Bioaktifitas Nikotin

Nikotin secara ekstensif dimetabolisme ke sejumlah metabolit ( Gambar. 5 ) oleh hati. Enam metabolit primer nikotin telah diidentifikasi. Secara kuantitatif, yang paling penting metabolit nikotin dalam spesies mamalia yang paling adalah cotinine turunan laktam. Pada manusia, sekitar 70 hingga 80% dari nikotin diubah menjadi cotinine ( Benowitz dan Yakub, 1994 ). Transformasi ini melibatkan dua langkah. Yang pertama dimediasi oleh sistem sitokrom P450 untuk menghasilkan nikotin-Δ ^{1 '(5')-iminium} ion, yang berada dalam kesetimbangan dengan 5'-hydroxynicotine ( Murphy, 1973 ; Brandange dan Lindblom, 1979b ; . Peterson et al, 1987 ). Langkah kedua dikatalisis oleh aldehida oksidase sitoplasma ( Brandange dan Lindblom, 1979a , Gorrod dan Hibberd, 1982 ). Ion iminium Nikotin telah menerima minat yang besar karena merupakan agen alkilasi dan, dengan demikian, dapat memainkan peran dalam farmakologi nikotin ( Gorrod dan Jenner, 1975 , Hibberd dan Gorrod, 1981 ; Shigenaga dkk, 1988. , Jacob dkk ., 1997 )

                              

Persiapan metabolisme nikotin.

Nikotin N '-oksida lain metabolit primer ( Gambar 6. ) nikotin, meskipun hanya sekitar 4 sampai 7% dari nikotin diserap oleh perokok dimetabolisme melalui rute ini ( Byrd et al, 1992. ; . Benowitz et al, 1994 ). Konversi nikotin nikotin N '-oksida melibatkan flavin yang mengandung monooxygenase 3 (FMO3), yang menghasilkan pembentukan kedua kemungkinan diasteriomers, yang 1'-(R)-2'-(S) - cis dan 1'- (S)-2'-(S) - trans-isomer pada hewan ( Cashman et al, 1992. , Taman et al, 1993. ). Pada manusia, jalur ini sangat selektif untuk trans-isomer ( Cashman et al., 1992 ). Hanya trans-isomer nikotin N '-oksida terdeteksi dalam urin setelah pemberian nikotin dengan infus intravena, transdermal patch, atau merokok ( Taman et al., 1993 ). Tampaknya bahwa nikotin N '-oksida tidak lebih dimetabolisme ke batas yang signifikan, kecuali dengan pengurangan kembali ke nikotin, yang dapat menyebabkan daur ulang nikotin dalam tubuh ( Dajani et al., 1975 ). Sebuah studi oleh Beckett et al. ( 1970 ) menunjukkan bahwa pengurangan nikotin N '-oksida nikotin pada manusia dimediasi oleh aksi bakteri di usus besar. Peneliti ini menemukan bahwa nikotin N '-oksida intravena diekskresikan sebagian besar, jika tidak seluruhnya, dalam urin tidak berubah, sedangkan administrasi dubur sebagai enema menghasilkan konversi luas untuk nikotin dan cotinine, yang muncul dalam urin. Oral nikotin N '-oksida menghasilkan kecil tapi signifikan ekskresi nikotin dan cotinine.

Rute utama dari metabolisme nikotin.

Selain oksidasi cincin pirolidin, nikotin dimetabolisme oleh dua jalur nonoxidative, metilasi nitrogen piridin memberikan ion isomethonium nikotin (juga disebut N-methylnicotinium ion) dan glucuronidation ( Gambar. 6 ). Metilasi jalur pertama kali dilaporkan oleh McKennis, yang menemukannya pada anjing tertutup dengan (S)-nikotin ( McKennis et al., 1963a ). Studi dari jalur N-metilasi menggunakan model hewan dan homogenat hati manusia menunjukkan bahwa S-adenosyl-l-metionin adalah sumber dari kelompok metil dalam reaksi dikatalisis oleh amina N-methyltransferase ( Crooks dan Godin, 1988 ; Nwosu dan Crooks , 1988 ). Sitosol hati manusia mampu methylating kedua enansiomer nikotin, tetapi (R)-isomer itu alkohol lebih cepat daripada (S)-isomer. Sejumlah kecil ion isomethonium nikotin telah terdeteksi dalam urin perokok (Neurath et al., 1987 , 1988 ). Dalam terang melaporkan aktivitas farmakologis ion isomethonium nikotin ( Dwoskin et al., 1992 ), studi ini lebih lanjut metabolit dijamin.

Hasil glucuronidation Nikotin dalam glukuronida N-kuartener pada manusia ( Curvall et al, 1991. ; Byrd et al, 1992. ; . Benowitz et al, 1994 ). Reaksi ini dikatalisis oleh uridin difosfat-glucuronosyltransferase (UGT) enzim (s) menghasilkan (S)-nikotin-N-β-glukuronat ( Seaton dkk., 1993 ). Sekitar 3 sampai 5% dari nikotin diubah menjadi glukuronida nikotin dan diekskresikan dalam urin pada manusia.

