Der Medikamentenstoffwechsel ist die Art und Weise, wie der Körper Medikamente umwandelt, sodass sie aus dem Körper ausgeschieden werden können. Viele Medikamente sind erst aktiv, wenn sie im Körper durch Enzyme, die sie umwandeln, metabolisiert wurden. Die meisten Medikamente sind lipophil, was bedeutet, dass sie Membranen passieren, um ihren Zielort zu erreichen. Im Allgemeinen können sie nicht über die Nieren mit dem Urin ausgeschieden werden, bis ihnen funktionelle Gruppen eingeführt wurden, die sie in Wasser löslich machen. Der Großteil des Arzneimittelstoffwechsels findet in der Leber statt, aber alle Gewebe sind in der Lage, diese Reaktionen bis zu einem gewissen Grad durchzuführen.
Die meisten Medikamente werden vom Körper wie Fremdstoffe, auch Xenobiotika genannt, behandelt. Der Mensch hat ein komplexes System für den xenobiotischen Stoffwechsel entwickelt. Es wird angenommen, dass die Exposition gegenüber den vielen toxischen Verbindungen in Pflanzen die Entwicklung von Enzymsystemen zur Entgiftung von Fremdstoffen erleichtert hat. Gelegentlich machen die Enzyme jedoch ein Zwischenprodukt toxischer als die Ausgangsverbindung. Dies kann bei einigen der Verbindungen im Zigarettenrauch passieren.
Der Metabolismus von Medikamenten hängt von vielen Faktoren ab, einschließlich Geschlecht, Alter und sogar den Bakterien, die im Darmtrakt leben. Genetische Variationen können den Stoffwechsel einiger Medikamente stark beeinflussen. Zum Beispiel gibt es schlechte Metabolisierer von Codein und Menschen, die es sehr schnell metabolisieren. Dies kann die Dosierung des Arzneimittels beeinflussen. Menschen, die es schlecht verstoffwechseln, können selbst bei niedriger Dosis zu einer Überdosierung neigen, während umfangreiche Metabolisierer möglicherweise eine höhere Dosis benötigen.
Es gibt genetische Tests, die als Arzneimittelreaktionstests bezeichnet werden und auf bestimmte Leberenzyme prüfen, die den Arzneimittelstoffwechsel beeinflussen. Dies ermöglicht es Ärzten, die Dosierung bestimmter Medikamente an eine Person anzupassen, basierend auf dem Medikamentenmetabolismus der Person. Zum Beispiel kann diese Art von Test die Fähigkeit einer Person vorhersagen, Codein zu metabolisieren.
Eines der Probleme bei der oralen Einnahme von Medikamenten besteht darin, dass einige vom Körper ausgeschieden werden können, ohne dass sie überhaupt metabolisiert werden. Um dies zu vermeiden, haben Wissenschaftler Arzneimitteldesign verwendet, um Prodrugs zu entwickeln. Dies sind Medikamente, die anfänglich weniger aktiv oder inaktiv sind, aber sobald sie im Körper sind, werden sie zu einem aktiven Metaboliten metabolisiert. Sie können auch auf bestimmte Zelltypen ausgerichtet werden und bleiben inaktiv, bis sie diese Zellen erreichen. Beispielsweise können Patienten einige der Nebenwirkungen der Chemotherapie vermeiden, indem sie auf bestimmte Arten von Krebszellen abzielen.
Der Arzneimittelstoffwechsel besteht normalerweise aus zwei Phasen. Phase 1 beinhaltet die Einführung einer funktionellen Gruppe in das Medikament, die es wasserlöslich macht. Häufig wird diese Reaktion durch ein Cytochrom-P450-Enzym vermittelt, das ein Sauerstoffatom in das Arzneimittel einführt. Dies führt in der Regel dazu, dass dem Molekül eine OH-Gruppe hinzugefügt wird. Menschen haben über 50 verschiedene Cytochrom P450s mit vielen unterschiedlichen Spezifitäten.
Der Phase-2-Metabolismus besteht aus der Zugabe einer Verbindung, die die Ausscheidung des Zwischenprodukts durch die Nieren ermöglicht. Dieser Schritt wird Konjugation genannt. Oftmals beinhaltet es die Zugabe von Glucuronsäure oder Sulfat zum Molekül. Dadurch wird seine Löslichkeit in Wasser erhöht, so dass es aus dem Körper ausgeschieden werden kann.
Der Metabolismus eines Medikaments kann häufig zu einer Wechselwirkung mit einem anderen führen. Das Vorhandensein eines Medikaments kann eine höhere Konzentration bestimmter Cytochrom P450s induzieren, die dann andere Medikamente im Körper metabolisieren können. Dies führt zu erniedrigten Konzentrationen der anderen Medikamente. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass das Arzneimittel den Cytochrom-P450-vermittelten Metabolismus eines anderen Arzneimittels direkt hemmen kann, was zu übermäßigen Spiegeln im Körper führt.
Auch Naturstoffe können solche Wirkungen haben. Ein klassisches Beispiel ist Grapefruit, die eine Verbindung enthält, die den Stoffwechsel vieler Medikamente hemmt. Viele Menschen, die verschreibungspflichtige Medikamente, insbesondere Statine, einnehmen, vermeiden aus diesem Grund den Verzehr von Grapefruit oder deren Saft. Auch das pflanzliche Heilmittel Johanniskraut hemmt eine Reihe von Cytochrom P450.