้างอิง และไม่ใช่แหล่งข้อมูลสำหรับคำแนะนำในการให้ยาหรือการรักษาเฉพาะบุคคล

History

เมื่อแนวคิดทางเภสัชจลนศาสตร์เกี่ยวกับชีวปริมาณออกฤทธิ์และการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีได้รับการจัดระเบียบอย่างเป็นทางการในเภสัชวิทยาในศตวรรษที่ยี่สิบ แนวคิดเหล่านี้ก็ถูกนำมาประยุกต์ใช้กับผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติอย่างต่อเนื่อง การทบทวนชีวปริมาณออกฤทธิ์ของโพลีฟีนอลพบว่าฟีนอลิกจากอาหารและสมุนไพรมีการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีอย่างมากและมีชีวปริมาณออกฤทธิ์ต่ำ (Manach et al., 2004; Manach et al., 2005) การศึกษาเคอร์คูมินทำให้ชีวปริมาณออกฤทธิ์ต่ำเป็นประเด็นที่เกิดขึ้นซ้ำๆ (Anand et al., 2007) และกฎเกณฑ์ความเป็นยาได้เชื่อมโยงคุณสมบัติทางเคมีกายภาพกับการดูดซึมทางปาก (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

ชีวปริมาณออกฤทธิ์คืออะไร?

คือสัดส่วนของยาที่ให้ไปซึ่งเข้าสู่ระบบไหลเวียนโลหิตในรูปที่ออกฤทธิ์ได้ สารประกอบที่ออกฤทธิ์ในหลอดทดลองอาจมีชีวปริมาณออกฤทธิ์ต่ำ หากมีเพียงเล็กน้อยที่รอดจากการดูดซึมและการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีที่เกิดขึ้นครั้งแรก

การเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีลดชีวปริมาณออกฤทธิ์ของผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติได้อย่างไร?

เอนไซม์ในผนังลำไส้และตับจะเปลี่ยนสารประกอบจากพืชหลายชนิดก่อนที่จะเข้าสู่กระแสเลือด โดยมักจะเปลี่ยนให้เป็นเมแทบอไลต์ที่ถูกคอนจูเกตหรือถูกดัดแปลงในลักษณะอื่น ทำให้การได้รับสารประกอบหลักอยู่ในระดับต่ำ