Строение желчных кислот
В кишечнике под действием микрофлоры эти желчные кислоты теряют OH-группу при С7 и
превращаются во вторичные желчные кислоты:
●холевая в дезоксихолевую (3α, 12α, гидроксилирована по С3 и С12),
●хенодезоксихолевая в литохолевую (3α, гидроксилирована только по С3) и 7- кетолитохолевую (7α-ОН-группа преобразуется в кетогруппу)кислоты.
Также выделяют третичные желчные кислоты. К ним относятся
●образованная из литохолевой кислоты (3α) – сульфолитохолевая (сульфонирование по C3),
●образованная из 7 -кетолитохолевой кислоты (3α, 7-кето)при восстановлении 7- кетогруппы до ОН-группы – урсодезоксихолевая (3α, 7β).
Урсодезоксихолевая кислота является действующим компонентом лекарственного препарата "Урсосан" и используется в терапии забо леваний печени как гепатопротекторное средство. Также она оказывает желчегонное, холелитолитическое, гиполипидемическое, гипохолестеринемическое и иммуномодулирующее действие.
Регуляция синтеза
Регуляторным ферментом является 7α-гидроксилаза . Имеются два способа регуляции
1.Коваалентная модификация путем фосфорилирования-дефосфорилирования. Глюкагон , по аденилатциклазному механизму, ведет к фосфорилированию и активации фермента. инсулин оказывает противоположный эффект.
2.Генетическая регуляция, т.е. изменение количества фермента:
● она может быть гормональной: тиреоидные гормоны индуцируют транскрипцию и повышают синтез фермента, эстрогены репрессируют и подавляют синтез этого фермента.
● при участии метаболитов: холестерол увеличивает, а желчные кислоты снижают синтез фермента.
Кишечно -печеночная циркуляция
Циркуляция желчных кислот заключается в их непрерывном движении из гепатоцитов в просвет кишечника и реабсорбция большей части желчных кислот в подвздошной кишке, что сберегает ресурсы холестерола. В сутки происходит 6-10 таких циклов. Таким образом, небольшое количество желчных кислот (всего 3 -5 г)обеспечивает переваривание липидов, поступающих в течение суток. Потери в размере около 0,5 г/сут соответствуют суточному
синтезу холестерола de novo.
Кишечно-печеночная рециркуляция желчных кислот
Вопрос 31
Ксенобиотики-вещества, не используемые организмом, называются чужеродными веществами Они, как правило, подвергаются химической модификации (детоксикации) и удаляются из организма. Эти вещества могут попадать в организм с пищей, через кожу или путем вдыхания.
Биотрансформации в печени подвергаются следующие вещества:
●стероидные и тиреоидные гормоны, инсулин, адреналин,
●продукты распада гемопротеинов (билирубин),
●продукты жизнедеятельности микрофлоры, всасывающиеся из толстого кишечника при гниении белков – кадаверин (производное лизина), путресцин (производное аргинина), крезол и фенол (производное фенилаланина и тирозина) и других токсинов,
●ксенобиотики (токсины, лекарственные вещества и их метаболиты),
●разнообразные спирты, в том числе этанол
Вцелом все реакции биотрансформации делят на две группы или фазы:
●реакции 1 фазы – реакции превращения исходного вещества в более полярный метаболит путем введения или раскрытия функциональной группы (-ОН, -NH2, -SH). Эти метаболиты часто неактивны, хотя в некоторых случаях активность не исчезает, а только изменяется. Если эти метаболиты достаточно полярны, они могут легко экскретироваться,
●реакции 2 фазы – отличительным признаком этой фазы являются реакции конъюгации с глюкуроновой, серной, уксусной кислотами, с глутатионом или аминокислотами.
Оба типа реакций совершенно самостоятельны и могут идти независимо друг от друга и в любом порядке. Для некоторых веществ после реакций 1-й и 2-й фазы вновь могут наступить реакции фазы 1. Вещества, несущие НО-группы, могут сразу вовлекаться в реакцию конъюгации.
В мембранах эндоплазматического ретикулума (ЭР) практически всех тканей локализована система микросомального (монооксигеназного) окисления, отвечающая за течение I фазы обезвреживания. Эта система наиболее активна в печени. В клетках некоторых тканей (например, в коре надпочечников) окислительная система локализована в мембранах митохондрий.
Схема процесса микросомального окисления.
Микросомальное окисление – это последовательность реакций с участием оксигеназ и НАДФН, приводящих к внедрению атома кислорода в состав неполярной молекулы и появлению у нее гидрофильности, что повышает ее реакционную способность.
