Mikrosomna oksidacija povečuje reaktivnost molekul

Mikrosomsko oksidacije - zaporedje reakcij, ki vključujejo oxygenases in NADPH, ki vodi do uvedbe atomom kisika v nepolarnih molekul in pojavom njenega hidrofilnega in poveča njegovo reaktivnost..

Reakcije mikrosomalne oksidacije izvajajo več encimov, ki se nahajajo na membranah endoplazemskega retikuluma (v primeru in vitro jih imenujemo mikrosomalne membrane). Encimi organizirajo kratke verige, ki se končajo s citokromom P450. Cytochrome P450 povezuje z molekularnim kisikom in vključuje en atom kisika v substratno molekulo, kar prispeva k videzu (izboljšanju) hidrofilnosti v njem, in drugi v molekulo vode.

Mikrosomsko oksidacijske reakcije so reakcije faze 1 in so namenjeni, da prenaša polarnih lastnosti hidrofobne molekule in / ali povečati njegovo hidrofilnost, povečanje reaktivnost molekul, ki lahko sodelujejo pri reakcijah 2 fazo. Pri oksidacijskih reakcijah se tvorijo ali sproščajo hidroksilne, karboksilne, tiolne in amino skupine, ki so hidrofilne.

Mikosomski oksidacijski encimi se nahajajo v gladkem endoplazemskem retikulumu in so mešane oksidaze (monoksigenaze).

Glavni protein tega procesa je hemoprotein - citokrom P 450. V naravi je do 150 izoform tega proteina, ki oksidira okoli 3000 različnih substratov. Razmerje med različnimi izoformami citokroma P 450 se razlikuje zaradi genetskih značilnosti. Verjamemo, da so nekatere izoforme vključene v biotransformacijo ksenobiotikov, medtem ko druge presnavljajo endogene spojine (steroidne hormone, prostaglandine, maščobne kisline itd.).

Glavne reakcije, ki jih izvaja citokrom P 450, so:

  • oksidativno dealkilacijo, skupaj z oksidacijo alkilne skupine (z N, O ali S-atomi) v aldehid in njegovo cepitev,
  • oksidacija (hidroksilacija) nepolarnih spojin z alifatskimi ali aromatskimi obroči,
  • oksidacijo alkoholov v ustrezne aldehide.

Delo citokroma P450 Na voljo sta dva encima:

  • NADH-citokrom b5-Oksidoreduktaza, vsebuje FAD,
  • NADPH - citokrom P450-Oksidoreduktaza, vsebuje FMN in FAD.
Diagram vmesne strukture mikrosomalnih oksidacijskih encimov in njihovih funkcij

Obe oksidoreduzazi dobivajo elektron iz ustreznih zmanjšanih ekvivalentov in jih prenesejo na citokrom P450. Ta protein, ki je predhodno pritrdil molekulo obnovljenega substrata, se veže na molekulo kisika. Ob drugem elektronu, citokromu P450 izvede vključitev v sestavo hidrofobnega substrata prvega atoma kisika (oksidacija substrata). Istočasno se drugi atom kisika zmanjša na vodo.

Zaporedje reakcij hidroksilacije substrata, ki vključujejo citokrom P 450

Bistvena značilnost mikrosomalne oksidacije je sposobnost indukcije ali inhibicije, tj. spremeniti moč postopka.

Induktorji so snovi, ki aktivirajo sintezo citokroma P450 in transkripcijo ustrezne mRNK. Pojavijo se

1. Širok spekter delovanja, ki lahko spodbudi sintezo citokroma P450, NADPH-citokrom P450 oksidoreduktaze in glukuroniltransferaze. Klasični predstavnik so derivati ​​barbiturne kisline - barbiturati, diazepam, karbamazepin, rifampicin in drugi so tudi v tej skupini.

2. Ozek spekter delovanja, t.j. spodbujajo eno od oblik citokroma P450 - aromatskih policikličnih ogljikovodikov (metilholantren, spironolakton), etanol.

Inhibitorji mikrosomalne oksidacije so povezani z beljakovinskim delom citokroma ali s heme železo. Razdeljeni so na:

1. reverzibilen

  • neposredno delovanje - ogljikov monoksid (CO), antioksidanti,
  • posredni ukrep, tj. vplivajo skozi vmesne proizvode njihovega metabolizma, ki tvorijo komplekse s citokromom P450 - eritromicinom.

2. Nepovratni zaviralci - alopurinol, aminazin, progesteron, peroralni kontraceptivi, teturam, fluorouracil,

Vrednotenje reakcij 1. faze

Vrednotenje mikrosomske oksidacije je mogoče izvajati na naslednje načine:

  • določitev aktivnosti mikrosomskih encimov po biopsiji,
  • o farmakokinetiki zdravil,
  • s pomočjo metabolnih markerjev (antipirinski test).

Antipirinski test

Predmet vzame zjutraj na prazen želodčni amidopiroin s hitrostjo 6 mg / kg teže. 4 obroke urina se zbirajo v razponu od 1 do 6 ur, 6-12, 12-24 in 45-48 ur. Izmerimo količino urina. Najkasneje 24 ur se centrifugira ali filtrira urina. Nato smo raziskali koncentracijo 4-aminoantipirina in njegovega metabolitnega N-acetil-4-aminoantipira v urinu.

Viii. Biotransformacija LV. Mikrosomski encimi jeter

Biotransformacija - sprememba kemijske strukture in fizikalnih lastnosti zdravila pod vplivom telesnih encimov. Namen: odstranjevanje ksenobiotikov s pretvorbo nepolarnih lipofilnih spojin v polarne hidrofilne (ne reabsorbed v poch.kan.)

• mikrosomalno - povezano z majhnimi subcelularnimi delci gladkih EPR-mikrosomov, ki nastanejo s homogenizacijo jetrnega tkiva ali črevesja, ledvic, pljuč, GM (manj);

• ne-mikrosomna - lokalizirana v citosolu, mitohondriji jeter, črevesja, ledvice, GM, koža, CO;

Presnova LV se deli na: presnovo in biosintetsko (konjugacijo)

1) Presnovna metaboliza: oksidacija, redukcija, hidroliza

Oksidacija: pod delovanjem mikrosomskega sistema encimov (mešane funkcije oksidaz, glavna sestavina je citokrom P450 (hemoprotein s sredstvom v kisiku). Reakcija poteka s sodelovanjem citokrom reduktaze in NADPH;

RH + O (2) + NADPH + H + => ROH + H (2) O + NADP +

Obstajajo različni izoencimi citokroma, združeni so v družine in poddružine in so označeni kot CYP1A1... nekateri so strogo specifični, nekateri niso; največja količina zdravil se presnavlja v jetrih s sodelovanjem CYP3A4;

pod delovanjem ne-mikrosomskih encimov:

MAO-A: Kateholaminska deaminacija

alkohol dehidrogenaza: etanol -> acetaldehid

ksantin oksidaza: hidroksilacija purinskih baz

Obnova: spoštovanje molekule LV H + ali odstranitev O-

mikrosomski encimi (predelava kloramfenikola

ne-mikrosom (obnovitev kloralnega hidrata, črevesnih mezalazinskih reduktaz)

Hidroliza: vodi k razgradnji estrskih, amidnih in fosfatnih vezi

večina ne-mikrosomskih encimov (esteraza, amidaza, fosfataza-prokain, benzokain)

mikrosomski encimi (amidaza - prokainamid)

Rezultat presnove metabolizma: zmanjšanje toksičnosti prvotnih snovi, nastanek aktivnih presnovkov pred zdravili (enalapril, valaciklovir) je lahko tvorba strupenih spojin (paracetamol, inaktivacija - glutation)

2) biosintezne transformacija: funkcionalne skupine molekul ali njihovih metabolitov ostanke LP pridružila endogenih spojin (glukuronska, žveplove kisline, glutation, glicin) ali močno polarna kemijskih skupin (acetil, metil). Reakcije nadaljujejo sodelovanje mikrosomalnih in ne-mikrosomskih encimov jeter in drugih tkiv (črevesje...), predvsem transferaze.

glukuronska kislina: uridin di-fosfat-glukuronilno-t-f ima nizko specifičnost substrata (več LP, bilirubin, ščitnični hormoni), konjugatov s žolča v črevesju izpeljane.

