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Stoffwechsel von Fremdstoffen

Mechanismus der Phase-II-Reaktionen

Bei Phase-II-Reaktionen werden Fremdstoffe oder Phase-I-Metabolite mit funktionellen Gruppen wie Hydroxy-Gruppen oder Carboxy-, Epoxid- oder Halogen-Gruppen in so genannten Konjugationsreaktionen mit körpereigenen Stoffen verknüpft, was in den meisten Fällen die Wasserlöslichkeit erhöht. Als Konjugate können die Fremdstoffe dann über die Nieren oder die Gallenflüssigkeit ausgeschieden werden. Die beteiligten zelleigenen Stoffe sind Monosaccharide, Aminosäuren, Sulfat, Glutathion und andere Verbindungen.

Hinweis
Das Ziel der Phase-I- und Phase-II-Reaktionen ist es, eine höhere Wasserlöslichkeit des betreffenden Metaboliten zu erreichen. Dieses Ziel wird nicht immer erreicht. Die Methylierung, Acetylierung oder eine Konjugation mit Fettsäuren im Phase-II-Metabolismus kann auch eine polare Gruppe maskieren, so dass die Wasserlöslichkeit der gebildeten Konjugate gegenüber ihren Substraten sogar noch vermindert ist und sich die Ausscheidung verzögert.

Damit die Konjugationsreaktionen thermodynamisch möglich werden, muss einer der beteiligten Reaktionspartner in aktivierter Form vorliegen (zum Beispiel als Thioester oder Anhydrid). Beispiele sind die Uridin-diphosphat-glucuronsäure (UDPGA), 3'-Phospho-adenosin-5'-phosphosulfat (PAPS), Acetyl-Coenzym A (Acetyl-CoA) und S-Adenosyl-methionin (SAM), die bereits in aktivierter Form aus dem Zellstoffwechsel stammen.

Bei Konjugationsreaktionen von Carboxy-Gruppen tragenden Fremdstoffen bzw. Metaboliten wird zuerst unter ATP-Verbrauch ein CoA-Thioester der zu konjugierenden Fremdstoffe durch die CoA-Ligase gebildet. Die Thioester werden dann mit der Amino-Gruppe der Aminosäuren (oft mit der Aminosäure Glycin) verbunden und so zu Aminosäurekonjugaten umgesetzt.

Tab.1
Konjugationsreaktionen
ReaktionEnzymÜbertragung vonauf das Fremstoff-Substrat
GlucuronidierungUDP-Glucuronosyl-Transferase (UGT)Glucuronsäure aus Uridin-diphosphat-glucuronsäure -OH, -NH2, -SH, -COOH
SulfatierungSulfotransferase (SulT)Sulfat-Gruppe aus 3'-Phospho-adenosin-5'-phosphosulfat -OH, -NH2
MethylierungMethyltransferase (MT)Methyl-Gruppe aus S-Adenosyl-methionin -OH, -NH2
AcetylierungN-Acetyltransferase (NAT)Acetyl-Rest aus Acetyl-CoA -OH, -NH2
Aminosäure-KonjugationAminosäuren-N-AcyltransferasenGlycin oder Glutamin (Amino-Gruppe) -COOH-Gruppe, mit Acetyl-CoA als Thioester aktiviert
Glutathion-KonjugationGlutathion-S-Transferase (GST)Glutathion; Glutamin und Glycin wird später abgespalten und das Cystein acyliertEpoxide, halogenierte und ungesättigte Verbindungen
Fettsäure-KonjugationAcyltransferasenFettsäure, mit Acetyl-CoA als Thioester aktiviert -OH
GlycosidierungUDP-Glycosyl-TransferaseGlucose aus Uridin-diphosphat-glucose -OH
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