Реакции микросомального окисления относятся к реакциям фазы 1 и предназначены для придания гидрофобной молекуле полярных свойств и/или для повышения ее гидрофильности, усиления реакционной способности молекул для участия в реакциях 2 фазы. В реакциях окисления происходит образование или высвобождение гидроксильных, карбоксильных, тиоловых и аминогрупп, которые и являются гидрофильными.
Роль цитохрома Р450.
Основным белком микросомального окисления является гемопротеин – цитохром Р450. В природе существует до 150 изоформ этого белка, окисляющих около 3000 различных субстратов. Соотношение разных изоформ цитохрома Р450 различается в силу генетических особенностей. Считается, что одни изоформы участвуют в биотрансформации ксенобиотиков, другие – метаболизируютэндогенныесоединения(стероидныегормоны,простагландины,жирныекислоты и др.).
Цитохром Р450 взаимодействует с молекулярным кислородом и включает один атом кислорода в молекулу субстрата, способствуя появлению (усилению) у нее гидрофильности, а другой – в молекулу воды. Основными его реакциями являются:
●окислительное деалкилирование, сопровождающееся окислением алкильной группы (метил, этил) при атомах N, O или S до альдегидной и ее отщеплением,
●окисление (гидроксилирование) неполярных соединений с алифатическими цепями или ароматическими кольцами,
●окисление спиртов до соответствующих альдегидов.
Работа цитохрома Р450 обеспечивается двумя ферментами:
●НАДН-цитохром b5-оксидоредуктаза, содержит ФАД,
●НАДФН-цитохром Р450-оксидоредуктаза, содержит ФМН и ФАД.
Обе оксидоредуктазы получают электроны от соответствующих восстановленных эквивалентов и передают их на цитохром Р450. Этот белок, предварительно присоединив молекулу восстановленного субстрата, связывается с молекулой кислорода. Получив еще один электрон, цитохром P450 осуществляет включение в состав гидрофобного субстрата первого атома кислорода (окисление субстрата). Одновременно происходит восстановление второго атома кислорода до воды
Индукторы и ингибиторы микросомального окисления.
Индукторами являются вещества, активирующие синтез цитохрома Р450 и транскрипцию соответствующих мРНК. Они бывают
1.Широкого спектра действия, которые обладают способностью стимулировать синтез цитохрома Р450, НАДФН-цитохром Р450-оксидоредуктазы и глюкуронилтрансферазы. Классическим представителем являются производные барбитуровой кислоты – барбитураты, также в эту группу входят диазепам, карбамазепин, рифампицин и др.
2.Узкого спектра действия, т.е. стимулируют одну из форм цитохрома Р450 – ароматические полициклические углеводороды (метилхолантрен, спиронолактон), этанол.
Ингибиторы микросомального окисления связываются с белковой частью цитохрома или с железом гема.
Антипириновая проба Обследуемый принимает утром натощак амидопирин из расчета 6 мг/кг веса. Собирается 4 порции
мочи в интервале соответственно от 1 до 6 часов, 6-12, 12-24 и 45-48 часов. Объем мочи измеряется. Не позже, чем через 24 часа моча центрифугируется или фильтруется. Далее исследуется концентрация 4-аминоантипирина и его метаболита N-ацетил-4-аминоантипирина в моче.
НАДФН-зависимый и НАДН-зависимый пути поступления электронов. Источники НАДН и НАДФН, компоненты электронпереносящих цепей.
Совокупность последовательных окислительно-восстановительных реакций-цепью переноса
(транспорта) электронов, или дыхательной цепью
Промежуточными переносчиками в дыхательной цепи у высших организмов являются коферменты: NAD+ (никотинамид-адениндинуклеотид), FAD и FMN (флавинадениндинуклеотид и флавинмононуклеотид), кофермент Q (CoQ), семейство гемсодержащих белков — цитохромов (обозначаемых как цитохромы b, c1, c, a, a3) и белки, содержащие негеминовое железо.
Все участники этой цепи организованы в четыре окислительно-восстановительных комплекса, связанные убихиноном (CoQ) и цитохромом c.
1комплекс. НАДН-КоQ-оксидоредуктаза (рабочее название-НАДН-дегидрогеназа)
●содержит ФМН, 42 белковых молекулы, из них не менее 6 железосерных белков.
●НАДН-дегидрогеназа,связываясь на НАДН и окисляя его,превращает его в НАД.
●НАД снова используется в катаболитических процессах в матриксе.
Функция
1.Принимает электроны от НАДН и передает их на коэнзим Q (убихинон).