žveplova kislina: sulfo-tf predvsem fenolne spojine, kateholamini, steroidni hormoni, ščitnični hormoni;

glutation: glutation-SH-S-tf v citosolu, reakcija z epoksidi, kinoni, toksični metabolit paracetamola.

Rezultat biosintetske transformacije: zmanjšanje aktivnosti in toksičnosti zdravila (razen minoxidila, morfina)

Dejavniki, ki vplivajo na biotransformacijo:

• spol (sintezo mikrosomskih encimov urejajo androgeni => pri moških, njihova aktivnost je višja, etanol, estrogeni, benzodiazepini se presnavljajo hitreje)

• starost (aktivnost mikrosomskih encimov doseže raven norme za 1-6 mesecev življenja, se zmanjša pri starejših)

• stanje telesa (bolezen jeter, HF, diabetes, hiper ali hipotiroidizem)

• sprejem drugih drog (induktorji mikrosomskih oksidacijo: fenobarbital in rifampin povzroči zmanjšanje terapevtski učinek COC, kronično uživanje alkohola, izoniazid povzroči povečanje toksičnosti paracetamola; inhibitorje: cimetidin, makrolidi, azoli, ciprofloksacin povzroči zmanjšanje oksidacije varfarina, azoli povzroči povečanje nefrotokischeskogo učinek ciklosporina, omeprazol povzroča zmanjšanje učinkovitosti klopidogrela, furanokumarin sokov grenivke, šentjanževka, so tudi induktorji)

• genetski faktorji (geni genskega polimorfizma citokrom P450 izoencimov, pomanjkanje acetil-t-p povzroči povečanje neželenih učinkov ob prejemu sulfonamidov, izoniazid, pri okvari R6-FDG eritrocitov ob prejemu sulfonamide kloramfenikol, hemolitična anemija povzroča prebivalci tropih, subtropics)

Ix. Biološka uporabnost LP - del odmerka LP, ki je dosegel sistemski pretok krvi, izražen v odstotkih; z parenteralno uporabo jemlje kot 100%, pri notranjem dajanju se običajno zmanjša, razlogi so:

· Vpliv klorovodikove kisline, gastrointestinalnih encimov

· Hidrofilnost in polarnost spojin (beta-laktamski antibiotiki)

· Presnova v črevesni steni (levodopa prehaja v dopamin z delovanjem DOFA dekarboksilaze, digoksin presnavlja črevesna mikroflora)

· Odstranitev substratov R-glikoproteina (digoksina)

· Izločanje s prehodom skozi jetra (nitroglicerin se izloči za 90%)

· Nepopolno sproščanje iz tabletne oblike

Opomba! Farmacevtsko enakovredni pripravki, pridelani v različnih pogojih, se lahko razlikujejo po biološki uporabnosti, stopnje absorpcije => pripravki morajo biti biološki enakovredni (enaka biološka uporabnost, enaka stopnja doseganja najvišje koncentracije v krvi)

Datum vpisa: 2018-06-27; Ogledov: 18; NAROČNI DEL

ODDELEK 12 ODSTRANJEVANJE TOKSIČNIH SNOVI V ORGANIZMU

Jetra je največja žleza v prebavnem traktu. Izvaja funkcijo biokemičnega laboratorija v telesu in igra pomembno vlogo pri presnovi beljakovin, ogljikovih hidratov in lipidov (glej spodaj). jetrih sintetizirane ključne krvni plazmi beljakovinam :. albumin, fibrinogen, protrombin, tserulo-plazmina, transferin, angiotenzinogena itd Prek teh proteinov je posredovana s jetrih sodeluje pri tako pomembnih postopkov, kot ohranijo onkotski tlak, regulacija krvnega tlaka in krvnega volumna, strjevanje krvi, metabolizem železa itd.

Najpomembnejša jetrna funkcija je detoksikacija (ali pregrada). Bistveno je za ohranjanje življenja organizma. V jetrih se pojavi nevtralizacija snovi, kot je bilirubin, in produkti aminokislinskega katabolizma v črevesju, kot tudi zdravila in strupene snovi eksogenega izvora, NH, inaktivirani.3 - produkt dušikovega presnovka, ki se kot posledica encimskih reakcij spremeni v nestrupeno sečnino, hormone in biogene amine.

Snovi, ki vstopajo v organizem iz okolja in jih ne uporabljajo za izdelavo telesnih tkiv ali kot vir energije, imenujemo tuje snovi ali ksenobiotike. Te snovi se lahko zaužijejo s hrano, s kožo ali z inhaliranim zrakom.

Tuje snovi ali ksenobiotiki so razdeljene v dve skupini:

• proizvodi človeških dejavnosti (industrija, kmetijstvo, promet);

• Gospodinjske kemikalije - detergenti, insekticidi, parfumi.

Hidrofilni ksenobiotiki se v urinu izločajo nespremenjeni, hidrofobni se lahko zadržijo v tkivih, se vežejo na beljakovine ali oblikujejo komplekse

z lipidi celičnih membran. Sčasoma kopičenje v celicah tkiva tuje snovi vodi do kršitve njihovih funkcij. Za odstranitev takšnih snovi, ki so v procesu evolucije nepotrebne, so bili razviti mehanizmi njihove razstrupljanja (nevtralizacije) in izločanja iz organizma.

I. MEHANIZMI KENOBIOTSKE DEKONTAMINACIJE

Nevtralizacija večine ksenobiotikov poteka s kemično modifikacijo in nadaljuje v dveh fazah (slika 12-1). Zaradi te vrste reakcij ksenobiotiki postanejo bolj hidrofilni in se izločajo v urinu. Snovi, ki so bolj hidrofobne ali imajo visoko molekularno maso (> 300 kD), se pogosteje izločajo v črevesju z žolčem in se nato odstranijo z blatom.

Nevtralizacijski sistem vključuje veliko različnih encimov, pod katerim se lahko spremeni skoraj vsak ksenobiotik.

Mikrosomski encimi katalizirajo reakcije C-hidroksilacije, N-hidroksilacije, O-, N-, S-dealkilacije, oksidativne deaminacije, sulfooksidacije in epoksidacije (tabela 12-1).

V membranah ER skorajda vsa tkiva lokalizirajo sistem mikrosomalne oksidacije (oksidacija monoksigenaze). V eksperimentu, ko se ER izloča iz celic, se membrana razgrajuje na dele, od katerih vsaka tvori zaprto veziklo, mikrosome, zato ime mikrosomna oksidacija. Ta sistem zagotavlja prvo fazo nevtralizacije večine hidrofobnih snovi. V presnovi ksenobiotikov so lahko vpleteni encimi ledvic, pljuč, kože in gastrointestinalnega trakta, vendar so najbolj aktivni v jetrih. Skupina mikrosomskih encimov vključuje specifične oksidaze, različne hidrolaze in konjugacijske encime.

Sl. 12-1. Presnova in izločanje ksenobiotikov iz telesa. RH je ksenobiotik; K - skupina, ki se uporablja v konjugaciji (glutation, glukuronil itd.); M je molekulska masa. Od številnih citokroma P450-Na sliki je samo ena odvisna reakcija - ksenobiotska hidroksilacijska shema. V prvi fazi se polarna skupina OH - vnaša v strukturo snovi RH. Nato sledi reakcija konjugacije; odvisno od topnosti in molekulske mase, konjugat odstranijo ledvic ali z blatom.

