Презентация на тему БИОХИМИЧЕСКАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ВЕЩЕСТВ(3)

конъюгации.


В ходе реакций конъюгации происходит присоединение к функциональным группам

ксенобиотиков, поступивших в клетку или преобразовавшихся в реакциях 1-й фазы, молекул или групп эндогенного происхождения, таких как глутатион, глюкуроновая кислота, сульфат и т.д.

Все реакции конъюгации осуществляются ферментами класса трансфераз, это реакции биосинтеза и на их осуществление организм тратит макроэрги.

Реакции конъюгации протекают в разных компартментах, это позволяет связывать токсичные продукты, появляющиеся и вне ЭПР.

конъюгации

Глюкуроновая кислота
1. Глюкуронидная конъюгация

В реакцию способны вступать 4 группы

химических веществ.
В результате образуются O-, N-, S- C-глюкурониды

них имеют узкую терапевтическую широту, например, морфин и хлорамфеникол.

УДФ-глюкуронозилтрансферазы – группа ферментов с разной степенью специфичности.
Работают в печени, коже, легких, селезенке, тимусе, почках, отсутствуют в крови. 90 % активности сосредоточено в ЭПС, присутствуют на ядерной мембране (защищает ядерный аппарат от реактивных липофильных метаболитов, не успевших связаться в других местах клетки).
Физиологическая функция УДФ-глюкуронилтрансфераз - глюкуронирование эндогенных соединений: билирубина, гормонов (тироксина и трийодтиронина в печени) и др.
УДФ-глюкуронилтрансферазы участвуют в метаболизме стероидных гормонов, желчных кислот, ретиноидов (эти реакции в настоящее время изучены недостаточно).

субстраты изоферментов

изоферментами УДФ-глюкуронилтрансферазы

сульфатной конъюгации
2. Сульфатная конъюгация
В реакцию вступают 6 классов органических

веществ (алкоголи, ароматические амины, фенолы, ариламины, гидроксиламины, некоторые стероиды.

детоксикации.
Источником неорганического сульфата является сера из пищи и

процессы окислительного превращения цистеина.
 
В ряде случаев несовершенна, например, непрямой канцероген N-гидроксиацетиламинофлуорен после связывания с сульфатом спонтанно взаимодействует с белками и НК, оказывая канцерогенный эффект.
Связывание этого же вещества с глюкуроновой кислотой ведет к образованию нетоксичного глюкуронидного конъюгата.

Сульфатная и глюкуронидная конъюгации конкурируют за субстрат. Выбор пути – индивидуален.

три семейства. Идентифицировано около 40 ИФ, кодируются ~ 10

генами.
Наибольшая роль в сульфатировании лекарственных веществ и их метаболитов принадлежит ИФ семейства SULT1. SULT1A1 и SULT1A3 - самые важные.
ИФ SULT1 локализованы в печени, толстой и тонкой кишке, легких, головном мозге, селезенке, плаценте, лейкоцитах. Имеют молекулярную массу около 34 кДа и состоят из 295 аминокислотных остатков, ген SULT1 локализован в 16 хромосоме (локус 16р11.2).
SULT1A1 – термостабилен, катализирует сульфатирование «простых фенолов», лекарственных веществ фенольной структуры (миноксидил, ацетаминофен, морфин, салициламид, изопреналин и некоторые другие). 

с аминокислотами (глицин, глутамин, таурин и др.). Глициновые конъюгаты бензойной, салициловой,

никотиновой и других кислот имеют название гиппуровые кислоты..
Особенность этой конъюгации – ксенобиотик вступает в реакцию в активной форме (в других типах конъюгации активируется биомолекула). Активация осуществляется путем взаимодействия ксенобиотика с НS-КоА.
Пептидная конъюгация характерна для соединений, содержащих карбоксильные группы.

Катализируют аминокислотную конъюгацию:
ацил-КоА-синтетаза – синтезирует ацил-SКоА-производное ксенобиотика с затратой АТФ,
ацилтрансфераза - переносит ксенобиотик на соответствующую аминокислоту.

из них обладают канцерогенным действием).
Среди лекарственных веществ с

глутатионом конъюгируют этакриновая кислота (урегит), гепатотоксичный метаболит ацетаминофена (парацетамола) - N-ацетилбензохинонимин (нетоксичный конъюгат).
В результате реакции конъюгации с глутатионом конечными продуктами являются цистеиновые конъюгаты ксенобиотика – меркаптуровые кислоты, или тиоэстеры. 
Глутатион SH-S-трансферазы (GST) локализованы в цитозоле, описана и микросомальная GST.
Активность GST в эритроцитах человека у различных индивидуумов различается в 6 раз, однако зависимость активности фермента от пола при этом отсутствует. Установлена четкая корреляция активности GST у детей и их родителей. 