2.Переносит 4 иона Н+ на наружную поверхность внутренней митохондриальной мембраны.
2 комплекс. ФАД-зависимые дегидрогеназы
Данный комплекс как таковой не существует, его выделение условно. К нему относятся ФАДзависимые ферменты, расположенные на внутренней мембране – например, ацил-SКоА- дегидрогеназа (β-окисление жирных кислот), сукцинатдегидрогеназа (цикл трикарбоновых кислот), митохондриальная глицерол-3-фосфат-дегидрогеназа (челночный механизм переноса атомов водорода).
Аналогичен первому комплексу,только он осуществляет окисление ФАДН2 до ФАД и не закачивает протоны из матрикса в межмембранное пространство.
Функция
1.Восстановление ФАД в окислительно-восстановительных реакциях.
2.Обеспечение передачи электронов от ФАДН2 на железосерные белки внутренней мембраны митохондрий. Далее эти электроны попадают на коэнзим Q (убихинон).
3 комплекс. КоQ-цитохром c-оксидоредуктаза
По-другомуданныйкомплексназываетсяцитохромсредуктаза.В егосоставеимеютсямолекулы цитохрома b и цитохрома c1, железосерные белки. Комплекс представляет собой 2 мономера, в каждом из которых насчитывается 11 полипептидных цепей.
Функция
1.Принимает электроны от коэнзима Q и передает их на цитохром с.
2.Переносит 2 иона Н+ на наружную поверхность внутренней митохондриальной мембраны.
4 комплекс. Цитохром с-кислород-оксидоредуктаза
В этом комплексе находятся цитохромы а и а3, он называется также цитохромоксидаза, состоит из 13 субъединиц. В комплексе имеются ионы меди, соединенные с белками комплекса через HSгруппы цистеина, и формирующие центры, подобные тем, что имеются в железосерных белках.
Функция
1.Принимает электроны от цитохрома с и передает их на кислород с образованием воды.
2.Переносит 4 иона Н+ на наружную поверхность внутренней митохондриальной мембраны.
Стоит отметить существование еще еще один комплекс, участвующий не в переносе электронов, а синтезирующий АТФ.
Пятый комплекс – это фермент АТФ-синтаза, состоящий из множества белковых цепей,
подразделенных на две большие группы:
●одна группа формирует субъединицу FО (произносится со звуком "о", а не "ноль" т.к олигомицин-чувствительная) – ее функция каналообразующая, по ней выкачанные наружу протоны водорода устремляются в матрикс.
●другая группа образует субъединицу F1 – ее функция каталитическая, именно она, используя энергию протонов, синтезирует АТФ.
Механизм работы АТФ-синтазы получил название вращательный катализ.
Энергия, образующаяся при прохождении потока электронов по дыхательной цепи, используется для сопряженного фосфорилирования АДФ. Эти два процесса взаимозависимы: окисление не может протекать в отсутствие АДФ
Процесс конъюгации. Строение УДФ-глюкуроновой кислоты (УДФГК) и фосфоаденозин фосфорной кислоты (ФАФС).
Продукты метаболизма чужеродных веществ, образовавшихся в первой фазе биотрансформации, подвергаются дальнейшей детоксикации с помощью ряда реакций второй фазы. Конечная цель этих реакций – маскировка токсичных групп в составе молекулы и придание ей большей гидрофильности.
Соединения, обладающие активными группами, в гепатоцитах могут метилироваться при участии S-аденозилметионина, могут связываться с глицином и глутамином, с глутатионом, с глюкуроновой, серной и уксусной кислотами. Последние в клетках часто находятся в связанном состоянии, например:
●серная кислота связана с 3'-фосфоаденозин-5'-фосфатом и образует фосфоаденозинфосфосульфат (ФАФС),
●глюкуроновая кислота связана с уридилдифосфорной кислотой и образует уридилдифосфоглюкуроновую кислоту (УДФГК),
●уксусная кислота находится в виде ацетил-S-KoA.
Наиболее активны в печени реакции конъюгации, катализируемые глутатион-S-трансферазой, сульфотрансферазой и УДФ-глюкуронилтрансферазой. Конъюгаты веществ с глутатионом, серной и глюкуроновой кислотами выводятся из организма преимущественно с мочой.
Реакции образования прямого билирубина и животного индикана.
