เมแทบอลิซึมของยา

เมแทบอลิซึมของยา () คือกระบวนการเผาผลาญยาหรือสารเคมีแปลกปลอมที่ได้รับจากภายนอกร่างกาย โดยทั่วไปกระบวนการนี้จะเป็นการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของสารจากที่ไม่ชอบน้ำ (lipophilicity) ให้เป็นสารที่คุณสมบัติชอบน้ำ (Hydrophilicity) เพิ่มขึ้น

สำหรับการเมแทบอลิซึมยาในมนุษย์นั้นจัดว่าเป็นกระบวนการที่จำเป็นเนื่องจากในการดำรงชีวิตประจำวันของมนุษย์จำเป็นต้องได้รับ หรือหลีกเลี่ยงไม่ได้ที่จะได้รับสารแปลกปลอมจากภายนอก (xenobiotics) เข้าสู่ร่างกาย ทั้งนี้อาจเพราะความจำเป็นในการดำรงชีวิตตามปกติ (เช่น สารอาหาร ยารักษาโรค) หรือโดยความไม่ตั้งใจ (เช่น การได้รับสารพิษจากสิ่งแวดล้อม) ดังนั้นร่างกายจึงจำต้องมีกระบวนการเร่งการกำจัดสารส่วนเกิน หรือสารที่ไม่มีประโยชน์แล้วออกจากร่างกาย ทั้งนี้เพื่อป้องกันการสะสมของสารเคมีที่มากเกินควรจนอาจทำให้เกิดอันตรายแก่ชีวิตได้ ดังนั้นกระบวนการเมแทบอลิซึมยาและสารเคมีจึงเป็นกลไกป้องกันตนเองที่สำคัญอย่างหนึ่งของมนุษย์

สำหรับยาซึ่งเป็นสารเคมีที่ได้รับจากภายนอกเพื่อใช้ในการวินิจฉัย ป้องกัน หรือรักษาโรคนั้น เมื่อได้รับเข้าสู่ร่างกายโดยทั่วไปจำเป็นต้องผ่านกระบวนการเมแทบอลิซึมเช่นเดียวกับสารเคมีอื่น ๆ ที่ได้รับจากภายนอกร่างกาย ทั้งนี้การเมแทบอลิซึมยา (drug metabolism) เป็นปฏิกิริยาเคมีที่ใช้เปลี่ยนรูปยาซึ่งส่วนใหญ่มักอยู่ในรูปที่ละลายในไขมันได้ดี ให้กลายเป็นเมแทบอไลต์ (metabolite) ที่มีคุณสมบัติละลายน้ำได้มากขึ้น ทั้งนี้เพื่อที่จะได้ถูกขับออกจากร่างกายทางปัสสาวะหรือน้ำดีได้ง่ายขึ้น และมีฤทธิ์ทางเภสัชวิทยา หรือมีพิษลดน้อยลงกว่าสารเดิม (parent compound) อย่างไรก็ตาม การเมแทบอลิซึมยาบางชนิดอาจทำให้ได้เมแทบอไลต์ที่มีคุณสมบัติละลายน้ำได้น้อยลง หรือมีฤทธิ์ทางเภสัชวิทยาหรือพิษเพิ่มมากขึ้นก็ได้ สำหรับยาหรือสารเคมีที่ได้รับจากภายนอกร่างกายที่ละลายน้ำได้ดีอยู่แล้ว ร่างกายสามารถขับออกไปได้โดยตรงโดยไม่จำเป็นต้องผ่านกระบวนการเมแทบอลิซึม

กระบวนการเมแทบอลิซึมยาสามารถแบ่งออกเป็นกลุ่มตามชนิดของปฏิกิริยาเคมีที่เกี่ยวข้อง ได้แก่ ปฏิกิริยา oxidation, reduction, hydrolysis, hydration และ conjugation โดยปฏิกิริยา oxidation, reduction, hydrolysis และ hydration เป็นการทำให้โมเลกุลของยามีหมู่เคมีต่าง ๆ ที่มีคุณสมบัติชอบน้ำ (hydrophilic group) ทั้งนี้เพื่อให้ได้เมแทบอไลต์ที่มีคุณสมบัติละลายน้ำได้ดีขึ้น ส่วนปฏิกิริยา conjugation เป็นการนำโมเลกุลของยา หรือเมแทบอไลต์ที่เป็นผลผลิตจากปฏิกิริยาต่าง ๆ ข้างต้นมาควบคู่ (conjugate) กับสารเคมีในร่างกายที่มีคุณสมบัติละลายน้ำได้ดี (เช่น กรด glucuronic, glutathione หรือ sulfate) กลายเป็นเมแทบอไลต์ที่อยู่ในรูป conjugated ที่โดยทั่วไปมีคุณสมบัติละลายน้ำได้ดี ปฏิกิริยาเคมีที่เกี่ยวข้องกับการเมแทบอลิซึมยาส่วนใหญ่ต้องอาศัยเอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ซึ่งเอนไซม์เหล่านี้มักพบในส่วนต่าง ๆ ของเซลล์ ตัวอย่างเช่น cytochromes P450 (CYP), flavin-containing monooxygenases (FMOs) ซึ่งทำหน้าที่เร่งปฏิกิริยา oxidation และ UDP-glucuronosyltransferases (UGTs) ที่ทำหน้าที่เร่งปฏิกิริยา glucuronidation มักพบในร่างแหเอนโดพลาสซึมแบบเรียบ (smooth endoplasmic reticulum) ส่วนเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยา conjugation อื่น ๆ เช่น glutathione S-transferases (GSTs), sulfotransferases (SULTs) และ N-acetyltransferases (NATs) พบเฉพาะในไซโทซอล นอกจากนี้เอนไซม์ของจุลชีพประจำถิ่นที่อาศัยในทางเดินอาหาร (gut microflora) หรือเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการสร้างและสลายสารพลังงานต่าง ๆ ภายในร่างกาย (intermediary metabolism) อาจมีบทบาทสำคัญในการเมแทบอลิซึมยาหรือสารเคมีบางชนิดด้วย ตัวอย่างเช่น sulfasalazine จะถูกเมแทบอลิซึมโดยแบคทีเรียในทางเดินอาหารให้เป็น sulfapyridine และกรด 5-aminosalicylic โดยอาศัยเอนไซม์ azoreductase ส่วนกรด cinnamic อาจถูกเมแทบอลิซึมให้กลายเป็นกรด benzoic โดยเอนไซม์ในไมโทคอนเดรียที่ทำหน้าที่ในการเร่งปฏิกิริยา beta-oxidation ของกรดไขมัน

สำหรับเอนไซม์ที่ทำหน้าที่เมแทบอลิซึมยา ถึงแม้จะต่างชนิดกันก็อาจทำหน้าที่เร่งปฏิกิริยาของหมู่เคมี (functional group) ชนิดเดียวกันได้ โดยทั่วไป ยารวมทั้งสารเคมีที่ได้รับจากภายนอกร่างกาย หรือสารเคมีที่มีอยู่ภายในร่างกายล้วนมีโครงสร้างทางเคมีที่ค่อนข้างซับซ้อน ประกอบด้วยหมู่เคมีหลายชนิด ดังนั้นเมื่อผ่านกระบวนการเมแทบอลิซึมจึงมักเป็นผลให้ได้เมแทบอไลต์หลายชนิด