Обезвреживание этилового спирта в печени. NAD-зависимая алкогольдегидрогеназа, Р450-зависимая микросомальная этанолокисляющая система, каталаза. Метаболизм и токсичность ацетальдегида.
Катаболизм этилового спирта осуществляется главным образом в печени. Превращение этанола в печени осуществляется тремя путями с образованием токсического метаболита - ацетальдегида
А. ОКИСЛЕНИЕ ЭТАНОЛА NAD-ЗАВИСИМОЙ АЛКОГОЛЬДЕГИДРОГЕНАЗОЙ
Основную роль в метаболизме этанола играет цинксодержащий NAD+-зависимый фермент - алкогольдегидрогеназа, локализующаяся в основном в цитозоле и митохондриях печени (95%). В ходе реакции пpoиcxoдит дегидрирование этанола, образуются ацетальдегид и восстановленный кофермент NADH. Алкогольдегидрогеназа катализирует обратимую реакцию, направление которой зависит от концентрации ацетальдегида и соотношения NADH/NAD+ в клетке.
С9H5ОН + NAD+ ↔ CH3CHO + NADH + H+.
Фермент алкогольдегидрогеназа - димер, состоящий из идентичных полипептидных цепей,. Существуют 3 изоформы алкогольдегидрогеназы (АДГ): АДГ1, АДГ2, АДГ3, различающиеся по строению протомеров, локализации и активности. При хроническом алкоголизме количество фермента в печени не увеличивается, т.е. он не является индуцируемым ферментом.
Б. ОКИСЛЕНИЕ ЭТАНОЛА ПРИ УЧАСТИИ ЦИТОХРОМ Р450-ЗАВИСИМОЙ МИКРОСОМАЛЬНОЙ ЭТАНОЛОКИСЛЯЮЩЕЙ СИСТЕМЫ
Цитохром Р450-зависимая микросомальная этанолокисляющая система (МЭОС) локализована в мембране гладкого ЭР гепатоцитов. МЭОС играет незначительную роль в метаболизме небольших количеств алкоголя, но индуцируется этанолом, другими спиртами, лекарствами типа барбитуратов и приобретает существенное значение при злоупотреблении этими веществами. Этот путь окисления этанола происходит при участии одной из изоформ Р450 - изофермента Р450 II Е1. При хроническом алкоголизме окисление этанола ускоряется на 50-70% за счёт гипертрофии ЭР и индукции цитохрома Р450 II Е1. C9H5OH + NADPH + Н+ + О2 → CH3CHO + NADP+ + 2 Н2О.
Кроме основной реакции, цитохром Р450 катализирует образование активных форм кислорода (О2-, Н2О2), которые стимулируют ПОЛ в печени и других органах
в. окисление этанола каталазой
Второстепенную роль в окислении этанола играет каталаза, находящаяся в пероксисомах цитоплазмы и митохондрий клеток печени. Этот фермент расщепляет примерно 2% этанола, но при этом утилизирует пероксид водорода.
СН3СН2ОН + Н2О2 → СН3СНО +2 Н2О.
г. метаболизм и токсичность ацетальдегида
Ацетальдегид, образовавшийся из этанола, окисляется до уксусной кислоты двумя ферментами: FAD-зависимой альдегидоксидазой и NАD+-зависимой ацетальдегиддегидрогеназой (АлДГ).
CH3CHO + О2 + Н2О → CH3COOH +Н2О2.
Повышение концентрации ацетальдегида в клетке вызывает индукцию фермента альдегид-оксидазы. В ходе реакции образуются уксусная кислота, пероксид водорода и другие активные формы кислорода, что приводит к активации ПОЛ.
Другой фермент ацетальдегиддегидрогеназа (АлДГ) окисляет субстрат при участии кофермента NАD+. CH3CHO + Н2О + NAD+ → CH3COOH + + NADH + H+.
Полученная в ходе реакции уксусная кислота активируется под действием фермента ацетил-КоА-синтетазы.
При поступлении больших доз алкоголя (более 2 г/кг) из-за разных скоростей окисления этанола и ацетальдегида в цитозоле резко повышается концентрация последнего. Ацетальдегид - очень реакционно-способное соединение; он неферментативно может ацетилировать SH-, NН2-группы белков и других соединений в клетке и нарушать их функции. В модифицированных (ацетилиро-ванных) белках могут возникать «сшивки», нехарактерные для нативной структуры Ацетилирование белков приводит к снижению синтеза экспортируемых печенью в кровь белков, например альбумина, который, поддерживает осмотическое давление, а также участвует в транспорте многих гидрофобных веществ в крови. Нарушение функций альбумина в сочетании с повреждающим действием ацетальдегида на мембраны сопровождается поступлением в клетки ионов натрия и воды, происходит осмотическое набухание этих клеток и нарушение их функций.
Восстановление дигидроксиацетонфосфата, промежуточного метаболита гликолиза и глю-конеогенеза, приводит к снижению скорости глюконеогенеза. Образование глицерол-3-фосфата повышает вероятность синтеза жира в печени. В крови возрастает концентрация лактата, это приводит к гиперлактацидемии и лактоацидозу
Происходит нарушение структуры внутренней мембраны митохондрий, вызванное мембранотропным действием этилового спирта и повреждающим действием ацетальдегида на мембраны.
Ацетальдегид опосредованно активирует ПОЛ, так как связывая SH-группы глутатиона, он снижает количество активного (восстановленного) глутатиона в клетке. Hакопление свободных радикалов приводит к активации ПОЛ мембран и нарушению структуры липидного бислоя.
При хроническом алкоголизме снижение синтеза фосфолипидов и белков в печени, в том числе и апобелков, участвующих в формировании ЛПОHП, вызывает внутриклеточное накопление ТАГ и ожирение печени.
Повышение в крови концентрации лактата, ацетоуксусной кислоты и β-гидроксибутирата служит причиной метаболического ацидоза при алкогольной интоксикации.
При повышении концентрации ацетальдегида и NADH в клетках печени образуется этанол. Этанол - растворяется в липидном бислое мембран и нарушает их функции. Это негативно отражается на трансмембранном переносе веществ, межклеточных контактах, взаимодействиях рецепторов клетки с сигнальными молекулами. Этанол может проходить через мембраны в межклеточное пространство и кровь и далее в любую клетку организма.