●реакции 1 фазы – реакции превращения исходного вещества в более полярный метаболит путем введения или раскрытия функциональной группы (-ОН, -NH2, -SH). Эти метаболиты часто неактивны, хотя в некоторых случаях активность не исчезает, а только изменяется. Если эти метаболиты достаточно полярны, они могут легко экскретироваться,
●реакции 2 фазы – здесь уже непосредственно идет конъюгация с глюкуроновой, серной, уксусной кислотами, с глутатионом или аминокислота
Сначала индол окисляется с участием цитохрома Р450 до индоксила, затем конъюгирует с серной кислотой с образованием индоксилсульфата и далее калиевой соли – животного индикана.
При повышенном поступлении индола из толстого кишечника образование индикана в печени усиливается, далее он поступает в почки и выводится с мочой. По концентрации животного индикана в моче можно судить об интенсивности процессов гниения белка в кишечнике.
Непрямой билирубин – токсичное, нерастворимое в воде вещество, способное нарушать окислительное фосфорилирование в клетках. Теперь оно должно обезвредиться посредством конъюгации в клетках печени, куда и направляется в комплексе с альбумином. Из сосудистого русла в гепатоциты билирубин попадает с помощью белков-переносчиков (транспортного белка органических анионов) или по механизму флип-флоп. Последующие превращения происходят в печени и кишечнике.
Глициновая конъюгация, значение.
Глициновая конъюгация - конъюгация ароматических карбоновых кислот (бензойная, салициловая, никотиновая) с образованием гиппуровых кислот.
Значение: В клинике о функции печени и её роли в обезвреживании токсических веществ судят по скорости образования и выведения гиппуровой кислоты с мочой после приема бензойной кислоты (проба Квика-Пытеля).
Метаболизм этанола. Алкогольдегидрогеназный и алкогольоксидазный (МЭОС) пути. Метаболизм поступающего этанола в организме происходит преимущественно в печени тремя способами.
Первый путь начинается в цитозоле и заключается в окислении спирта по алкогольдегидрогеназному пути до ацетальдегида, который переходит в митохондрии и окисляется до уксусной кислоты. Последняя в виде ацетил-SКоА поступает в ЦТК. Через этот путь проходит 80-90% всего этанола.
За окисление 10-20% этанола отвечает алкогольоксидаза (цитохром P450), также называемая микросомальная этанолокисляющая система (МЭОС). При регулярном поступлении этанола доля микросомального окисления возрастает (до 7 раз), так как этанол является индуктором алкогольоксидазы и количество ее молекул увеличивается.
Третий способ – реакция окисления этанола каталазой с использованием перекиси водорода. Протекает реакция в пероксисомах и цитозоле, главным образом, нервных клеток, значение ее не велико, не более 2%.
Токсичность ацетальдегида.
Ацетальдегид может неферментативно связывать сульфгидрильные (HS-) группы белков и гетерополисахаридов, и аминогруппы (NH2-) белков, нуклеиновых кислот, фосфолипидов и других соединений:
1.Повреждение нативной структуры белков, например
●ведет к изменению активности ферментов дыхательной цепи и разобщению окислительного фосфорилирования,
●снижает полимеризацию тубулина микротрубочек, что проявляется как возникновение телец Мэллори в гепатоцитах (алкогольный гиалин),
●ацетальдегид-белковые комплексы запускают цитотоксические механизмы иммунокомпетентных клеток по отношению к печени и к другим органам.
2.Изменение структуры мембранных фосфолипидов – активация перекисного окисления и повышение текучести мембран. Возрастает проницаемость мембран для воды и электролитов, происходит набухание клеток и их дисфункция.
3.Появление мутаций в ДНК и, как следствие, снижение репарации, стимулированный апоптоз клеток или канцерогенез, особенно для клеток печени.
Причины лактоацидоза, кетоацидоза и гипогликемии при алкогольной интоксикации
Поскольку при утилизации этанола образуется большое количество НАДН, то в цитозоле гепатоцитов активируется 11-я реакция гликолиза (превращение пирувата в лактат) и восстановление диоксиацетонфосфата в глицерол-3-фосфат. Это приводит к гипогликемии в постабсорбтивный период, так как пировиноградная кислота и диоксиацетонфосфат являются субстратами глюконеогенеза.
Одновременно накопление "алкогольного" ацетил-SКоА ингибирует пируватдегидрогеназу, что еще больше усиливает образование лактата. Накопление молочной кислоты в крови обусловливает лактатацидемию (лактоацидоз).
Одновременно из-за относительной недостаточности глюконеогенезе, избыток "алкогольного" ацетил-SКоА трикарбоновых кислот и перенаправляется на синтез возникновение кетоацидоза.
оксалоацетата, использованного в не успевает окислиться в цикле кетоновых тел, что обеспечивает