Фазы детоксикации ксенобиотиков. Система мик­росомального окисления. Понятие о метаб-кой активации. Индукторы и ингибиторы микросомального окисления

Подавляющая часть загрязнителей — не растворимые в воде гидрофобные соединения концентрируются в жировой ткани или мембранах. Дальнейший метаболизм ксенобиотиков затрудните­лен, так как значительная часть реакций в клетке протекает в водной фазе. Трудность состоит и в транспортировке (кровь-водная среда).фазы детоксикации:

• химическую модификацию, придание токсическим со­единениям гидрофильных свойств, которые облегчают их солю­билизацию, т.е. растворение. Это происходит путем образования или введения в состав молекул групп ОН, NH2 и др.;

• ковалентную конъюгацию, ведущую к образованию транспортных, форм ксенобиотиков и способствующую их выве­дению из организма.

Другой механизм экскреции ксенобиотиков-выведения из клетки с помощью Р-гликопротеинов или с помощью резистент­ных белков с низкой специфичностью. Дальнейшая судьба экс­кретируемых ксенобиотиков состоит в связывании их с альбуми­ном плазмы крови или лигандом, которые уменьшают их токсич­ность. Все эти процессы требуют расхода энергии в виде НАДФН или АТФ.

Главная роль в хим.модифик. принадлежит микросомам. В мембранах ЭПР локализована система монооксигеназного окис­ления, обладающая низкой специфичностью. в 1950 г. в клетках печени, основной компонент - цитохром Р-450.

В микросомах проходит метаболизм гидрофобных ядов, ле­карств, канцерогеных веществ, стероидных гормонов, липидов. Полиспецифичность микросомного окисления объясняется свой­ствами цит. Р-450, функционирующего в виде различных изо­форм. Изоформы цит. Р-450 - гемопротеины. Они имеют общее строение активного центра, содержащего гемовое железо

Окисление гидрофобных субстратов в микросомах идет по трем основным путям:

• включение атома кислорода в связь между атомом водорода и к.-л. другим атомом молекулы-субстрата (гидроксилир-е)

• добавление атома кислорода в пи-связь (эпоксидирование),

• присоединение атома кислорода к молекуле (окисление).

Наиболее типичная ферментативная активность микро-со­мной системы — окисление липофильных субстратов, осуществ­ляемое с помощью активации молекулярного кислорода (моно­оксигеназные реации):

Необходимые кофакторы микросомного окисления — вос­становленные нуклеотиды (НАДФН и НАДН), которые взаимо­действуют с цит. Р-450 через флавопротеин-НАДФН-цитохром Р-450-редуктазу. Некоторые разновидности цит. Р-450 локализу­ются в митохондриальной мембране.

Показано, что цит. Р-450 кодируется семейством «суперге­нов», которое составляет по крайней мере 50 генов, организо­ванных в несколько мультигенных семейств. Номенклатура ге­нов осуществляется следующим образом:

• общее название гена - СYР;

• имя - арабские или римские цифры от 1 до 28;

• подимя - латинские буквы (А - 2);

• индивидуальный номер - арабские цифры.

Гены СYРI несут информацию о ферментах, участвующих в обезвреживании ароматических углеводородов Высокая актив­ность СYР1А2 в организме появляется в ответ на курение и свя­зана с увеличенным риском заболевания раком толстого кишеч­ника. CYPII участвуют в метаболизме некоторых лекарственных соединений, CYPIII — в метаболизме стероидов.

Некоторые группы изоформ цит. Р-450, способны метаболи­зировать почти все липофильные искусственно синтезированные соединения: лекарства, пестициды и гербициды... изоформы цит. Р-450 могут синтезироваться после проникновения в орга­низм новых низкомолекулярных соединений подобно Ат.

Домен ДНК, участвующий в индукционном ответе на попа­дание в организм ароматических углеводородов, - Ah-домен (англ. Aromatic hydrocarbons).

В цитоплазме ксенобиотик присоединяется к белковому комплексу,(Ah-рецептор- состоит из собственно рецептора AHR, белков теплового щока HSP и белка AIP. Группа сопутствующих протеинов предназначена для правильного ориентирования и стабилизации рецептора. Связывание сопровождается отщепле­нием HSP- и AIP-рецептора. Облегченный комплекс транспорти­руется в ядро, где формирует гетеродимер с белком - ядерным проводником ARNT (AHR Nuclear Translocator). Сформированный димер присоединяется к CYP-гену ДНК и активирует транскрип­цию мРНК, кодирующую аминокислотную последовательность цит. Р-450, который и запускает процесс гидроксилирования ксенобиотика.

Увеличение активности изоформ цит. Р-450, участвующих в метаболизме гормонов, происходит в ответ на изменение гор­монального статуса организма и существенно зависит от пола, возраста, периода репродуктивной активности животного

Ингибиторы метаболизма ксенобиотиков в системе моноок­сигеназ —соединений, имеющих в своей структуре молекулу имидазольного кольца. Некоторые химические агенты (амфета­мины, антибиотик олеандомицин) в результате метаболической активации способны жестко связывать цит. Р-450, полностью ингибируя его активность.Ингибиторами являются угарный газ, соли тяжелых металлов (Со, Сd, РЬ), хлороформ.

Индукторы монооксигеназной реакции - это фенобарбитал, кордиамин и полихлорированные бифенилы.

Цит. Р-450 - ключевой фермент в элиминации, детоксикации и метаболической активации экзогенных субстратов.

• Элиминация. Окисление приводит к увеличению гидро­фильности чужеродных соединений. Это способствует их выве­дению или ускоряет реакции последующей детоксикации

• Детоксикация.потеря молекулой ее биологической актив­ности, токсичности.

• Метаболическая активация. продукт монооксигеназной реакции становится более активным соединением, чем моле­кула, из которой он образовался.

образование из бенз[а]пирена окисленных производных связываться с ДНК, вызывая мутагенез и канцерогенез

эстрогены могут быть метаболизированы цитохромом Р-450 путем образования 2-гидрокси-эстрона(снижает действие эстро­гена и уменьшают риск рака молоч.ж-ы-избыточный вес подав­ляет, активная физическая деят. стимулирует) или 16-гидро­ксиэстрона(усиливает действие эстрогена и ув-т риск рака мо­лочной железы- ускоряется жирной пищей)

катаболизм лекарственного препарата местранола. Само ле­карство имеет слабое сродство к эстрогеновым рецепторам. В процессе обезвреживания, т.е. деметилирования, оно превра­щается в этинилэстрадиол. резко увеличивается сродство к ре­цепторам, что позволяет активно вмешиваться в функц-ние эн­докринной системы.