Реакции метаболического окисления органических ксенобиотиков, основные типы и ферменты.

Реакции окисления:

1) окисление спиртов и альдегидов;

2) окисление аминов. Например, реакция диэтиламина с нитритом в кислой среде желудка, в результате которой образуется канцероген – диэтилнитрозамин:

Другой пример – реакция окисления симазина с образованием канцерогенного продукта:

Нитрит натрия ранее широко использовался в качестве консервирующей добавки к пищевым продуктам;

3) окисление ароматических аминов. Эти вещества подвергаются N-гидроксилированию, что может приводить к появлению канцерогенных продуктов:

4) окисление ароматических алкилзамещенных соединений. Они обычно расщепляются между атомами C1 и С2 боковой цепи с образованием соответствующей ароматической кислоты:

Эти реакции происходят с участием микроорганизмов, а также в растениях. У различных видов микроорганизмов удалось установить многочисленные реакции разрыва бензольного кольца. Обычно такие процессы весьма избирательны, поэтому универсальность почвенной экосистемы в превращениях различных классов соединений определяется разнообразием популяций микроорганизмов в почве;

5) гидроксилирование кольцевых систем. Алициклические кольцевые структуры гидроксилируются легче, чем ароматические. Это одна из причин высокой токсичности бензола, поскольку он тяжело окисляется до фенола. Большое значение имеет положение в ароматическом кольце неуглеродного заместителя.

Ароматическое гидроксилирование:

Алифатическое гидроксилирование: RCH₃→RCH₂OH;

6) ароматизация алициклических соединений происходит в случае окисления циклогексанкарбоновых кислот с четным числом СН₂-групп в боковой цепи) с участием мито­хондрий. Конечный продукт – бензойная кислота.

7) реакция эпоксидации. При реакциях окисления с участием фермента эпоксидазы образуется эпоксидное кольцо:

Например, в результате окисления (эпоксидации) пестицида альдрина получается токсический эпоксид дильдрин. Эпоксиды высокотоксичны и обладают мутагенными и канцерогенными свойствами. Эпоксидации подвергаются многие ароматические соединения;

8) окисление или окислительное замещение органической серы. Гетероциклическая сера обычно окисляется в сульфоксиды или дисульфоны. Сера в алифатических комбинациях или ароматических боковых цепях иногда замещается кислородом. Например, инсектицид паратион (тиофос) метаболизируется микросомальными ферментами (а также в почве) в параоксон, который также обладает инсектицидными свойствами и почти вдвое более токсичен для млекопитающих, чем паратион:

(RO)₃P=S → (RO)₃P=O

паратион параоксон

(тиофос)

Превращение связи Р=S в связь Р=О приводит к повы­шению токсичности продуктов;

9) окислительное дезалкилирование О- и N-атомов. Наиболее часто дезалкилированию под­вергаются ксенобиотики следующих классов: динитроанилины (гербициды трифлурамин, динитрамин и др.), фенилмочевины (гербициды хлороксурон, диурон, монурон, флуометурон, линурон и др.), симметричные триазины, фосфорорганические сое­динения, алкиламины и др. Эти реакции осуществляются оксигеназами микроорганизмов, а также клетками печени.

При окислительной биотрансформации ксенобиотиков нередко образуются более токсичные или канцерогенные соединения. Кроме отмеченных выше случаев, это может иметь место при окислении дибензантрацена в организме грызунов (образуются канцерогены) или при деградации некоторых азотсодержащих пестицидов, кото­рые легко превращаются в высокомутагенные и канцерогенные соединения. Так, гербицид симазин окисляется в опасный канцероген.

Общая схема и основные реакции конъюгации в живых системах. Ферменты,