классов GST:
α- (альфа-), μ- (мю-), κ- (каппа-), θ-

(тета-), π- (пи-) и σ- (сигма-) GST.
В организме человека в основном экспрессируются GST классов μ (GSTM), θ (GSTT) и π (GSTР). Среди них наибольшее значение в метаболизме ксенобиотиков имеют GSTM.
Выделено 5 изоферментов GSTM: GSTM1, GSTM2, GSTM3, GSTM4 и GSTM5. Ген GSTM локализован в хромосоме 1 (локус 1р13.3).
ИФ GSTM экспрессируются и функционируют в определенных тканях. Ген GSTM локализован в хромосоме 1 (локус 1р13.3).
Например,  выделено 5 изоферментов GSTM: GSTM1, GSTM2, GSTM3, GSTM4 и GSTM5.
GSTM1 экспрессируется в печени, почках, надпочечниках, желудке; слабая экспрессия найдена в скелетных мышцах, миокарде, не экспрессируется в печени плода, фибробластах, эритроцитах, лимфоцитах и тромбоцитах. 

достоверное увеличение частоты злокачественных заболеваний среди носителей нулевых аллелей

гена GSTM1 (отсутствует экспрессия GSTM1). Harada и соавт. (1987) обнаружили, что нулевая аллель гена GSTM1 достоверно чаще встречается у больных с гепатокарциномой.
Распространенность нулевой аллели GSTM1 среди европейского населения составляет 40-45%, у представителей негроидной расы - 60%.
Имеются данные о более высокой частоте рака легких и рака ободочной кишки (70 %) у носителей нулевой аллели.
ИФ класса π – GSTР1, локализованный главным образом в печени и структурах гематоэнцефалического барьера, участвует в инактивации пестицидов и гербицидов, широко используемых в сельском хозяйстве.

одну особенность. В результате присоединения метильной группы продукт реакции

не становится более гидрофильным.
Тем не менее метильная конъюгация выполняет важную роль, так как в результате метилирования связываются чрезвычайно реакционноспособные SH- и NН-группы.
Для медицины наиболее важна тиопурин S-метилтрансфераза (ТРМТ) – фермент, катализирующий реакцию S-метилирования производных тиопурина – основной путь метаболизма цитостатических веществ из группы антагонистов пурина:
6-меркаптопурина, 6-тиогуанина, азатиоприна.
6-меркаптопурин используют в составе комбинированной химиотерапии миелобластного и лимфобластного лейкоза, хронического миелолейкоза, лимфосаркомы, саркомы мягких тканей. 

необходимо для синтеза жирных кислот, стероидов, функционирования цикла Кребса.

Ацетилированию подвергаются ЛС, бытовые и промышленные яды преимущественно в печени
Контроль интенсивности происходит при участии β2-адренорецепторов и зависит от метаболических резервов (пантотеновой кислоты, пиридоксина, тиамина, липоевой кислоты), генотипа, функционального состояния печени и других органов, содержащих фермент.

Ацетилтрансферазы – выделено два изофермента: NAT1 и NAT2.
NAT1 ацетилирует небольшое количество ариламинов и не обладает генетическим полиморфизмом.
NAT2 является основным изоферментом с широкой субстратной специфичностью, ацетилирует различные ЛС, в том числе изониазид и сульфаниламиды. Ген NAT2 расположен в хромосоме 8 (локусы 8р23.1, 8р23.2 и 8р23.3).

выделяются 2 группы. К одной из них относятся лица,

метаболизирующие тест-препараты с высокой скоростью (быстрое ацетилирование), другую отличает низкая скорость процесса (медленное ацетилирование).
Определено генетическое наследование фенотипа ацетилирования, Медленный тип – простой менделевский рецессивный признак, быстрый тип – доминантный. Лица с медленным типом ацетилирования (медленные ацетиляторы) являются гомозиготами (гг) для аутосомного рецессивного гена (г), а быстрые ацетиляторы - гомозиготами (RR) или гетерозиготами (Rr) по доминантному гену.
В разных этнических группах частота фенотипов ацетилирования различна. У представителей монголоидной расы преобладают лица с быстрым типом ацетилирования. Среди европейцев быстрый и медленный типы встречаются примерно с одинаковой частотой. В российской популяции соотношение примерно 40% и 60% соответственно.
Превалирование медленного типа ацетилирования описано у больных туберкулезом, острвм вируснвм гепатитом, ревматоидным артритом, системными заболеваниями соединительной ткани, в частности, для лекарственной или системной красной волчанки.

чередование 1-й и 2- й фаз метаболизма. Возможна и

более сложная последовательность реакций.










Схема последовательности метаболических превращений дибромэтана (GST – глутатион-S-трансфераза, CS – глутатион)

время выделяют третью фазу биотрансформации: так называемую фазу эвакуации,

в которой основную роль отводят специфическим транспортным системам – белкам (Р-гликопротеинам - P-gp), участвующим в регуляции абсорбции, распределении и экскреции ксенобиотиков (в желчь, кровь).
P-gp удаляют ксенобиотики из клеточной мембраны и цитоплазмы, препятствуют всасыванию ксенобиотиков в кишечнике.
Индукция транспортеров может приводить к различным изменениям (преимущественно к повышению) концентрации химического вещества в плазме крови, в зависимости от функций данного транспортера. При этом один и тот же индуктор может повышать активность фермента или транспортера у различных индивидуумов в 15-100 раз.
Транспортеры органических анионов и катионов осуществляют выведение гидрофильных ксенобиотиков и их метаболитов печенью – в желчь, почками – в мочу.