Oksidatif N-demethylation sering jalur penting dalam metabolisme xenobiotik, tapi rute ini, pada sebagian besar spesies, jalur kecil dalam metabolisme nikotin. Konversi nikotin untuk nornicotine pada manusia telah ditunjukkan. Kami menemukan bahwa sejumlah kecil deuterium-berlabel nornicotine diekskresikan dalam urin perokok diberikan deuterium-berlabel nikotin ( Yakub dan Benowitz, 1991 ). Pembentukan metabolisme nornicotine dari nikotin juga telah dilaporkan oleh Neurath et al. ( 1991 ). Nornicotine merupakan konstituen dari daun tembakau. Namun, mayoritas nornicotine urin berasal dari metabolisme nikotin dengan kurang dari 40% yang datang langsung dari tembakau, seperti yang diperkirakan dari perbedaan dalam ekskresi nornicotine pada perokok selama merokok dan selama pengobatan nikotin transdermal (0,65 dan 0,41%, masing-masing) ( Benowitz et al., 1994 ). Pembentukan nornicotine dari nikotin telah terbukti dimediasi oleh sistem sitokrom P450 pada kelinci ( Williams et al., 1990b ). Pembentukan ion iminium sebagai perantara dalam demethylation nikotin dilaporkan oleh Castagnoli dan rekan kerja, yang ditandai N '-cyanomethylnornicotine dalam ekstrak diperoleh setelah inkubasi mikrosom hati kelinci dengan nikotin dan sodium sianida ( Nguyen et al., 1979 ). Pengamatan ini menyiratkan intermediasi N ion '-methylene-iminium, yang ditangkap oleh ion sianida untuk membentuk stabil siano aduk. Dengan tidak adanya sianida, ion iminium diperkirakan akan menghidrolisis ke nornicotine dan formaldehida.

Sebuah sitokrom P450 jalur dimediasi metabolisme baru untuk metabolisme nikotin baru-baru ini dilaporkan oleh Hecht et al. ( 2000 ). 2'-Hidroksilasi nikotin ditunjukkan untuk menghasilkan 4 - (metilamino) -1 - (3-piridil)-1-butanone dengan 2'-hydroxynicotine sebagai (intermediate . 5 Gambar ). 2'-Hydroxynicotine juga menghasilkan nikotin-Δ ^{1 '(2')-iminium} ion. 4 - (metilamino) -1 - (3-piridil)-1-butanone selanjutnya dimetabolisme menjadi 4-oxo-4-asam (3-piridil) butanoic dan 4-hidroksi-4-(3-piridil) asam butanoic. Sebelumnya metabolit tersebut diperkirakan muncul terutama melalui metabolisme cotinine ( McKennis et al., 1964 ). Jalur baru ini berpotensi signifikan sejak 4 - (metilamino) -1 - (3-piridil)-1-butanone dapat dikonversi ke NNK karsinogenik. Namun, produksi endogen NNK dari nikotin belum terdeteksi pada manusia atau tikus ( Carmella et al, 1997. ; . Hecht et al, 1999a ).

Sekitar 10 sampai 15% dari nikotin dan metabolit diekskresikan sebagai 4-oxo-4-(3-piridil) asam butanoic dan 4-hidroksi-4-(3-piridil) asam butanoic dalam urin perokok (Hecht dkk., 1999b , c ). Kurang dari 0,5% dari cotinine tertutup dengan bukan perokok itu pulih sebagai metabolit ini, menunjukkan bahwa 2'-hidroksilasi nikotin adalah utama, meskipun bukan satu-satunya, jalur untuk produksi mereka (data tidak dipublikasikan dilaporkan dalam Hecht et al., 2000 ). 4-Hydroxy-4-(3-piridil) asam butanoic selanjutnya dimetabolisme menjadi asam 3-pyridylacetic, yang disebut terminal metabolit nikotin. Ini telah terdeteksi dalam urin manusia setelah pemberian oral cotinine ( McKennis et al., 1964 ). Hal ini berspekulasi ( McKennis et al, 1964. ) bahwa asam 3-pyridylacetic terbentuk melalui dehidrasi hydroxycinnamoyltransferase 4-hidroksi-4-(3-piridil) asam butanoic untuk memberikan 4 - (3-piridil)-3-asam butenoic , pengurangan sampai 4 - (3-piridil)-asam butanoic, β-oksidasi, dan belahan dada menjadi asam 3-pyridylacetic. Skema metabolisme analog dengan katabolisme asam lemak, meskipun tidak ada bukti eksperimental untuk intermediasi dari 4 - (3-piridil)-3-butenoic asam atau 4 - (3-piridil)-butanoic asam.

Pertanyaan:

Sifat nikotin yang mudah terprotonasi (terionisasi) membuat nikotin tidak terdistribusi secara merata pada tubuh. Tolong anda jelaskan bagaimana distribusi nikotin dalam tubuh dan alasan mengapa dapat terjadi distribusi  yang demikian?

Seperti yang kita ketahui,  Enzim Hati Bertanggung jawab dalam metabolisme Nikotin. Bagaimana enzim hati bekerja dalam metabolisme nikotin?