Экзогенные и эндогенные субстраты детоксикации. Реакции гидроксилирования (микросомальная система окисления) и конъюгации.

Для обеспечения гомеостаза клетки в процессе эволюции в организме сформировались защитные системы, основная функция которых заключается в превращении нерастворимых в воде веществ в водорастворимые метаболиты, которые легко выводятся почками

Этот процесс осуществляется в мембранах эндоплазматмческого ретикулума гепатоцитов (внутриклеточные мембраны), который формирует гладкие микросомы, содержащие ферменты цепи переноса электронов, осуществляя процесс микросомального окисления

Обезвреживание экзогенных токсических и лекарственных веществ

Первая фаза – гидроксилирование

Вторая фаза - коньюгация I фаза
Микросомальное окисление печени

Микросомальная система окисления представляет собой полиферментный комплекс, включающий в себя НАДН, ФАДН и НАДФН коферменты

Наиболее важной реакцией микросомального окисления является гидроксилирование, сущность которого заключается во внедрении атома активированного кислорода в окисляемое вещество

Таким образом гидроксилирование протекает по свободно-радикальному механизму (монооксигеназному типу)

Ферменты микросом печени:

Цитохромы Р₄₅₀ (оксидаза)

НАДФН, ФАДН₂, Fe³⁺

Цитохромы В₅ (редуктаза)

НАДН, ФАДН₂, Fe³⁺

Субстраты окисления: RH, O₂

nP₄₅₀ Fe³⁺ + e (НАДФН) => P₄₅₀ Fe²⁺ + (НАДФ)

ⁿP₄₅₀ Fe²⁺ + О₂ => P₄₅₀ Fe³⁺ + О₂̊ ^-

ⁿНАДФ + ФАДН₂ => НАДФН + ФАД + H⁺

ⁿО₂̊ ^- + RH => O₂^2- + R ̊ + H⁺

_nO₂^2- + H⁺ + H⁺ => H₂O₂

nH₂O₂ + e (НАДФН) P₄₅₀ => OH^- + OH ̊ + (НАДФ)

nR ̊ + OH ̊ => R-OH

II фаза
Коньюгирования
R-OH + кислоты (глюкуроновая, серная, аминокислоты)

Гидроксилированные соединения связываются с глюкуроновой и серной кислотами, глутатионом, глутамином и аминокислотами

Вещество в целом становится более растворимым в воде, что облегчает его выведение из организма

N глюкуронилтрансфераза

R-OH + УДФ-С₆Н₉О₆ => R-O -С₆Н₉О₆ +УДФ

N сульфотрансфераза

R-OH + ФАФ -SO₃H => R-O-SO₃H + ФАФ

Глутатионтрансфераза

nR-OH + GSH => R-GS + Н₂О

19. Обезвреживание этанола в печени. Основным местом метаболической трансформации этанола является печень, в этом процессе может также принимать участие эпителий желудка. Этанол дегидрируется алкогольдегидрогеназой в этаналь (ацетальдегид), а затем альдегиддегидрогеназой переводится в ацетат. Уксусная кислота в реакции, катализируемой ацетат-КоА-лигазой (тиокиназой) в присутствии АТФ, превращается в ацетил-КоА (ацетил-СоА). Следует отметить, что весь процесс промежуточного метаболизма хорошо согласован. Наряду с цитоплазматической алкогольдегидрогеназой в метаболизме этанола принимают ограниченное участие каталаза и "индуцибельная" микросомальная алкогольоксидаза Скорость трансформации этанола в печени лимитируется главным образом активностью алкогольдегидрогеназы. Другим лимитирующим фактором является наличие НАД⁺. Максимальная скорость реакции наблюдается даже при небольших концентрациях этанола.

Окисление этанола при участии цитохром Р₄₅₀ - зависимой микросомальной этанолокисляющей системы системы: Цитохром Р₄₅₀-зависимая микросомальная этанолокисляющая сисгема (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 E₁. При хроническом алкоголизме окисление этанола ускоряется на 50 - 70% за счёт гипертрофии ЭР и индукции цитохрома Р₄₅₀ II E₁.

С₂Н₅ОН + NADPH + Н⁺ + О₂ → СН₃СНО + NADP⁺ + 2Н₂О.

Кроме основной реакции, цитохром Р₄₅₀ катализирует образование активных форм кислорода (О₂^-, Н₂О₂), которые стимулируют ПОЛ в печени и других органах.

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 + 2Н₂О.

Метаболизм и токсичность ацетальдегида:

Ацетальдегид, образовавшийся из этанола, окисляется до уксусной кислоты двумя ферментами: FAD -зависимой альдегидоксидазой и NAD⁺ -зависимой ацетальдегиддегидрогеназой (АлДГ).

СН₃СНО + О₂ + H₂O → СН₃СООН + Н₂О₂.

Повышение концентрации ацетальдегида в клетке вызывает индукцию фермента алъдегидоксидазы. 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 NAD⁺.

СН₃СНО + Н₂О + NAD⁺ → СН₃СООН + NADH + H⁺.

Полученная в ходе реакции уксусная кислота активируется под действием фермента ацетил-КоА-синтетазы. Реакция протекает с использованием кофермента А и молекулы АТФ. Образовавшийся ацетил-КоА, в зависимости от соотношения АТФ/АДФ и концентрации окса-лоацетата в митохондриях гепатоцитов, может "сгорать" в ЦТК, идти на синтез жирных кислот или кетоновых тел.