75. Механизм обезвреживания токсических веществ в печени: микросомальное окисление, реакции конъюгации.
В мембранах эндоплазматического ретикулума (ЭР) практически всех тканей локализована система микросомального окисления, отвечающая за течение первой фазы обезвреживания. При выделении ЭР из клеток мембрана распадается на части, каждая из которых образует замкнутый пузырек - микросому. Микросомы сохраняют большинство морфологических и функциональных характеристик мембран ЭР, в частности, они содержат активные ферменты, участвующие в реакциях обезвреживания.
Микросомальная система включает несколько белков, составляющих электронтранспортные цепи (ЦПЭ). В ЭР существуют две такие цепи:
первая NADPH-зависимая
вторая NADH-зависимая
NADPH-зависимая монооксигеназная система:
Состоит из двух ферментов: NADPH-Р450 редуктазы и цитохрома Р450. Фермент NADPH-Р450 редуктаза в качестве коферментов содержит ФАД (флавинадениндинуклеотид). Донором электронов и протонов является NADРН+Н+. Протоны и электроны с NADРH переходят последовательно на коферменты NADPH-Р450 редуктазы. Восстановленный FMN (FMNH2) окисляется цитохромом Р450.
Цитохром Р450 - гемопротеин, содержит простетическую группу гем и может связывать в активном центре липофильное вещество RH и молекулу кислорода. Цитохром Р450 передает 2ё на 1 атом молекулы О2, который превращается в О2-. При взаимодействии О2- с 2 протонами образуется вода (О2-+ 2Н+→ Н2О). Второй атом кислорода включается в гидроксильную группу вещества RH, образуя R-OH.
NADH-зависимая монооксигеназная система:
Состоит из ферментв NADH-цитохром-b5редуктазы, цитохрома b5 и фермента – стеароил-КоА-десатуразу. NADH-цитохром b5-редуктаза и цитохром b5, являясь «заякоренными» белками, не фиксированы строго на определённых участках мембраны ЭР и поэтому могут менять свою локализацию. Окисление NADH происходит цитохромом. b5-редуктазой, а далее электроны идут на цитохром b5.
Цитохром b5, гемсодержащий фермент, может передавать свои электроны на различные ферменты (цитохром Р450, стеароил-КоА-десатуразу и т.д.), при этом он участвует в десатурации и элонгации жирных кислот, в синтезе холестерина, плазминогенов и церамида.
Стеароил-КоА-десатураза – интегральный фермент, содержит негеминовое железо. Катализирует образование 1 двойной связи между 9 и 10 атомами углерода в жирных кислотах. Стеароил-КоА-десатураза переносит электроны с цитохрома b5 на 1 атом кислород, при участии протонов этот кислород образует воду. Второй атом кислорода включается стеариновую кислоту с образованием её оксиацила, который дегидрируется до олеиновой кислоты. Суммарное уравнение реакции гидроксилирования вещества RH ферментами микросомального окисления:
Важнейшие свойства ферментов микросомального окисления:
широкая субстратная специфичность, которая позволяет обезвреживать самые разнообразные по строению вещества. Субстратами Р450 могут быть как экзо-, так и эндогенные липофильные вещества, а продукты их превращений могут входить в пути нормального метаболизма.
регуляция активности по механизму индукции на уровне транскрипции или посттранскрипционных изменений. Индукция синтеза позволяет увеличить количество ферментов в ответ на поступление или образование в организме веществ, выведение которых невозможно без участия системы микросомального окисления.
Реакции коньюгации:
Коньюгация – процесс образования ковалентных связей между ксенобиотиком и эндогенным субстратом. Полученный продукт хорошо растворим и легко удаляется из организма с желчью и мочой.
Конъюгация может происходить с:
глицином,
глюкуронатом,
сульфатом,
ацетататом,
метильной группой,
глутатионом.
В этой фазе участвуют ферменты трансферазы, которые присоединяют различные конъюгаты к гидрофильным группам обезвреживаемых веществ, и обладают широкой субстратной специфичностью.
УДФ-глюкуронилтрансферазы локализированные в основном в ЭР, присоединяют остаток глюкуроновой кислоты к молекуле вещества, образованного в ходе микросомального окисления:
Сульфотрансферазы катализируют перенос остатка серной кислоты (-SО3Н) от 3'-фосфоаденозин-5'-фосфосульфата (ФАФС) к фенолам, спиртам или аминокислотам:
Глутатионтрансферазы обладают широкой специфичностью к субстратам, общее количество которых превышает 3000. Для работы глутатионтрансферазы требуется глутатион (GSH) - Трипептид Глу-Цис-Гли (остаток глутаминовой кислоты присоединён к цистеину карбоксильной
группой радикала). Обезвреживание, т.е. химическая модификация ксенобиотиков с участием глутатионтрансферазы, может осуществляться тремя различными способами:
путём конъюгации субстрата R с глутатионом (GSH):
в результате нуклеофильного замещения:
восстановления органических пероксидов до спиртов:
В реакции: ООН - гидропероксидная группа, GSSG – окисленный глутатион.
Ацетилтрансферазы катализируют перенос ацетильного остатка от ацетил-КоА на азот группы -NH2, например, в составе сульфаниламидов:
Метилтрансферазы с участием SAM метилируют группы =ОН, -NH2 и SH-группы ксенобиотиков. Перенос радикала осуществляют соответствующие O-, S-, N-метилтрансферазы:
Среди эндогенных веществ, таким образом, при участии фермента катехол-О-метилтрансферазы (КОМТ) метаболизируют адреналин, норадреналин, дофамин. При этом образуются малоактивные 3-метоксипроизводные катехоламинов.