Материалы для подготовки к практическим занятиям по биохимии для медико_профилактического факультета (стр. 16 )

Этанол при отравлениях метанолом или двухатомными спиртами конкурентно быстро взаимодействует с алкогольдегидрогеназой и препятствует участию этого фермента в образовании токсичных метаболитов метанола (муравьиной кислоты и формальдегида) и этиленгликоля (гликолевой, глиоксиловой и щавелевой кислот).

Гепатотоксичность.

Гепатотоксичность - это действие токсикантов на организм, при котором происходят структурные и/или функциональные нарушения печени. Большому числу соединений различной химической природы свойственна гепатотоксичность (таблица 37).

Таблица 37. Гепатотоксиканты

Группа токсикантов	Токсиканты
Промышленные токсиканты	Алифатический и ароматические углеводороды, галогеноводороды, фенол и его производные, спирты, простые эфиры и эпоксисоединения: карбоновые кислоты, их ангидриды и сложные эфиры, цианиды и нитрилы: ацетонитрил, акрилонитрил, лифатические амины, ароматические амины, нитропроизводные, азотсодержащие соединения различных классов органических веществ, неметаллы: бор, фосфор, мышьяк, селен, галогены, бериллий, висмут, кадмий, хром, медь, германий, железо, никель, таллий, олово и др., пестициды: дипиридилы (паракват, дикват), ДДТ и др., соединения различной природы: фосфин, β-пропиолактон, сероуглерод, диметилсульфат, меркаптаны, тетарметилтиурам дисульфид
Природные токсины	Афлатоксины, охратоксины, рубратоксины, аманитин, фаллоидин и др. Бактериальные токсины: экзотокины группы клостридиум, гемолитического стрептококка, этионины и др.
Лекарственные средства	Анальгетики и несетроидные противовоспалительные средства, анестетики, антибактериальные средства, антибиотики, антиконвульсанты, сердечно-сосудистые средства, противовирусные средства, противоопухолевые препараты, противотуберкулезные средства, психотропные препараты.

Печень - основной орган, ответственный за биотрансформацию абсорбированных во внутреннюю среду ксенобиотиков. Типы поражения печени зависят от природы химического вещества и продолжительности действия. Основные мишени гепатотоксикантов представлены в таблице 38.

Таблица 38. Основные мишени гепатотоксикантов

Мишени гепатоксикантов	Токсиканты	Характер повреждений	Примечание
Митохондрии	Тетрахлорид углерода, кокаин, дихлорэтилен, этионин, гидразин, фосфор и др.	Повержденная (искривленная или разорванная) митохондрия теряет способность регулировать водно-солевой баланс	Эти органеллы важны для энергетического метаболизма и синтеза АТФ. Они поддерживают гомеостаз кальция в клетке
Плазматическая мембрана	Ацетаминофен, этанол, соединения ртути, фаллоидин и др.	Ионный баланс нарушается из-за повреждения ионных насосов плазматической мембраны или из-за потери целостности мембраны	Плазматическая мембрана окружает гепатоциты и важна для поддержания ионного баланса между цитоплазмой и внешней средой
Эндоплазма-тический ретикулум	Ацетаминофен, бромбензол, нитрохлорметан, кокаин и др.	Пролиферация	Участвует в синтезе протеинов и фосфолипидов. Локализация энзимов биотрансформации (например, цитохром Р-450)
Ядро	Афлатоксин В, бериллий, этионин, галактосанин, нитросалин и др.	Повреждения ДНК	Морфологическое повреждение ядра проявляется альтерацией в оболочке ядра, хроматиновой структуре и расположении ядрышка

Основными этапами некроза являются повреждение плазматической мембраны, набухание митохондрий и всей клетки, потеря внутриклеточных компонентов, дезинтеграция ядра с последующим фагоцитозом погибших гепатоцитов. Непосредственной причиной некроза являются окислительный стресс и перекисное окисление липидов, образование аддуктов ксенобиотиков с биологически важными макромолекулами, повреждение митохондрий, разрушение цитоскелета, массивный выход кальция и другие факторы. Апоптоз запускается через специальные «рецепторы смерти» на поверхности клетки или нерецепторным путем, что ведет к активации регуляторных белков, которые останавливают митотическую активность клетки, вызывают фрагментацию ДНК (эндонуклеазы), деградацию жизненно важных белков (каскад протеолитических ферментов, каспаз), нарушают связь клетки с внеклеточным матриксом и т. д. Ранним проявлением апоптоза являются падение электрохимического потенциала митохондриальной мембраны и повышение продукции активных форм кислорода (АФК). Гепатотоксиканты вызывают гибель клеток по механизму как некроза, так и апоптоза.

Процессы биотрансформации многочисленных ксенобиотиков катализируются ограниченным числом ферментов. Строение ферментов, катализирующих процессы биотрансформации в организме человека, имеет заметные индивидуальные различия. Это в свою очередь приводит к различиям в скорости биотрансформации ксенобиотиков у разных людей.

Биотрансформация токсикантов состоит из двух фаз, каждая выполняет свои функции, а в итоге липофильный ксенобиотик превращается в водорастворимую форму, выводимую из организма.

I фаза - модификация молекулы токсиканта, создающая или освобождающая функциональные группы (например, -ОН, - NH2, - SH и др.) и осуществляемая различными ферментными системами, локализованными в большей степени в клетках печени II фаза - конъюгация, или синтетические реакции токсикантов и/или их метаболитов с эндогенными веществами, в результате которых образуются конъюгаты - гидрофильные соединения.

