Метаболические превращения органических соединений

Превращение большинства органических соединений осуществляется с участием ферментов. Главным итогом превращения соединений в тканях является повышение их растворимости в воде, благодаря которой ускоряется выведение из организма.

Превращение органических соединений in vivo осуществляется двумями:

1. метаболическое превращение,

2. конъюгация.

Метаболические превращения, можно классифицировать следующим образом:

· окисление микросомальными ферментами (гидроксилирование, эпоксидирование);

· восстановление микросомальными ферментами (восстановление нитросоединений и азосоединений);

· окисление немикросомальными ферментами (дезаминирование, ароматизация алициклических соединений, окисление спиртов и альдегидов);

· восстановление немикросомальными ферментами (восстановление альдегидов и кетонов);

· прочие реакции, в том числе дегалогенирование, разрыв кольца, восстановление ненасыщенных соединений и другие.

Метаболические превращения могут приводить к активации веществ.

Из литературы известно, что некоторые химические соединения оказывают биологическое действие только после попадания их в организм. По такому механизму в медицинской практике действуют некоторые лекарственные препараты. Их называют пролекарствами. Например, уротропин (гексаметилентетрамин) давно применяется как уроантисептик. При его расщеплении в присутствии кислоты образуется формальдегид, выполняющий финкцию антисептика. Для того чтобы уротропин не разложился в желудке под действием желудочного сока, его принимают натощак, обеспечивая беспрепятственное прохождение в мочевыделительную систему.

 

 

Антрагликозиды, содержащиеся в крушине и ревене, известны как слабительные средства. Но лишь недавно было установлено, что истинно активным веществом в них является агликон (небелковая часть гликозида), выделяющийся вследствие ферментативного расщепления гликозидной связи. В ревене это эмодин (триоксиметилантрахинон).

 

 

С давних пор известно о противолихорадочном действии коры ивы, обусловленное наличием в ней гликозида салицина. В желудочно-кишечном тракте он гидролизуется до глюкозы и салицилового спирта. Далее в цитоплазме он окисляется до салициловой кислоты, таким образом, являясь истинным лекарственным веществом.

 

 

Ацетилсалициловая кислота (аспирин), широко используемый как жаропонижающее средство также относится к пролекарствам.

 

 

Ацетанилид и фенацетин проявляют противовоспалительную и анелгезирующую активность только после превращения в п -ацетамидофенол (парацетамол). В связи с тем, что ацетанилид способствует образованию метгемоглобина, а фенацетин повреждает почки, именно парацетамол применяется в настоящее время как лекарственный препарат.

 

 

В процессе метаболизма (при разрушении или превращении чужеродных соединений в организме) химические соединения могут превращаться в более токсичные формы.Такой процесс называется летальным биосинтезом.

Например, токсическое действие метанола, приводящее к слепоте, основано на превращении его in vivo в формальдегид. Некоторые амины, такие как бензидин и 2-аминонафталин, гидроксилируются с образованием канцерогенных гидроксиламинов, а полициклические углеводороды типа бензапирена превращаются в канцерогенные эпоксиды.

 

 

Химические соединения, содержащие на конце углеродной цепи изолированную двойную или тройную связь, могут окисляться в эритроцитах (цитохромом Р-450) с образованием токсичных соединений, дезактивирующих порфирины. Примерами таких соединений являются этилен, ацетилен, винилхлорид. Из литературных данных известно, что этилен гидроксилирует цитохром Р-450, нарушая его физиологическую функцию по переносу кислорода. Не исключено, что он может встраиваться в цикл и других метаболических превращений, идущих в организме, то есть возможен и отдаленный эффект токсического действия.

Особенно опасно взаимодействие таких соединений с компонентами нуклеиновых кислот и белковых молекул. Например, диметилнитрозамин способен метилировать гуанин, входящий в состав РНК. При этом образуется 7-метилгуанин, вызывающий острый некроз печени.

 

 

Устойчивость гидробионотов к пестицидам часто зависит от активности ферментных систем. Тяжелые металлы, присутствующие одновременно с пестицидами в загрязненной среде, особенно опасны, потому последние являются ингибиторами микросомальных ферментов.

Рассмотрим некоторые примеры реакций превращения соединений, происходящих в тканях гидробионтов.

Окисление концевых алифатических групп углеродных цепей в углеводородах, спиртах, альдегидах:

 

 

R–CH₃ –® R–CH₂–OH –® R–CHO –® R–COOH –® конъюгаты

 

 

Подобные реакции происходят с моноциклическими и полициклическими соединениями.

Десульфирование происходит по следующей схеме:

 

 

 

 

Дегалогенирование происходит у разных организмов по-разному.

На примере ДДТ это выглядит следующим образом:

 

На примере ГХЦГ у насекомых, в растениях, у млекопитающих:

 

n -Нитрофенол у насекомых и млекопитающих может восстанавливаться до токсичного n -аминофенола:

 

 

Конъюгация – инактивация соединений (в том числе и лекарственных препаратов), превращение их в фармакологически малоактивные.