(транспортная Р-АТФ-аза) в норме участвующий в экскреции ионов

хлора и гидрофобных токсических соединений из клеток.
Это фосфогликопротеин с молекулярной массой 170 кД присутствует в плазматической мембране клеток многих тканей, в частности почек и кишечника.

Полипептидная цепь содержит 1280 аминокислот-ных остатков, образуя 12 трансмембранных доменов и два АТФ-связывающих центра (в петле между 6-м и 7-м доменами).

лекарства), проникающие в клетку.
Уменьшение количества лекарства в клетке

снижает эффективность его применения при химиотерапии онкологических заболеваний.








Функционирование Р-гликопротеина. Черный овал – противоопухолевое лекарство (гидрофобное вещество).

эффективность лекарства часто постепенно снижается.
Развивается множественная лекарственная устойчивость,

т.е. устойчивость не только к этому лечебному препарату, но и целому ряду других лекарств.
Это происходит потому, что противоопухолевые лекарства индуцируют синтез Р-гликопротеина, глутатионтрансферазы и глутатиона, и быстрее выводятся из клетки.
Использование веществ, регулирующих синтез Р-гликопротеина, повышает эффективность химиотерапии.

внутривидовые различия (возможны генетические дефекты ферментов, их изучением занимается

фармакогенетика).

2. физиологические, биохимические:
-возраст;
-наличие, активность и соотношение ферментных систем;
-половые различия;
-гормональный фон;
-беременность;
-питание;
-патологические состояния, заболевания;
-длительное применение лекарств.

3. окружающей среды:
-стресс;
-ионизирующая радиация;
-стимулирование метаболизма чужеродными соединениями;
-ингибирование метаболизма чужеродными соединениями.

гниения из организма

Аминокислоты, не всосавшиеся в клетки кишечника, используются

микрофлорой толстой кишки в качестве питательных веществ.

Ферменты бактерий расщепляют аминокислоты и превращают их в амины, фенолы, индол, скатол, сероводород и другие ядовитые для организма соединения.

Этот процесс иногда называют гниением белков в кишечнике.

В основе гниения лежат реакции декарбоксилирования и дезаминирования аминокислот.

(цистина, цистеина и метионина) в кишечнике образуются сероводород (H2S)

и метилмеркаптан (CH3SH).
Диаминокислоты, в частности орнитин и лизин, подвергаются процессу декарбоксилирования с образованием соответствующих аминов (птомаинов, или трупных ядов, поскольку они образуются также при гнилостном разложении трупов). Из орнитина образуется путресцин, а из лизина – кадаверин.
При отщеплении воды от холина в процессе гниения образуется нейрин – очень ядовитое вещество.

бактерий из аминокислоты тирозина могут образовываться фенол и крезол

путем разрушения боковых цепей аминокислот.

и подвергаются конъюгации с сернокислотным остатком (ФАФС) или с

глюкуроновой кислотой. Продукты конъюгации хорошо растворимы в воде и выводятся с мочой через почки.

Образование конъюгатов крезола и фенола с серной кислотой

количества конъюгатов глюкуроновой кислоты с фенолом и крезолом обнаруживают

в моче при увеличении продуктов гниения белков в кишечнике.

триптофана микроорганизмы образуют индол и скатол. У скатола частично

разрушается боковая цепь, индол полностью ее лишен.
Скатол и индол – ядовитые вещества, определяющие запах кала.
Они также обезвреживаются в печени образуя, конъюгаты с серной или глюкуроновой кислотами, и выводятся с мочой.

которые шокируют неподготовленного человека. Мясо закапывают на несколько недель

или месяцев, а затем поедают в качестве деликатеса.
В Исландии это хакарл из акулы, на территории от Гренландии до Чукотки — кивиак (тюлень, фаршированный чайками и закопанный на семь месяцев). Российские чукчи просто обожают похлёбку из оленины, выдержанной в течение нескольких недель в сарае. А копальхем готовят из моржа, тюленя, оленя (ненецкий, чукотский, эвенкийский вариант), утки (гренландский вариант), кита (эскимосский вариант). Убитый олень погружается в болото и присыпается торфом, закладывается ветками и камнями, и оставляется на несколько месяцев. По истечении срока труп извлекается и употребляется в пищу. Это не только деликатес, но и сакральная еда.
! Это еще не самые отвратительные (с нашей точки зрения) блюда мира.

При употреблении копальхена любой человек, если только он не питается им с детства, получает сильнейшее отравление из-за содержания в большом количестве трупных ядов – кадаверина, путресцина, нейрина и др. При отсутствии своевременной медицинской помощи такой эксперимент может закончиться летальным исходом.
Птомаины токсичны, в особенности нейрин. Действие нейрина на организм сравнимо с действием мускарина и фосфорорганических ядов.