1. Phase Ⅰ 반응 (기능화 반응, Functionalization)
Phase Ⅰ 반응의 주요 목적은 분자 내에 극성 작용기(-OH, -NH₂, -SH, -COOH 등)를 도입하거나 노출시켜 화합물을 더 수용성으로 만드는 것입니다. 또한 Phase Ⅱ 반응이 일어날 수 있도록 '발판'을 만드는 역할도 합니다.
- 산화 (Oxidation): 가장 흔한 반응으로, 산소를 추가하거나 수소를 제거합니다.
- 관여 효소: 주로 간의 미립체에 존재하는 Cytochrome P450 (CYP450) 효소계가 담당합니다.
- 예: 알코올 산화, 탈알킬화(Dealkylation), 수산화(Hydroxylation) 등.
- 환원 (Reduction): 산소를 제거하거나 수소를 추가합니다. 산소가 부족한 환경이나 특정 화합물에서 일어납니다.
- 예: 니트로 기(-NO₂)의 환원, 아조(Azo) 결합의 절단 등.
- 가수분해 (Hydrolysis): 물 분자를 첨가하여 결합을 끊는 반응입니다.
- 관여 효소: 에스테라아제(Esterase), 아미다아제(Amidase) 등.
- 예: 에스테르(Ester)나 아미드(Amide) 결합을 가진 약물(예: 아스피린)의 분해.
결과: 물질의 활성이 없어지기도 하지만, 때로는 독성이 강해지거나(대사 활성화) 활성형 약물(Pro-drug)이 되기도 합니다.
2. Phase Ⅱ 반응 (포합 반응, Conjugation)
Phase Ⅰ을 거친 대사물이나 원래 극성 작용기를 가진 물질에 체내의 수용성 물질을 결합시키는 과정입니다. 이 과정을 거치면 분자량이 커지고 수용성이 크게 증가하여 담즙이나 소변으로 쉽게 배설됩니다.
- 글루쿠론산 포합 (Glucuronidation): Phase Ⅱ 반응 중 가장 흔하고 중요합니다.
- 공여체: UDP-glucuronic acid
- 특징: 간뿐만 아니라 여러 장기에서 일어나며, 포합된 물질은 매우 높은 수용성을 가집니다.
- 황산 포합 (Sulfation): 페놀류나 알코올류 대사에 중요합니다.
- 공여체: PAPS
- 글루타치온 포합 (Glutathione Conjugation): 세포 내 독성 물질(친전자성 물질)을 중화하여 세포 손상을 막는 해독 작용에 결정적인 역할을 합니다.
- 아세틸화 (Acetylation): 아미노기(-NH₂)를 가진 물질에 아세틸기를 붙입니다.
- 주의: 아세틸화는 오히려 수용성을 낮추는 경우도 있습니다(예: 설폰아미드 계열 약물).
- 메틸화 (Methylation): 메틸기를 붙여 활성을 낮춥니다. 주로 신경전달물질(카테콜아민 등)의 불활성화에 기여합니다.
- 아미노산 포합 (Amino acid Conjugation): 글리신(Glycine) 등의 아미노산을 결합시킵니다.
결과: 대부분 독성이 제거되고(해독), 배설이 용이한 형태로 변합니다.
요약 비교
| 구분 | Phase Ⅰ (1상) | Phase Ⅱ (2상) |
|---|---|---|
| 주요 반응 | 산화, 환원, 가수분해 | 포합 (결합) |
| 목적 | 작용기 도입/노출 (수용성 약간 증가) | 큰 수용성 분자 결합 (수용성 대폭 증가) |
| 주요 효소 | Cytochrome P450 (CYP) | Transferases (전이효소) |
| 반응 결과 | 활성 변화, 대사 활성화 가능성 있음 | 대부분 불활성화 및 배설 용이 |
보통 약물은 Phase Ⅰ → Phase Ⅱ 순서로 대사되지만, 약물의 구조에 따라 Phase Ⅱ 반응만 바로 거치거나, Phase Ⅰ만 거치고 배설되기도 합니다.