IV. Обезвреживающая функция печени

Печень – главное место обезвреживания токсических веществ как экзогенного, так и эндогенного происхождения. В печени осуществляется инактивация гормонов, лекарств, продуктов азотистого обмена, продуктов гниения в толстом кишечнике, обезвреживание билирубина.

Превращение ксенобиотиков происходит в разных органоидах клеток печени. В зависимости от локализации метаболизм ксенобиотиков делится на микросомальный и внемикросомальный.

Реакции внемикросомального метаболизма делятся на 2 типа.

К I типу относятся:

1) глюкуронидазная конъюгация;

2) сульфатная конъюгация;

3) ацетильная конъюгация;

4) метильная конъюгация;

5) тиосульфатная конъюгация.

Ко II типу относятся:

1) глициновая конъюгация;

2) глутаминовая конъюгация.

Микросомальный метаболизм ксенобиотиков.

Наиболее мощная система метаболизма находится в эндоплазматической сети (в микросомах). Микросомы являются фрагментами эндоплазматической сети. Микросомальное окисление служит универсальной биологической системой окисления неполярных соединений любого происхождения, поскольку цитохром Р₄₅₀, непосредственно участвующий в окислении, находится в липидном бислое мембран. Субстрат, окисляемый цитохромом Р₄₅₀, должен отвечать одному требованию – быть неполярным, т.е. проявлять специфичность не к структуре субстрата, а к его физико-химическим свойствам. Функциональная роль митохондриального и микросомального окисления различна.

Митохондриальное окисление – механизм использования кислорода в биоэнергетических процессах (синтез АТФ). В митохондриальном окислении играют роль реакции дегидрирования, а кислород является конечным акцептором электронов и используется для образования воды.

В процессах микросомального окисления активированный кислород непосредственно внедряется в окисляемое вещество. В микросомах находятся ферментные цепи окисления веществ. Они представлены двумя короткими цепями переноса электронов и протонов, встроенными в мембраны эндоплазматической сети или микросом.

Одна из них – монооксигеназная цепь окисления, в которой источником электронов и протонов является восстановленный НАДФН₂. Источником НАДФН₂ для монооксигеназной цепи является пентозофосфатный путь.

Другая – редуктазная цепь окисления, в которой источником ẽ и Н⁺ служит восстановленный НАДН+Н⁺. Источником НАДН+Н⁺ для редуктазной цепи является гликолиз.

НАДФН₂ зависимая монооксигеназная цепь микросом состоит из:

1. фермент: НАДФ - Р₄₅₀ -редуктаза;

2. флавопротеида (ФП₂), коферментами которого служат ФАДН₂ и ФМНН₂;

3. цитохрома Р₄₅₀.

Флавопротеид обдадает НАДФН₂ дегидрогеназной активностью, причём ФАД⁺ и ФМН⁺ акцептируют 2Н⁺ и 2ẽ. С флавопротеина (ФМНН₂) электроны (ẽ) транспортируются на цитохром Р₄₅₀, а протоны (Н⁺) в окружающую среду.

Цитохром Р₄₅₀ – последнее самоокисляющееся звено в этой цепи. Он относится к гемопротеидам. Содержит простетическую группу гем и имеет участки связывания для кислорода и субстрата (ксенобиотика). Белковая его часть представлена одной полипептидной цепью. Цитохром Р₄₅₀ способен образовывать комплексы с оксидом углерода СО. Такой комплекс имеет максимум поглощения при λ=450 нм. Отсюда и название данного цитохрома.

Цитохром Р₄₅₀ выполняет двойную функцию:

1. он активирует кислород посредством переноса на него электронов (образуется О₂^2-);

2. использует активированный кислород для:

а) окисления вещества (ксенобиотика и других соединений);

б) образования воды.

В результате один атом кислорода включается в окисляемое вещество (RO), а другой, связывая два иона Н⁺ из среды, входит в состав воды.

НАДН+Н⁺ - зависимая редуктазная цепь окисления содержится не только в мембранах микросом, она имеется в наружной мембране митохондрий, ядерной мембране и клеточной мембране эритроцитов. Редуктазная цепь относится к самым быстрым реакциям биологического окисления. Она содержит:

1. фермент НАДН-цитохром В₅-редуктазу. Это двухдоменный белок. Его коферментом является ФАД;

2. флавопротеид (ФП₂), коферментами которого служат ФАДН₂;

3. цитохром В₅ – гемсодержащий белок;

4. фермент: стеарил-КоА-десатуразу, которая катализирует образование двойных связей в жирных кислотах, перенося электроны на кислород с образованием воды.

Редуктазная цепь может обмениваться с монооксигеназной цепью электронами. Например, электроны с ФП₂ и цитохрома В₅ могут переходить на цитохром Р₄₅₀ и использоваться в окислении субстратов.

При острых поражениях печени активируется работа микросомальной системы. При хронических заболеваниях угнетается цитохром Р₄₅₀ – зависимое гидроксилирование.

Активность микросомальной системы увеличивается с возрастом. Так, человеческий плод и новорождённый более чувствительны к лекарственным препаратам, т.к. у них снижена детоксикационная функция печени.

Индивидуальная чувствительность к лекарствам связана с индивидуальной активностью монооксигеназ.

ПФ-путь

↓ НАДФН₂ ФАД⁺ ФМН Fe³⁺ Н₂О

ROH

ЦитР₄₅₀ НАДФ-Р450

редуктаза

R

НАДФ⁺ ФАДН₂ ФМНН₂ Fe²⁺ О₂

↓

2Н⁺

г ликолиз

↓ Н₂О

Н АДН+Н⁺ ФАД⁺ Fe³⁺

R-OH

цит В₅ НАДН цитохром В5-редуктаза

стеароил КоА-десатураза

НАД⁺ ФАДН₂ Fe²⁺

О₂ R

2Н⁺

Рис.5. Схема монооксигеназной и редуктазной цепей окисления соединений в микросомах

Регуляция активности микросомальной системы осуществляется на уровне транскрипции или посттрансляционных изменений. Индукция синтеза позволяет увеличить количество фермента в ответ на поступление или образование в организме веществ, выведение которых невозможно без участия микросомального окисления. К числу индукторов относятся барбитураты, спирты, кетоны, стероидные гормоны, полициклические ароматические углеводороды. Например, фенобарбитал является индуктором в системе конъгации билирубина (↑ синтез ферментов микросомального и внемикросомального окисления). Следовательно, его введение ↓ концентрацию непрямого билирубина в крови. Поэтому небольшие дозы фенобарбитала дают новорожденным, чтобы уменьшить проявление патологической желтухи новорожденных.

У людей, страдающих хроническим алкоголизмом, активность ферментов микросомальной системы повышена, в связи с этим, при приёме барбитуратов нет ожидаемого эффекта, т.к. они быстро окисляются и выводятся из организма.

Существуют соединения, которые тормозят активность микросомального окисления. Например, два лекарственных препарата, принятых одновременно, могут конкурировать за ферменты микросомального окисления. В результате окисление одного из лекарств может снижаться, что приводит к накоплению неокисленного другого препарата. Единичный приём больших доз этанола тормозит микросомальное окисление.