Inhibitor mikrosomalnych enzymów wątrobowych erytromycyna. Interakcja leków na etapie powstawania metabolitów

Enzymy to specyficzne białka, które biorą udział w reakcjach biochemicznych i mogą przyspieszać lub spowalniać ich przebieg. Wątroba wytwarza dużą ilość tych związków ze względu na jej ważną rolę w metabolizmie tłuszczów, białek i węglowodanów. Ich aktywność określają wyniki biochemicznego badania krwi. Badania takie są ważne dla oceny stanu wątroby i diagnozowania wielu chorób.

Co to jest?

Enzymy wątrobowe to grupa biologicznie aktywnych białek, które mogą być wytwarzane wyłącznie przez komórki tego narządu. Można je znaleźć na wewnętrznej lub zewnętrznej błonie, wewnątrz komórek lub we krwi. W zależności od roli enzymów dzieli się je na kilka kategorii:

• hydrolazy – przyspieszają rozkład związków złożonych na cząsteczki;
• syntetazy - biorą udział w reakcjach syntezy złożonych związków biologicznych z substancji prostych;
• transferazy – uczestniczą w transporcie cząsteczek przez błony;
• oksyreduktazy – są głównym warunkiem prawidłowego przebiegu reakcji redoks na poziomie komórkowym;
• izomerazy - niezbędne w procesach zmiany konfiguracji prostych cząsteczek;
• liazy – tworzą dodatkowe wiązania chemiczne pomiędzy cząsteczkami.

WAŻNY! Na aktywność enzymów wpływa także obecność innych związków (kofaktorów). Należą do nich białka, witaminy i substancje witaminopodobne.

Grupy enzymów wątrobowych

Ich funkcja w komórkowych procesach metabolicznych zależy od lokalizacji enzymów wątrobowych. Zatem mitochondria biorą udział w wymianie energii, ziarnista siateczka śródplazmatyczna syntetyzuje białka, gładka siateczka śródplazmatyczna syntetyzuje tłuszcze i węglowodany, a białka hydrolazy znajdują się na lizosomach. Wszystkie enzymy wytwarzane przez wątrobę można znaleźć we krwi.

W zależności od tego, jakie funkcje pełnią enzymy i gdzie się znajdują w organizmie, dzieli się je na 3 duże grupy:

• wydzielnicze – po wydzieleniu przez komórki wątroby przedostają się do krwi i występują tu w maksymalnym stężeniu (czynniki krzepnięcia krwi, cholinoesteraza);
• wskaźnik – zwykle zawarty wewnątrz komórek i uwalniany do krwi dopiero w przypadku ich uszkodzenia, dlatego mogą służyć jako wskaźniki stopnia uszkodzenia wątroby w chorobach wątroby (ALT, AST i inne);
• wydalniczy - wydalany z wątroby z żółcią, a wzrost ich poziomu we krwi wskazuje na naruszenie tych procesów.

Każdy enzym jest ważny w diagnozowaniu stanu wątroby. Ich aktywność określa się w przypadku podejrzenia patologii wątroby oraz oceny stopnia uszkodzenia tkanki wątrobowej. Aby uzyskać pełniejszy obraz, może być konieczna diagnostyka enzymów trawiennych, enzymów żołądkowo-jelitowych, enzymów trzustkowych i dróg żółciowych.

Do oznaczenia enzymów wątrobowych wymagana jest krew żylna pobrana rano na czczo.

Enzymy przeznaczone do diagnostyki chorób wątroby

Biochemia krwi jest ważnym etapem w diagnostyce chorób wątroby. Wszystkie procesy patologiczne w tym narządzie mogą wystąpić ze zjawiskami cholestazy lub cytolizy. Pierwszym procesem jest naruszenie odpływu żółci wydzielanej przez hepatocyty. W innych zaburzeniach zdrowe elementy komórkowe ulegają zniszczeniu, a ich zawartość przedostaje się do krwi. Na podstawie obecności i ilości enzymów wątrobowych we krwi można określić stopień zaawansowania choroby oraz charakter zmian patologicznych w narządach dróg wątrobowo-żółciowych.

Wskaźniki cholestazy

Zespół cholestazy (trudności w wydzielaniu żółci) towarzyszy chorobom zapalnym wątroby, zaburzeniom wydzielania żółci i patologiom dróg żółciowych. Zjawiska te powodują następujące zmiany w analizie biochemicznej:

• zwiększona jest aktywność enzymów wydalniczych;
• Zwiększone jest także stężenie składników żółci, w tym bilirubiny, kwasów żółciowych, cholesterolu i fosfolipidów.

Odpływ żółci może zostać zakłócony przez mechaniczny nacisk na drogi żółciowe (stan zapalny tkanki, nowotwory, kamienie), zwężenie ich światła i inne zjawiska. Zestaw charakterystycznych zmian parametrów krwi staje się podstawą do bardziej szczegółowych badań stanu pęcherzyka żółciowego i dróg żółciowych.

Wskaźniki cytolizy

Cytoliza (zniszczenie hepatocytów) może wystąpić podczas zakaźnego i niezakaźnego zapalenia wątroby lub podczas zatrucia. W tym przypadku zawartość komórek zostaje uwolniona, a we krwi pojawiają się enzymy wskaźnikowe. Należą do nich ALT (aminotransferaza alaninowa), AST (aminotransferaza asparaginianowa), LDH (dehydrogenaza mleczanowa) i aldolaza. Im wyższy poziom tych związków we krwi, tym większy stopień uszkodzenia miąższu narządu.