Glavne funkcije jeter

Sinteza in razgradnja glikogena

Izmenjava lipidov in njihovih derivatov

Sinteza maščobnih kislin in maščob iz ogljikovih hidratov Sinteza in izločanje holesterola Formacija lipoproteinov Ketogeneza

Sinteza žolčnih kislin 25-hidroksilacija vitamina D3

Sinteza plazemskih proteinov (vključno s faktorji koagulacije krvi) Sinteza sečnine (nevtralizacija amonijaka)

Hormonska izmenjava Presnova in izločanje steroidnih hormonov Presnova polipeptidnih hormonov

Presnova in izločanje bilirubina

glikogen vitamin vitamin b12 železo

Zdravila in tuje snovi

Presnova in izločanje

Tabela 12-1. Možne spremembe ksenobiotikov v prvi fazi nevtralizacije

Druga faza - konjugacijske reakcije, ki povzročajo tuje snovi, ki jih modificirajo encimski sistemi ER, so povezani z endogenimi substrati - glukuronsko kislino, žveplovo kislino, glicin, glutationom. Nastali konjugat je odstranjen iz telesa.

A. MIKROSOMALNA OKSIDACIJA

Mikosomske oksidaze so encimi, ki so v membranah mehani ER, ki delujejo v kombinaciji z dvema zunanjima mitohondrijskima CPE-ji. Encimi, ki katalizirajo redukcijo enega atoma molekule O2 s tvorbo vode in vključitvijo drugega kisikovega atoma v oksidirano snov, imenovane mikrosomalne oksidaze z mešano funkcijo ali mikrosomske monoksigenaze. Oksidacijo monoksigenaze običajno preučujemo z uporabo mikrosomskih pripravkov.

1. Glavni encimi mikrosomalnih elektronskih transportnih verig

Mikrosomski sistem ne vsebuje sestavin proteinov, ki so topni v citosolu, vsi encimi pa so membranski proteini, katerih aktivni centri se nahajajo na citoplazemski površini ER. Sistem vključuje več beljakovin, ki tvorijo elektronske transportne verige (CPE). V ER je dve takšni verigi, prvi je sestavljen iz dveh encimov - NADPH-P450 reduktaze in citokroma P450, drugi vključuje encim NADH-citokrom-b5reduktazni citokrom b5 in drugi encim je stearoyl-CoA desaturase.

Elektronska transportna veriga - NADPH-P450 reduktaza - citokrom P450. V večini primerov je donor elektronov (ē) za to verigo NADPH, oksidiran z NADPH-P450 reduktaze Encim kot protetična skupina vsebuje 2 koencima - flavinaden-nindinukleotid (FAD) in flavin mononukleotid (FMN). Protoni in elektroni z NADPH se zaporedno prenesejo na koencim NADPH-P450 reduktaze. Reciklirani FMN (FMNH2) oksidira s citokromom P450 (glej diagram spodaj).

Cytochrome P450 - hemoprotein, vsebuje protezno skupino hema in ima vezavna mesta za kisik in substrat (ksenobiotike). Ime citokroma P450 kaže, da je največja absorpcija kompleksa citokroma P450 leži v regiji 450 nm.

Oksidirajoči substrat (donor elektronov) za NADH-citokrom b5-reduktaze - NADH (glejte spodnji diagram). Protoni in elektroni iz NADH prenosa v FAD koenzimsko reduktazo, naslednji sprejemnik elektronov je Fe 3+ citokrom b5. Cytochrome b5 v nekaterih primerih je lahko elektron donator (ē) za citokrom P450 ali za stearoyl-CoA desaturazo, ki katalizira nastanek dvojnih vezi v maščobnih kislinah, prenos elektrona v kisik, da se tvori voda (slika 12-2).

NADH-citokrom b5 reduktaza je dvodimenzionalni protein. Globularna citosolna domena veže protetično skupino - koencim FAD in en sam hidrofobni "rep" sider proteina v membrani.

Cytochrome b5 - beljakovin, ki vsebujejo heme, ki ima domeno, ki se nahaja na površini ER membrane, in kratek

Sl. 12-2. Elektronski transportni tokokrogi ER. RH - substrat citokroma P450; puščice kažejo reakcije prenosa elektronov. V enem sistemu NADPH oksidira NADPH citokrom P450-reduktaze, ki nato prenese elektrone v celo družino citokromov P450. Drugi sistem vključuje oksidacijo NADH citokroma b5-reduktaze, elektrone gredo v citokrom b5; zmanjšana oblika citokroma b5 oksidira stearoil CoA desaturazo, ki prenese elektrone na O2.

renny "v lipični dvoslojni spiralni domeni.

NADH-citokrom b5-reduktaze in citokroma b5, ki so "zasidrane" beljakovine, niso strogo določene na določenih odsekih ER membrane in zato lahko spremenijo njihovo lokalizacijo.

2. Delovanje citokroma P450

Znano je, da je molekularni kisik v trojnem stanju inerten in ni sposoben interakcij z organskimi spojinami. Da bi kisik reagiral, ga je treba za zmanjšanje uporabiti v singletu z uporabo encimskih sistemov. Med njimi je monokigenazni sistem, ki vsebuje citokrom P450. Vezava na aktivnem mestu citokroma P450 lipofilna snov RH in molekule kisika povečajo oksidativno aktivnost encima. En atom kisika traja 2 ē in gre v O 2- obliko. Elektronski dajalec je NADPH, ki ga oksidira NADPH-citokrom P450 reduktaze. O 2-interakcije s protoni: O 2- + 2H + → H2Oh, in voda se oblikuje. Drugi atom molekule kisika je vključen v substrat RH, ki tvori hidroksilno skupino snovi R-OH (slika 12-3).

Celotna enačba reakcije hidroksilacije snovi RH z encimi mikrosomalne oksidacije:

RH + O2 + NADPH + H + → ROH + H2O + NADP +.

Podlaga P450 Morda je veliko hidrofobnih snovi obeh eksogenih (zdravil, ksenobiotikov) in endogenih (steroidov, maščobnih kislin itd.) Izvora.

Tako kot rezultat prve faze nevtralizacije, ki vključuje citokrom P450 Obstaja sprememba snovi s tvorbo funkcionalnih skupin, ki povečujejo topnost hidrofobne spojine. Kot posledica modifikacije lahko molekula izgubi svojo biološko aktivnost ali celo tvori bolj aktivno spojino kot snov, iz katere je nastala.

3. Lastnosti mikrosomalnega oksidacijskega sistema

Najpomembnejše lastnosti mikrosomalnih oksidacijskih encimov so: široka specifičnost substrata, ki omogoča nevtralizacijo raznovrstnih snovi po strukturi in regulacijo aktivnosti s pomočjo indukcijskega mehanizma.

Široka specifičnost substrata. Isoforms P450

Do zdaj so opisani približno 150 geni citokroma P.450, kodira različne izoforme encima. Vsaka od izooblik R450

Sl. 12-3. Transport elektronov v oksidaciji monoksigenaze s sodelovanjem P450. Vezava (1) v aktivnem mestu citokroma P450 snov RH aktivira redukcijo železa v heme - prve elektronske spojke (2). Spreminjanje valence železa poveča afiniteto kompleksnega P450-Fe 2+ -RH do molekule kisika (3). Videz na mestu vezave citokroma P450 O molekule2 pospešuje vezavo drugega elektrona in tvorbo kompleksnega P450-Fe2+Oh2 - -RH (4). H naslednja stopnja (5) Fe 2+ se oksidira, drugi elektron pa je pritrjen na molekulo kisika P450-Fe 3+ O2 2-. Zmanjšani atom kisika (O 2-) veže 2 protona in nastane 1 molekula vode. Drugi atom kisika se uporablja za izgradnjo skupine OH (6). Modificirana substanca R-OH je ločena od encima (7).

ima veliko substratov. Ti substrati so lahko endogene lipofilne snovi, katerih sprememba vstopa v pot normalne metabolizme teh spojin in hidrofobnih ksenobiotikov, vključno z zdravili. Določene izoforme citokroma P450 vključeni v presnovo spojin z nizko molekulsko maso, kot sta etanol in aceton.

