Концепция I и II фазы биотрансформации

Многие ксенобиотики в организме подвергаются метаболическим превращениям (биотрансформации).

Основной биологический смысл биотрансформации - превращение исходного токсиканта в форму, удобную для скорейшей экскреции. Биотрансформация - ферментативный процесс.

Выделяют 2 фазы метаболических превращений чужеродных соединений:

- I фаза, окислительной, восстановительной либо гидролитической трансформации молекулы;

- II фаза - синтетических превращений.

В первой фазе происходят следующие реакции биотрансформации:

- окисление - гидроксилирование, декарбоксилирование, образование оксидов, десульфурирование, дегалогенизирование молекул, окисление спиртов и альдегидов;

- восстановление - восстановление альдегидов, азовосстановление, нитровосстановление;

- гидролиз - расщепление эфиров, амидных связей.

Основные энзимы, активирующие процессы биотрансформации первой фазы: цитохром Р-450 зависимые оксидазы смешанной функции (Р-450), флавинсодержащие монооксигеназы смешанной функции (ФМО), гидропероксидазы, алкоголь и альдегиддегидрогеназы, флавопротеинредуктазы, эпоксидгидраза.

Нередко в результате метаболизма вещества на первом этапе образуются промежуточные продукты, обладающие высокой биологической активностью.

Большинство энзимов первой фазы локализованы в гладком эндоплазматическом ретикулуме клетки (микросомальные энзимы); часть - в растворимой фазе цитозоля (алкоголь-, альдегиддегидрогеназа, эстеразы). Некоторые гидролазы содержатся в плазме крови (карбоксилэстераза, арилэстераза).

Во второй фазе происходят следующие реакции биотрансформации:

- конъюгация промежуточных продуктов с глюкуроновой кислотой,

- конъюгация с серной кислотой,

- конъюгация с глутатионом,

- метилирование,

- ацилирование,

- образование меркаптосоединений.

Основные энзимы, активирующие процесс биотрансформации второй фазы: УДФ-глюкуронозилтрансфераза, сульфотрансфераза, ацетил-КоА-амин-N-ацетилтрансфераза, глутатион-S-трансфераза, цистеинконъюгирующие лиазы.

Большинство энзимов второй фазы локализованы в растворимой фазе цитозоля.

Основным органом, метаболизирующим ксенобиотики, является печень. В меньшей степени активно идут превращения ксенобиотиков в легких, почках, кишечнике, коже, селезенке и других тканях. Некоторые вещества метаболизируют в крови. Как правило, в метаболических превращениях ксенобиотика принимают участие несколько органов.

На интенсивность биотрансформации ксенобиотиков могут влиять различные факторы. Естественные факторы: вид организма, пол, возраст, состояние питания.

Экзогенные факторы:

- повреждение структур, метаболизирующих ксенобиотики. На метаболизме ксенобиотиков сказываются: гепатоэктомия, адреналэктомия, кастрация.

- химические вещества, способные вызывать индукцию (усиление) метаболизма, конкурентное и неконкурентное ингибирование метаболизма.

К числу индукторов биотрансформации чужеродных веществ относятся: барбитураты, полициклические углеводороды, андрогенные стероиды, анаболические стероиды, глюкокортикоиды, спиронолактон и др.

К числу ингибиторов биотрансформации относятся: метирапон, пиперонилбутаксид, 7,8-бензофлавон, SKF-525, Lilly 18947 и др.

Биологическими последствиями биотрансформации ксенобиотиков могут стать:

- ослабление или полная потеря биологической активности токсикантов (ФОВ, синильная кислота);

- изменение биологической активности: исходное вещество и продукты его метаболизма в достатчной степени токсичны, но действуют на различные биомишени (метанол, дихлоэтан и т.д.);

- усиление токсичности или появление новых свойств (иприт, фторэтанол, бенз(а)пирен и др.).

Процесс увеличения активности токсиканта в ходе его метаболизма называется биоактивацией.

Биоактивация, как правило, осуществляется в ходе первой фазы метаболизма (образование промежуточных продуктов метаболизма, часто обладающих высокой реакционной способностью).

В ходе второй фазы метаболизма биологическая активность продукта превращения обычно существенно снижается.

Неопределенные последствия метаболизма многих ксенобиотиков заставляют с большой осторожностью относиться к модификации процесса с помощью доступных в настоящее время средств и методов.

6. Количественные характеристики токсикокинетики