Desorption kinetics from albumin and the influence on hepatic metabolism

Abstract

Das Serumprotein Albumin bindet aufgrund seiner weitgefächerten Bindungskapazität zahlreiche Substanzen. Für die Verteilung in umliegende Gewebe oder abbauende Organe ist die Desorption der gebundenen Substanzen von Albumin notwendig, da nur freigelöste Substanzen Zellmembranen passieren können. Die Desorptionskinetik kann die Eliminationskinetik von Substanzen beeinflussen, da eine langsame Desorption die Aufnahme in das abbauende Organ limitieren kann. Ziel dieser Arbeit war es zu untersuchen, wie schnell die Desorption von Albumin typischerweise abläuft und in welchem Maß die Desorptionskinetik den hepatischen Abbau von Chemikalien beeinflusst. Für eine Reihe von Testchemikalien wurden die Desorptionsratenkonstanten experimentell bestimmt, dabei wurde eine Korrelation zwischen der Desorptionsratenkonstante einer Testchemikalie und ihrer molaren Masse beobachtet. Diese Beziehung konnte mechanistisch erklärt werden und kann nun als eine Möglichkeit zur Vorhersage von Desorptionsratenkonstanten anderer Chemikalien angesehen werden.

Due to its broad binding capacity, the serum protein albumin binds a variety of ligands. All bound ligands have to desorb from albumin again to be distributed into surrounding tissues or eliminating organs, because only the freely dissolved compounds are able to permeate across cell membranes. Desorption kinetics from albumin can thus affect a compound’s elimination kinetics inside an organism, because slow desorption from albumin can limit the uptake of the compound into the metabolizing organ. The purpose of this work was to investigate how fast desorption from albumin typically occurs and to quantify to which extent desorption kinetics impacts hepatic elimination of compounds. Desorption rate constants for a set of test chemicals were determined experimentally and a correlation between the desorption rate constant of a chemical and the chemical’s molar mass was observed. A mechanistic explanation for this observation was provided, the found relationship can thus be considered as a predictive tool for desorption rate constants of other organic chemicals.