Urejanje delovanja mikrosomalnega oksidacijskega sistema

Dejavnost mikrosomalnega sistema je urejena na ravni transkripcijskih ali post-transkripcijskih sprememb. Indukcija sinteze omogoča povečanje količine encimov kot odziv na vnos ali tvorbo snovi v telesu, katerih odstranitev ni mogoča brez sodelovanja mikrosomalnega oksidacijskega sistema.

Trenutno je opisanih več kot 250 kemičnih spojin, ki povzročajo mikrosomske encime. Ti induktorji vključujejo barbiturate, policiklične

kaze aromatski ogljikovodiki, alkoholi, ketoni in nekateri steroidi. Kljub raznolikosti kemijske strukture imajo vsi induktorji številne skupne lastnosti; so razvrščeni kot lipofilne spojine in služijo kot substrati za citokrom P450.

B. CONJUGACIJA - DRUGA FAZA SNOVI

Druga faza dekontaminacije je reakcija konjugacije, med katero se v funkcionalne skupine, ki so nastale v prvi fazi, dodajo druge molekule ali skupine endogenega izvora, ki povečujejo hidrofilnost in zmanjšujejo toksičnost ksenobiotikov (tabela 12-2).

1. Udeležba transferaz v konjugacijskih reakcijah

Vsi encimi, ki delujejo v drugi fazi ksenoobiotske razstrupljanja, so razvrščeni kot transferaze. Zanje je značilna široka specifičnost substrata.

Tabela 12-2. Glavni encimi in presnovki, vključeni v konjugacijo

Lokaliziran pretežno v ER iz uridin difosfata (UDP) -glukuroniltransferaze, ostane glukuronska kislina vezan na molekulo snovi, ki nastane med oksidacijo mikrosomov (slika 12-4).

Na splošno je reakcija, ki vključuje UDP-glukuronil transferazo, zabeležena kot sledi:

Citoplazemska sulfotransferaza katalizira reakcijo konjugacije, pri kateri ostane žveplova kislina (-SO3H) iz 3'-fosfoadenozin-5'-fosfosulfata (FAPS) pritrdimo na fenole, alkohole ali aminokisline (slika 12-5).

Reakcija, ki vključuje sulfotransferazo v splošni obliki, je zapisana takole:

Sl. 12-4. Uridinifosfoglukuronska kislina (UDF-C6H9O6).

Encimi sulfotransferaze in UDP-glukuroniltransferaze sodelujejo pri nevtralizaciji ksenobiotikov, inaktivaciji zdravil in endogenih biološko aktivnih spojin.

Posebno mesto med encimi, vključenimi v nevtralizacijo ksenobiotikov, inaktivacijo normalnih metabolitov, zdravil, jemljejo glutation-transferazo (GT). Glutathione transferaze delujejo v vseh tkivih in igrajo pomembno vlogo pri inaktiviranju lastnih metabolitov: nekateri steroidni hormoni, prostaglandini, bilirubin, žolčne kisline in POL-proizvodi.

Znano je, da imajo številne izoforme GT specifične specifičnosti substrata. V celici je HT v glavnem lokaliziran v citosolu, vendar obstajajo različice encimov v jedru in mitohondriji. GT zahteva delovanje glutationa (GSH) (slika 12-6).

Glutation je tripeptid Glu-Cys-Gly (ostanek glutaminske kisline je vezan na cistein s karboksilno skupino radikala).

Sl. 12-5. 3'-fosfoadenozin-5'-fosfosulfat (FAF-SO3H).

Sl. 12-6. Glutation (GSH).

GT imajo široko specifičnost substratov, katerih skupno število presega 3000. GT vezuje zelo veliko hidrofobnih snovi in ​​jih inaktivira, vendar samo tiste, ki imajo polarno skupino, opravijo kemične spremembe, ki vključujejo glutation. To pomeni, da so substrati snovi, ki imajo na eni strani elektrofilno središče (npr. OH-skupino) in na drugi strani hidrofobne cone. Nevtralizacija, t.j. kemična sprememba ksenobiotikov s sodelovanjem GT se lahko izvede na tri različne načine:

• s konjugacijo substrata R z glutationom (GSH):

• kot posledica nukleofilne substitucije:

• zmanjšanje organskih peroksidov v alkohole:

V reakciji: skupina UN - hidroperoksid, GSSG - oksidiran glutation.

Nevtralizacijski sistem, ki vključuje GT in glutation, igra edinstveno vlogo pri oblikovanju odpornosti telesa na številne vplive in je najpomembnejši obrambni mehanizem celice. V času biotransformacije nekaterih ksenobiotikov pod delovanjem HT se tvorijo tioetri (RSG konjugati), ki se nato pretvorijo v merkaptane, med katerimi so najdeni toksični produkti. Vendar konjugati GSH z večino ksenobiotikov so manj reaktivni in bolj hidrofilni kot vhodni materiali, zato so manj strupeni in lažje izločajo iz telesa (slika 12-7).

Sl. 12-7. Nevtralizacija 1-kloro, 2,4-dinitroben-pepela z udeležbo glutationa.

HT s svojimi hidrofobnimi centri lahko nekovalentno vežejo veliko količino lipofilnih spojin (fizično nevtralizacijo), preprečujejo njihov vnos v lipidno plast membran in motnje delovanja celic. Zato se HT včasih imenuje intracelularni albumin.

GT lahko kovalentno veže ksenobiotike, ki so močni elektroliti. Dodajanje takšnih snovi je "samomor" za HT, ampak dodaten zaščitni mehanizem za celico.

Acetiltransferaze katalizirajo konjugacijske reakcije - prenos acetilnega ostanka iz acetil CoA v dušik skupine -SO2NH2, na primer v sestavi sulfonamidov. Membrane in citoplazemske metiltransferaze, ki vključujejo SAM metilat, so skupine -P = O, -NH2 in skupine SH ksenobiotikov.

2. Vloga epoksi kislin pri nastanku diolov

V drugi fazi nevtralizacije (reakcije konjugacije) so vključeni tudi nekateri drugi encimi. Epoksid hidrolaza (epoksidna hidrataza) dodaja vodo benzenu, benziprenovim epoksidom in drugim policikličnim ogljikovodikom, nastalim v prvi fazi nevtralizacije, in jih pretvori v diole (slika 12-8). Epoksidi, nastali z mikrosomalno oksidacijo, so rakotvorni. Imajo visoko kemijsko aktivnost in lahko sodelujejo v reakcijah brezenzimskega alkiliranja DNA, RNA, beljakovin (glejte poglavje 16). Kemične spremembe teh molekul lahko vodijo do preoblikovanja normalne celice v tumorsko celico.

Sl. 12-8. Nevtralizacija benzantracena. E1 - mikrosomski encimski sistem; E2 - epoksidna hidrataza.

B. ZMANJŠANJE AMINO KISLIN V INTESTINI. RAZGRADNJA IN ODSTRANJEVANJE PROIZVODOV ROTACIJE IZ ORGANIZMA

Aminokisline, ki se ne absorbirajo v črevesne celice, mikroflora debelega črevesa uporabljajo kot hranila. Encimi bakterij razgradijo aminokisline in jih spremenijo v amine, fenole, indol, skatol, vodikov sulfid in druge spojine, ki so strupene za telo. Ta proces se včasih imenuje proteinska gniloba v črevesju. Osnova razpada je v dekarboksilaciji in deaminaciji aminokislin.