Метаболиты как I фазы (нередко более токсичные, чем введенный ксенобиотик), так и II фазы из печени поступают в кровь, распределяются по органам и тканям, ферментативная активность которых значительно ниже, а также реабсорбируются печенью для последующей экскреции с желчью.

Поскольку почки, легкие, кишечник, селезенка, мышечная ткань, плацента, мозг, кровь содержат ферментные системы I и II фазы биотрансформации, то они, хотя и менее интенсивно, чем печень, но также участвуют в этом процессе.

Многие реакции биотрансформации являются НАДФ+ / НАДФН или НАД+ / НАДН-зависимыми (таблица 39).

Таблица 39. Ферменты I фазы биотрансформации

Окисление токсикантов
Оксидазы смешанной функции (микросомальное НАДФ/НАДФН-зависимое окисление)	Гидропероксидазы	Дегидрогеназы (НАД+/НАДН-зависимое окисление)	Флавопротеин-редуктазы
Семейство цитохрома Р450 участвует в следующих процессах окисления: гидроксилировании ароматических и алифатических углеводородов эпоксилировании двой связи окислении и деалкилировании гетероатомов (О-,S-,N-,Si-) N-гидроксилирова-нии дегидрировании разрыве сложноэфирной связи с последующим окислении окислительном переносе групп Флавинсодержащие монооксигеназы (ФМО) окисление гетероатомов (S-,N,-Р-) преимущественно в гетероциклах, аридаминах, гидразинах, тиокарбамидах Дегидродиолде-гидрогеназа из семейства альдо-кето-редуктаз участвует в окислении полициклических ароматических углеводородов	Сопряженные процессы, протекающие при восстановлении Н2О2 и его производных (соокисление), часто приводят к токсикации ксенобиотиков (особенно в тканях с низким содержанием цитохрома Р450) Пероксидаза-простагландин-Н-синтетаза активирует 2 процесса: образование гидроперекисей жирных кислот (простагландинов) из арахидоновой кислоты с помощью циклооксигеназы и дальнейшее их восстановление до спиртов. При этом окисляются другие субстраты (в том числе ксенобиотики) – соокисление токсикантов Амины или фенолы окисляются с образованием свободных радикалов, способных к реакции с основаниями нуклеотидов	Алкогольдегидрогеназа (АДГ) – цитозольный фермент, локализующийся в печени (макисмальное содержание), почках, легких, слизистой оболочке желудка, имеет несколько видов 1. Класс I АДГ-изоферментов (α-АДГ, β-АДГ, γ-АДГ) участвует в окислении этанола, других алифатических спиртов с числом атомов углерода <5 2. Класс II АДГ (π-АДГ) участвует в окислении ароматических и алифатических спиртов 3. Класс I АДГ (γ-АДГ) в окислении алифатических с длинной углеводородной цепью и ароматических спиртов 4. Класс I АДГ (μ-АДГ, σ-АДГ) участвует в окислении ретинола Альдегиддегидрогеназа (АЛДГ) участвует в НАД/НАДН-зависимом оксилении альдегидов до карбоновых кислот (см. гл.8.) АЛДГ также имеетэстеразную активность	Участвуют в окислении хинонов, нитропроизводных ароматических углеводородов, бипиридинов и других токсикантов с образованием супероксид-анион-радикала и других АФК Молибденовые гидроксилазы (ксантиноксидаза, альдегидоксидаза, сульфитоксидаза) – флавопротеины Моноамионоксидаза с коферментом флавинаденинди-нуклеотидом локализована в ткани мозга, во внешней мембране митохондрий клеток печени, почек, кишечника и тромбоцитах. Она участвует в дезаминировании дофамина, норадреналина, серотонина, ГАМК с образованием альдегидов
Восстановление токсикантов с участием коферментов НАД+/НАДН, НАДФ+/НАДФН, ФАД/ФАДН2
Цитохром Р450 и НАДФН-хиноноксидоредуктаза, нитрозоредуктазы, азоредуктазы участвуют в восстановлении азо-и нитросоединений под воздействием кишечной флоры в анаэробных условиях	Глутатион-редуктаза, глутатион-S-трансфераза участвуют в восстановлении дисульфидов глутатионом	Карбонильные редуктазы и АДГ катализируют восстановление ряда альдегидов и кетонов	Дегалогеназы контролируют восстановительное дегалогенирование алифитических и ароматических углеводородов
Гидролитические реакции
В тканях и жидкостях организма содержатся низкоспецифичные эстеразы, гидролизующие эфиры токсикантов разного строения с изменением их биологической активности
Карбоксилэстеразы, арилдиалкилфосфатаза участвуют в расщеплении эфирной и амилной связей в молекулах токсикантов, производных карбоновых кислот (эфиров, тиоэфиров, амидов ангидридов, хлорангидридов)	Ацетилхолин и псевдохолин-эстераза	Эпоксигидролаза катализирует превращение эпоксидов (например, ПАУ)в транслигидродиолы (без участия кофакторов), являющиеся субстратом Р450	Флюорогидролаза активирует отщепление от атома фосфора в высокотоксичных ФОС фторид-ионы, что резко снижает токсичность ксенобиотика. Соли ртути и меди значительно снижают активность фермента

П р и м е ч а н и е. АФК - активные формы кислорода; ПАУ - полициклические ароматические углеводороды; ФОС - фосфороорганические соединения.