Formiranje in nevtralizacija n-krezola in fenola

Pod delovanjem bakterijskih encimov lahko aminokislinski tirozin tvori fenol in krezol z uničenjem stranskih verig aminokislin z mikrobi (slika 12-9).

Absorbirani izdelki skozi portalno veno vstopijo v jetra, kjer lahko nevtralizacijo fenola in kresola pride s konjugacijo z ostankom žveplove kisline (FAPS) ali z glukuronsko kislino kot del UDP-glukuronata. Konjugacijske reakcije fenola in krezola z FAPS

katalizira encim sulfotransferazo (slika 12-10).

Konjugiranje glukuronskih kislin s fenolom in kresolom se pojavi z udeležbo encima UDP-glukuroniltransferaze (slika 12-11). Konjugacijski produkti so dobro topni v vodi in se izločajo v urin skozi ledvice. Povečanje števila konjugatov glukuronske kisline s fenolom in krezolom najdemo v urinu s povečanjem produktov razkroja beljakovin v črevesju.

Oblikovanje in nevtralizacija indola in skatola

V črevesju mikroorganizmi tvorijo indol in skatol iz aminokislinskega triptofana. Bakterije uničijo stransko verigo triptofana, tako da ostane struktura obroča nepoškodovana.

Indol nastane z odstranitvijo stranske verige bakterij, po možnosti v obliki serina ali alanina (slika 12-12).

Skatol in indol sta nevtralizirani v jetrih v dveh fazah. Prvič, zaradi mikrosomalne oksidacije pridobijo hidroksilno skupino. Tako indol vstopi v indoksil in nato vstopi v reakcijo konjugacije s FAPS, ki tvori indoksilsulfurno kislino, kalijevo sol

Sl. 12-9. Tirozni katabolizem po bakterijah. E - bakterijski encimi.

Sl. 12-10. Konjugiranje fenola in krezola z FAPS. E-sulfotransferaza.

Sl. 12-11. Sodelovanje UDP-glukuroniltransferaze pri nevtralizaciji kresola in fenola. E - UDF-gluku-roniltransferaza.

Sl. 12-12. Katabolizem triptofana z delovanjem bakterij. E - bakterijski encimi.

ki je prejel ime živali indican

Nevtralizacija benzojske kisline

Sinteza hipurne kisline iz benzojske kisline in glicina se pojavlja pri ljudeh in večini živali, predvsem v jetrih (slika 12-14). Hitrost te reakcije odraža funkcionalno stanje jeter.

V klinični praksi se po vnosu ksenobiotske benzojske kisline (natrijev benzojske kisline) v organizem določi hitrost tvorbe in izločanja hipurne kisline - vzorec Kvik.

G. VEZANJE, PREVOZ IN RAZREžITEV

V krvni plazmi veliko endogenih in eksogenih lipofilnih snovi prevaža albumin in drugi proteini.

Albumin je glavni plazemski protein, ki veže različne hidrofobne snovi. Lahko deluje kot protein za prenos bilirubina, ksenobiotike in zdravilne snovi.

Poleg albumina se lahko ksenobiotiki prevažajo skozi krv v sestavi lipoproteinov, pa tudi v kombinaciji s kislino α1-glikol protein. Značilnost tega glikoproteina

Sl. 12-13. Sodelovanje sulfotransferaze pri nevtralizaciji indola. E-sulfotransferaza.

Sl. 12-14. Oblikovanje hipurske kisline iz benzojske kisline in glicina. E - glicin transferaza.

je, da gre za inducibilen protein, ki sodeluje pri odzivu telesa na spremembe stresa, kot je miokardni infarkt, vnetni procesi; njegova količina v plazmi se poveča skupaj z drugimi beljakovinami. Vezni ksenobiotiki, kisli α1-glikoprotein jih inaktivira in jih prevaža v jetra, kjer se kompleks z beljakom zlomi in tuje snovi nevtralizirajo in odstranijo iz telesa.

Vpliv P-glikoproteina pri eliminaciji ksenobiotikov

Zelo pomemben mehanizem za odstranjevanje hidrofobnih ksenobiotikov iz celice je delovanje P-glikoproteina (transport ATP-ase). P-glikoprotein je fosfoglikoprotein z molekulsko maso 170 kDa, ki je prisoten v plazemski membrani celic številnih tkiv, zlasti ledvic in črevesja. Polipeptidna veriga tega proteina vsebuje 1280 aminokislinskih ostankov, ki tvorijo 12 transmembranskih domen in dva ATP-vezavna središča (slika 12-15).

Običajno je njegova funkcija izločanje klorinskih ionov in hidrofobnih toksičnih spojin iz celic.

Ko v celico vstopi hidrofobna snov (na primer, zdravilo proti raku), se iz nje odstrani z P-glikoproteinom z energijo (Slika 12-16). Zmanjševanje števila zdravil v celici zmanjšuje učinkovitost njegove uporabe pri kemoterapiji raka.

E. INKDIVACIJA ZAŠČITNIH SISTEMOV

Veliko encimov, vključenih v prvo in drugo fazo nevtralizacije, sta inducirani proteini. Tudi v antičnih časih je kralj Mithridates vedel, da če sistematično vzamete majhne odmerke strupa, se lahko izognete akutnemu zastrupitvi. Učinek "Mithridates" temelji na indukciji določenih zaščitnih sistemov (tabela 12-3).

V ER membranah citokroma P450 vsebuje več (20%) kot drugi membranski vezani encimi. Zdravilna učinkovina fenobarbital aktivira sintezo citokroma

Sl. 12-15. Struktura P-glikoproteina. P-glikoprotein je integralni protein, ki ima 12 transmembranskih domen, ki prodrejo v dvosloj iz citoplazemske membrane. N- in C-konca proteina se pretvorijo v citosol. P-glikoproteinski loki na zunanji površini membrane so glikozilirani. Območje med šesto in sedmo domeno ima centre za vezavo ATP in avtofosforilacijo.

Sl. 12-16. Delovanje P-glikoproteina.

Senčen oval je zdravilo proti raku (hidrofobna snov).

R450, UDP-glukuroniltransferaza in epoksidna hidrolaza. Na živalih, ki so injicirali induktor fenobarbitala, se na primer povečuje površina ER membran, ki doseže 90% vseh membranskih struktur celice in posledično poveča število encimov, vključenih v nevtralizacijo ksenobiotikov ali toksičnih snovi endogenega izvora.

Med kemoterapijo malignih procesov se začetna učinkovitost zdravila pogosto zmanjšuje postopoma. Razen tega se razvije večna odpornost, tj. odpornost ne le na to zdravilo, temveč tudi na celo vrsto drugih zdravil. To je zato, ker zdravilo proti raku sproži sintezo P-glikoproteina, glutation-transferaze in glutationa. Uporaba snovi, ki zavirajo ali aktivirajo sintezo P-glikoproteina, kot tudi

encimi sinteze glutationa povečujejo učinkovitost kemoterapije.

Kovine so induktorji sinteze glutationa in nizko molekularnih kovinskih losionovinskih beljakovin, ki imajo SH-skupine, ki jih lahko vezujejo. Posledično se telesna odpornost na strupe in zdravila poveča.

Povečanje količine glutation-transferaze povečuje sposobnost telesa, da se prilagodi naraščajočemu onesnaženosti okolja. Indukcija encima razlaga odsotnost antikancerogenega učinka pri uporabi številnih zdravilnih učinkovin. Poleg tega so induktorji sinteze glutation-transferaze - normalni metaboliti - spolni hormoni, jodotironi in kortizol. Kateholamini preko sistema adenilatnega ciklaza fosforilirajo gluthiotransferazo in povečujejo njegovo aktivnost.

Številne snovi, vključno z zdravili (npr. Težke kovine, polifenoli, S-alkili glutationa, nekateri herbicidi), zavirajo glutation-transferazo.

ii. biotransformacija zdravil

Zdravila, ki vstopajo v telo, so podvržena naslednjim spremembam:

• vezava na beljakovine in transport krvi;

• interakcija s receptorji;

• porazdelitev v tkivih;

• metabolizem in izločanje.

Mehanizem prve stopnje (absorpcija) določajo fizikalno-kemijske lastnosti zdravila. Hidrofobne spojine zlahka prodrejo v membrane z enostavno difuzijo, medtem ko

Tabela 12-3. Indukcija ksenobiotskih zaščitnih sistemov

kot zdravilne snovi, netopne v lipidih, prodirajo membrane s transmembranskim prenosom s sodelovanjem različnih vrst translokacij. Neki netopni veliki delci lahko penetrirajo limfni sistem s pinocitozo.

Naslednje stopnje presnove zdravil v telesu prav tako določajo njegova kemična struktura - hidrofobne molekule se premikajo skozi krv v kombinaciji z albuminom, kiselim α1-glikoprotein ali lipoproteinski sestavek. Odvisno od strukture lahko zdravilna snov iz krvi v celico ali, kot analogi endogenih snovi, veže na receptorje celične membrane.

Učinek na telo večine zdravil se ustavi ob določenem času, ko se jemlje. Prekinitev se lahko pojavi, ker se zdravilo izloči iz telesa bodisi nespremenjeno - to je značilno za hidrofilne spojine ali v obliki produktov njegove kemične spremembe (biotransformacije).

A. NARAVA SPREMEMB MED BIOTRANSFORMACIJO ZDRAVILNIH SNOVI

Biokemične transformacije zdravilnih snovi v človeškem telesu, ki zagotavljajo njihovo inaktivacijo in razstrupljanje, so poseben izraz biotransformacije tujih spojin.

Zaradi biotransformacije zdravilnih snovi se lahko pojavijo:

• inaktivacija zdravilnih učinkovin, t.j. zmanjšanje njihove farmakološke aktivnosti;

• povečana aktivnost drog;

• nastanek toksičnih metabolitov.

Inaktivacija zdravilnih učinkovin

Inaktivacija zdravil, tako kot vsi ksenobiotiki, se pojavlja v dveh fazah. Prva faza je kemična sprememba pod delovanjem encimov monoksigenaznega sistema ER. Na primer, zdravilna snov barbiturat med biotransformacijo pretvorimo v hidroksibarbitrat, ki nato sodeluje v reakciji konjugacije z ostankom glukuronske kisline. Encim glukuroniltransferaza katalizira tvorbo barbituratnega glukuronida in uporablja UDP-glukuronil kot vir glukuronske kisline (slika 12-17).

V prvi fazi nevtralizacije pod delovanjem monoksigenaz oblikujejo reaktivne skupine -OH, -COOH, -NH2, -SH in drugi. Kemične spojine, ki že imajo te skupine, takoj vstopijo v drugo fazo nevtralizacije, reakcijo konjugacije.

Povečana aktivnost drog

Kot primer povečanja aktivnosti snovi v procesu njegovih transformacij v telesu lahko dobimo tvorbo desmetilimin-pramina iz imipramina. Desmetilimipramin ima izrazito sposobnost za ublažitev depresije pri duševnih motnjah (slika 12-18).

Kemične transformacije nekaterih zdravil v telesu povzročajo spremembo v naravi njihove dejavnosti. Na primer, iprazid je antidepresiv, ki se zaradi dealkilacije pretvori v izoniazid, ki ima anti-tuberkulozni učinek (slika 12-19).

Nastajanje toksičnih produktov kot posledica reakcije biotransformacije. V nekaterih primerih lahko kemične transformacije zdravil v telesu povzročijo njihove strupene lastnosti. Torej

Sl. 12-17. Presnova barbituratov v jetrih. E1 - mikrosomalne oksidacijske encime; E2 - glitch-roniltransferaza.

Sl. 12-18. Aktivacija imipramina kot posledica demetilacijske reakcije.

Sl. 12-19. Tvorba izoniazida med dealkilacijo ipraniazida.

Sl. 12-20. Pretvorba fenacetina v strupen proizvod - paraphenetidin.

antipiretični, analgetični, fenetenski antiinflamatorni agent se spremeni v paraphenetidin, kar povzroča hipoksijo zaradi nastanka methemoglobina, neaktivne oblike Hb (slika 12-20).

Reakcije konjugacije

Druga faza inaktivacije je konjugacija (vezava) zdravilnih snovi, ki so imele v prvi fazi kakršnekoli spremembe, pa tudi domače droge. Glicin na karboksilni skupini, glukuronsko kislino ali ostanek žveplove kisline na OH-skupini lahko acetil ostanek na NH dodamo proizvodom, ki jih tvorijo encimi mikrosomalne oksidacije.2-skupina.

Pri preoblikovanju druge faze inaktivacije zdravil nastanejo endogene spojine, ki nastanejo v telesu s porabo energije SAM: (ATP), UDP

glukuronat (UTP), acetil-CoA (ATP) in drugi. Zato lahko rečemo, da reakcije konjugacije vključujejo energijo teh makroergičnih spojin.

Primer reakcije konjugacije je glukuronid hidroksibitrat pod delovanjem glukuroniltransferaze, opisanega prej (glej sliko 12-17). Kot primer O-metiliranja zdravila lahko vzamemo eno od stopenj biotransformacije zdravila metildopa, ki krši nastanek adrenergičnega mediatorja in se uporablja kot antihipertenziv (slika 12-21).

V nespremenjeni obliki se visoke hidrofilne spojine večinoma izločajo. Iz lipofilnih snovi je izjema pri inhalacijski anesteziji, ki večinoma ne vstopa v kemijske reakcije v telesu. Izhajajo iz pljuč v isti obliki, v kateri so bili uvedeni.

Sl. 12-21. Biotransformacija zdravila (metildopa).

B. DEJAVNIKI, KI VPLIVAJO NA AKTIVNOST

BIOTORFIRACIJA ENZEME DROG

Zdravila kot posledica kemičnih sprememb praviloma izgubijo svojo biološko aktivnost. Tako reakcije omejujejo časovne učinke zdravil. Z jetrno patologijo, ki jo spremlja zmanjšanje aktivnosti mikrosomskih encimov, se trajanje delovanja številnih zdravil povečuje.

Nekatera zdravila zmanjšujejo aktivnost monoksigenaznega sistema. Na primer, levomiocetin in butadion zavirajo mikrosomalne oksidacijske encime. Antiholinesterazna sredstva, zaviralci monoaminooksidaze, motijo ​​konjugacijsko fazo, zato podaljšujejo učinke zdravil, ki jih ti encimi inaktivirajo. Poleg tega je hitrost vsake od reakcij biotransformacije zdravila odvisna od genetskih, fizioloških dejavnikov in ekološkega stanja okolja.

Občutljivost zdravila se razlikuje glede na starost. Na primer, pri novorojenčkih se aktivnost presnove zdravil v prvem mesecu življenja močno razlikuje od odraslih. To je posledica neuspeha mnogih encimov v biotransformaciji zdravilnih učinkovin, delovanja ledvic, večje prepustnosti krvno-možganske bariere, hipoplazije centralnega živčnega sistema. Tako so novorojenčki bolj občutljivi na nekatere snovi, ki vplivajo na osrednji živčni sistem (zlasti na morfij). Levomicetin je zelo strupen za njih; to je zato, ker v jetrih

pri novorojencih so encimi, potrebni za njegovo biotransformacijo, neaktivni.

V starosti metabolizem zdravilnih učinkovin poteka manj učinkovito: funkcijska aktivnost jeter se zmanjša, stopnja izločanja zdravil pri ledvicah je motena. Na splošno se poveča občutljivost za večino zdravil v starosti, zato je treba njihov odmerek zmanjšati.

Posamezne razlike v presnovi številnih zdravil in v odzivih na zdravila so razložene z genetskim polimorfizmom, t.j. obstoj nekaterih encimov biotransformacije v populaciji izoform.

V nekaterih primerih je lahko preobčutljivost za zdravila odvisna od dednega pomanjkanja nekaterih encimov, ki so vključeni v kemično modifikacijo. Na primer, z genetsko pomanjkanjem holinesteraze v krvni plazmi se trajanje delovanja mišičnega relaksanta ditilina močno povečuje in lahko doseže 6-8 ur ali več (pri normalnih pogojih je ditilin učinkovit 5-7 minut). Znano je, da se stopnja acetilacije anti-tuberkuloznega zdravila izoniazid zelo spreminja. Obstajajo osebe s hitrim in počasnim presnovnim delovanjem. Menimo, da je pri posameznikih s počasno inaktivacijo izoniazida motena struktura proteinov, ki uravnavajo sintezo encima acetiltransferaze, kar zagotavlja konjugacijo izoniazida z acetilnim ostankom.

Okoljski dejavniki

Znaten vpliv na metabolizem zdravil v telesu ima

dejavniki okolja, kot so ionizirajoče sevanje, temperatura, sestava živil in zlasti različne kemikalije (ksenobiotiki), vključno z zdravilnimi snovmi.

III. METABOLIZEM ETHANOLA V ŽIVI

Katabolizem etilnega alkohola se izvaja predvsem v jetrih. Od 75% do 98% etanola, vnesenega v telo, se tukaj oksidira.

Oksidacija alkohola je kompleksen biokemični proces, v katerem sodelujejo glavni metabolni procesi celice. Pretvorba etanola v jetra poteka na tri načine s tvorbo toksičnega metabolita - acetaldehida (slika 12-22).

A. Oksidacija etanola, ki jo povzroča NAD-odvisna alkoholildhidrogenaza

Glavno vlogo v metabolizmu etanola igra cink-vsebujoči NAD + -dependent encim - alkohol dehidrogenaza, ki je lokaliziran predvsem v citosolu in jetrnih mitohondrijih (95%). Med reakcijo pride do dehidrogenacije etanola, nastane acetaldehid in zmanjšan koencim NADH. Alkohol dehidrogenaza katalizira reverzibilno reakcijo, katere smer je odvisna od koncentracije acetaldehida in razmerja NADH / NAD + v celici.

Encim alkohol dehidrogenaza je dimer, ki ga sestavljajo enake ali podobne polipeptidne verige primarne strukture, kodirane z aleli enega gena. Obstajajo 3 izooblike alkoholne dehidrogenaze (ADH): ADH1, ADH2, ADH3, ki se razlikujejo v strukturi protomerov, lokalizacije in aktivnosti. Za Evropejce je značilna prisotnost izooblik ADH.1 in ADH3. Izolacija ADH prevladuje v nekaterih vzhodnih državah.2, za katere je značilna visoka aktivnost, je to morda razlog za njihovo povečano občutljivost na alkohol. Pri kroničnem alkoholizmu se količina encima v jetrih ne poveča, t.j. to ni indukcijski encim.

B. OKSIDACIJA ETANOLA Z UDELEŽBO CITOKRUMA450-DEPENDERATIVNI SISTEM ETANESULTIBORNEGA SISTEMA, KI SO NA VOLJO NA MIKROSOMALAH

Cytochrome P450-Odvisna mikrosomna ekolokislyayuschaya sistem (MEOS) je lokalizirana v membrani gladkega ER hepatocitov. MEOS igra zanemarljivo vlogo pri metabolizmu majhnih količin alkohola, vendar ga inducirajo etanol, drugi alkoholi in zdravila, kot so barbiturati, in postane bistven pri zlorabi teh snovi. Ta način oksidacije etanola se pojavi z udeležbo ene od izoform R450 - izoencim P450 II E1. Pri kroničnem alkoholizmu se oksidacija etanola pospeši za 50-70% zaradi hipertrofije ER in indukcije citokroma P450 II E1.

Sl. 12-22. Presnova etanola. 1 - oksidacija etanola z NAD + -dependent alkohol dehidrogenazo (ADH); 9 - MEOS - mikrosomski etanol-oksidacijski sistem; 3 - oksidacija etanola s katalazo.

Poleg glavne reakcije, citokrom P450 katalizira nastanek reaktivnih vrst kisika (O2 -, H2Oh2), ki spodbujajo FLOOR v jetrih in drugih organih (glejte poglavje 8).

v oksidacija etanola s katalazo

Manjšo vlogo pri oksidaciji etanola igra katalaza, ki se nahaja v peroksisomih citoplazme in mitohondrijev jetrnih celic. Ta encim razgradi približno 2% etanola, hkrati pa uporablja vodikov peroksid.

metabolizem in toksičnost acetaldehida

Acetaldehid, ki je nastal iz etanola, se oksidira v ocetno kislino z dvema encima: FAD-odvisna aldehid oksidaza in NAD + odvisna acetaldehid dehidrogenaza (AHD).

Povečanje koncentracije acetaldehida v celici povzroča indukcijo encima aldehid oksidaze. Med reakcijo nastanejo ocetna kislina, vodikov peroksid in druge aktivne oblike kisika, kar vodi k aktiviranju

Drugi encim, acetaldehid dehidrogenaza (AHD), oksidira substrat s sodelovanjem koencima NAD +.

Ocetna kislina, dobljena med reakcijo, se aktivira z delovanjem encima acetil CoA sintetaze. Reakcija poteka z uporabo molekul koencima A in ATP. Nastali acetil CoA, odvisno od razmerja med ATP / ADP in koncentracijo oksa-loacetata v mitohondriji hepatocitov, lahko "zapali" v ciklusu TCA, pojdite na sintezo maščobnih kislin ali ketonskih teles.

V različnih tkivih človeškega telesa so polimorfne variante AHD. Zanje je značilna široka specifičnost substrata, različna porazdelitev preko celic tkiv (ledvic, epitelija, sluznice

želodec in črevesje) in v celičnih oddelkih. Na primer, izoforma AHD, lokalizirana v mitohondriji hepatocitov, ima višjo afiniteto za acetaldehid kot citosolno obliko encima.

Encimi, vključeni v oksidacijo etanol-alkohol dehidrogenaze in AHD, so porazdeljeni različno: v citosolu 80% / 20% in mitohondriji 20% / 80%. Ob prejemu velikih odmerkov alkohola (več kot 2 g / kg) zaradi različnih stopenj oksidacije etanola in acetaldehida v citosolu koncentracija slednjih močno narašča. Acetaldehid je zelo reaktivna spojina; lahko ne-encimsko acetilat SH-, NH2-skupine proteinov in drugih spojin v celici ter zmanjšujejo njihove funkcije. V modificiranih (acetiliranih) beljakovinah lahko pride do navzkrižnih povezav, ki niso značilne za izvorno strukturo (na primer v ekstracelularnih matričnih proteinah, elastinu in kolagenu, nekaterih kromatinskih proteinov in lipoproteinov, ki se tvorijo v jetrih). Acetilacija jedrskih, citoplazemskih encimov in strukturnih proteinov povzroči zmanjšanje sinteze beljakovin, ki jih izvaža jetra v krvi, kot je albumin, ki pri ohranjanju nosu koloidnega osmotskega pritiska sodeluje tudi pri prevozu številnih hidrofobnih snovi v krvi (glejte poglavje 14). Motnje albumin v kombinaciji z škodljivim učinkom acetaldehida na membrano spremlja vstop v celice gradienta koncentracije natrijevih ionov in vode, osmotskega otekanja teh celic in kršitve njihovih funkcij.

Aktivna oksidacija etanola in acetaldehida vodi v povečanje razmerja NADH / NAD +, kar zmanjšuje aktivnost NAD + odvisnih encimov v citosolu in manj pomembno pri mitohondrijih.

Ravnotežje naslednje reakcije se premakne v desno:

Dihidroksiaceton fosfat + NADH + H + ↔ glicerol-3-fosfat + NAD +,

Piruvat + NADH + H + ↔ Laktat + NAD +.

Obnova dihidroksiaceton fosfata, vmesnega metabolita glikolize in glukoneogeneze, povzroči znižanje stopnje

glukoneogeneza. Tvorba glicerol-3-fosfata povečuje verjetnost sinteze maščob v jetrih. Povečanje koncentracije NADH v primerjavi z NAD + (NADH> NAD +) upočasni reakcijo oksidacije laktata, poveča razmerje med laktatom in piruvatom ter dodatno zmanjša hitrost glukoneogeneze (glejte poglavje 7). V krvi se poveča koncentracija laktata, vodi do hiperlaktacidemije in laktacidoze.

NADH oksidira dihalni verižni encim NADH-dehidrogenaza. Pojav transmembranskega električnega potenciala na notranjo mitohondrijsko membrano ne vodi do sinteze ATP v celoti. To preprečimo z motnjo strukture mitohondrijske notranje membrane, ki jo povzroča membranotropno delovanje etilnega alkohola.

in škodljiv učinek acetaldehida na membrano.

Lahko rečemo, da acetaldehid posredno aktivira POL, ker s povezavo SH skupin glutationa zmanjša količino aktivnega (zmanjšanega) glutationa v celici, ki je potrebna za delovanje encima glutation peroksidaze (glejte poglavje 8), ki sodeluje pri katabolizmu H2Oh2. Zbiranje prostih radikalov vodi k aktiviranju lipidnih peroksidacijskih membran in motnje strukture lipidnega dvosloja.

V začetnih stopnjah alkoholizma je oksidacija acetil CoA v ciklusu TCA glavni vir energije za celico. Presežek acetil CoA v citratu zapusti mitohondrije, sinteza maščobnih kislin pa se začne v citoplazmi. Ta postopek poleg ATP zahteva sodelovanje NADPH,

Slika 12-23. Učinki etanola v jetrih. 1 → 2 → 3 - oksidacija etanola v acetat in njegova pretvorba v acetil CoA

(1 - reakcija katalizira alkohol dehidrogenaza, 2 - reakcija katalizira AHD). Hitrost tvorbe acetaldehida (1) pogosto pri sprejemanju velike količine alkohola višja od hitrosti njegove oksidacije (9), zato se acetaldehid nabira in vpliva na sintezo proteinov (4), ki jo zavira in tudi zmanjša koncentracijo redukcijskega glutationa (5) kaj je aktivirano FLOOR. Hitrost glukoneogeneze (6) se zmanjša, saj visoka koncentracija NADH, ki nastane pri reakcijah oksidacije etanola (1, 9), zavira glukoneogenezo (6). Laktat se sprosti v krvni obtok (7) in se razvije laktacidoza. Povečanje koncentracije NADH upočasni hitrosti TCA; acetil CoA se kopiči, sinteza ketonskih teles je aktivirana (ketoza) (8). Oksidacija maščobnih kislin se prav tako upočasni (9), poveča sintezo maščob (10), kar vodi do debelosti jeter in hipertriacilgliceremije.

ki nastane med oksidacijo glukoze v ciklu pentoze fosfata. Maščobne kisline in glicerol-3-fosfat tvorijo TAG-ji, ki se izločajo v kri, kot del LDLP. Povečana proizvodnja LPOPP v jetrih vodi v hipertriakilikolemijo. Pri kroničnem alkoholizmu zmanjšanje sinteze fosfolipidov in beljakovin v jetrih, vključno s apoproteini, ki sodelujejo pri nastanku LDONP, povzroča intracelularno kopičenje TAG in debelost jeter.

Vendar pa v obdobju akutne alkoholne zastrupitve kljub veliki količini acetil-CoA pomanjkanje oksalo-acetata zmanjša stopnjo nastajanja citratov. V teh pogojih presežek acetil CoA gre v sintezo ketonskih teles, ki gredo v kri. Povečanje koncentracije laktata, acetocetne kisline in β-hidroksibutira v krvi povzroča metabolno acidozo med alkoholno zastrupitvijo.

Kot smo že omenili, nastajanje acetaldehida iz etanola poteka pod vplivom alkoholne dehidrogenaze. Zato s povečanjem koncentracije acetaldehida in NADH v jetrnih celicah nastane smer reakcije - etanol. Etanol je membranotropna spojina, se raztopi v lipidnem dvosloju membran in moti njihove funkcije. To negativno vpliva na transmembranski transport snovi, medcelične kontakte, interakcije celičnih receptorjev s signalnimi molekulami. Etanol lahko skozi membrano preide v zunajcelični prostor in kri, nato pa v katero koli celico telesa.

učinek etanola in acetaldehida na presnovo ksenobiotikov in zdravil v jetrih

Narava vpliva etanola na presnovo ksenobiotikov in zdravil je odvisna od stopnje alkoholne bolezni: začetne stopnje alkoholizma, kroničnega alkoholizma ali akutne oblike alkoholne zastrupitve.

Mikrosomski etanol-oksidacijski sistem (MEOS) skupaj z metabolizmom etanola je vključen v razstrupljanje ksenobiotikov in zdravil. Na začetni stopnji alkoholne bolezni biotransformacija zdravil poteka bolj aktivno zaradi indukcije encimov sistema. To pojasnjuje pojav drog "odpor". Vendar pri akutni zastrupitvi z etanolom zavirajo biotransformacijo zdravil. Ethanol tekmuje s ksenobiotiki za vezavo na citokrom P450 II E1, kar povzroča preobčutljivost (zdravilo "nestabilnost") nekaterim zdravilom, vzetim hkrati z njim.

Poleg tega pri ljudeh s kroničnim alkoholizmom opazimo selektivno indukcijo P izoforme.450 II E1 in konkurenčna inhibicija sinteze drugih izoform, ki so vključene v presnovo ksenobiotikov in zdravil. Zloraba alkohola povzroča tudi sintezo glukuronil transferaze, vendar se tvorba UDP-glukuronata zmanjša.

Alkohol dehidrogenaza ima široko specifičnost substrata in lahko oksidira različne alkohole, vključno z metaboliti srčnih glikozidov - digitoksina, digoksina in gitoksina. Konkurenca etanola s srčnimi glikozidi za aktivno središče alkohola in hidrogenaze vodi v zmanjšanje stopnje biotransformacije te skupine zdravil in povečuje tveganje za njihov neželeni učinek pri posameznikih, ki jemljejo velike odmerke alkohola.

Povečanje koncentracije acetaldehida povzroča številne motnje v strukturi proteinov (acetilacija), membranah (POL), modifikaciji glutationa, ki je potrebna za enega najpomembnejših encimov za razstrupljanje ksenobiotikov - glutation-transferazo in encimsko antioksidativno zaščito glutation-peroksidaze. Tako predstavljeni podatki kažejo, da je poškodbe alkoholnih jeter skupaj s kršitvijo najpomembnejše funkcije tega telesa - razstrupljanja.


Več Člankov O Jetrih

Diet

Priprave na žolčne diskinezije: učinkovita sredstva

Diskinezija žolčnega trakta je kršitev motorične funkcije žolčnika in njegovih kanalov ter se šteje kot zelo neškodljiva bolezen, povzroča veliko neugodnih simptomov pri otrocih in odraslih.
Diet

Krvni test za teste delovanja jeter: dekodiranje in kazalniki stopnje

Pri patologijah jeter je eden od ključnih diagnostičnih postopkov preučevanje venske krvi.Jetrni testi se izvajajo za oceno delovanja telesa in za ugotavljanje narave patološkega procesa.