Oznaczanie fosfatazy alkalicznej

Fosfataza alkaliczna, która występuje we krwi, może być pochodzenia nie tylko wątrobowego. Niewielka ilość tego enzymu jest wytwarzana w szpiku kostnym. O chorobach wątroby możemy mówić, jeśli występuje jednocześnie wzrost poziomu fosfatazy zasadowej i gamma-GGT. Dodatkowo można wykryć wzrost poziomu bilirubiny, co wskazuje na patologie pęcherzyka żółciowego.

Transpeptydaza gamma-glutamylowa we krwi

GGT zwykle wzrasta pod wpływem fosfatazy alkalicznej. Wskaźniki te wskazują na rozwój cholestazy i możliwych chorób układu żółciowego. Jeśli poziom tego enzymu będzie podwyższony w izolacji, istnieje ryzyko niewielkiego uszkodzenia tkanki wątroby w początkowych stadiach alkoholizmu lub innego zatrucia. W przypadku poważniejszych patologii obserwuje się równoczesny wzrost aktywności enzymów wątrobowych.

Ostateczną diagnozę można postawić jedynie na podstawie kompleksowego badania, w skład którego wchodzi badanie USG

Transaminazy wątrobowe (ALT, AST)

ALT (aminotransferaza alaninowa) jest najbardziej specyficznym enzymem wątrobowym. Występuje w cytoplazmie innych narządów (nerki, serce), jednak w największym stężeniu występuje w miąższu wątroby. Jego wzrost we krwi może wskazywać na różne choroby:

• zapalenie wątroby, zatrucie z uszkodzeniem wątroby, marskość wątroby;
• zawał mięśnia sercowego;
• przewlekłe choroby układu sercowo-naczyniowego, które objawiają się martwicą obszarów tkanki funkcjonalnej;
• urazy, uszkodzenia lub stłuczenia mięśni;
• ciężkie zapalenie trzustki – zapalenie trzustki.

AST (dehydrogenaza asparaginianowa) występuje nie tylko w wątrobie. Można go również znaleźć w mitochondriach serca, nerek i mięśni szkieletowych. Wzrost tego enzymu we krwi wskazuje na zniszczenie elementów komórkowych i rozwój jednej z patologii:

• zawał mięśnia sercowego (jedna z najczęstszych przyczyn);
• choroby wątroby w postaci ostrej lub przewlekłej;
• niewydolność serca;
• urazy, zapalenie trzustki.

WAŻNY! W badaniach krwi i oznaczaniu transferaz ważny jest stosunek między nimi (współczynnik Ritisa). Jeśli wartość AST/ALS przekracza 2, możemy mówić o poważnych patologiach z rozległym zniszczeniem miąższu wątroby.

Dehydrogenaza mleczanowa

LDH jest enzymem cytolitycznym. Nie jest specyficzny, to znaczy występuje nie tylko w wątrobie. Jednak jego oznaczenie jest istotne w diagnostyce zespołu żółtaczki. U pacjentów z chorobą Gilberta (chorobą genetyczną, której towarzyszy upośledzenie wiązania bilirubiny) mieści się ona w granicach normy. W przypadku innych rodzajów żółtaczki jego stężenie wzrasta.

Jak określa się aktywność substancji?

Biochemiczne badanie krwi na obecność enzymów wątrobowych jest jedną z głównych metod diagnostycznych. Będzie to wymagało pobrania krwi żylnej na czczo rano. W dniu poprzedzającym badanie należy wykluczyć wszystkie czynniki mogące mieć wpływ na czynność wątroby, w tym spożycie napojów alkoholowych, tłustych i pikantnych potraw. We krwi określa się standardowy zestaw enzymów:

• ALAT, AST;
• bilirubina całkowita i jej frakcje (wolna i związana).

Na aktywność enzymów wątrobowych mogą wpływać także niektóre grupy leków. Mogą również zmieniać się normalnie w czasie ciąży. Przed przystąpieniem do analizy należy poinformować lekarza o przyjmowanych lekach oraz o przebytych chorobach przewlekłych jakichkolwiek narządów.

Normy dla pacjentów w różnym wieku

Aby leczyć choroby wątroby, należy przeprowadzić pełną diagnostykę, która obejmuje biochemiczne badanie krwi. Aktywność enzymów bada się łącznie, ponieważ różne wskaźniki mogą wskazywać na różne zaburzenia. Tabela pokazuje wartości normalne i ich wahania.

Mieszanina	Normalne wskaźniki
Totalna proteina	65-85 g/l
Cholesterol	3,5-5,5 mmol/l
Bilirubina całkowita	8,5-20,5 µmol/l
Bilirubina bezpośrednia	2,2-5,1 µmol/l
Bilirubina pośrednia	Nie więcej niż 17,1 µmol/l
ALT	Dla mężczyzn – nie więcej niż 45 jednostek/l; Dla kobiet – nie więcej niż 34 jednostki/l
AST	Dla mężczyzn – nie więcej niż 37 jednostek/l; Dla kobiet – nie więcej niż 30 jednostek/l
Współczynnik Ritisa	0,9-1,7
Fosfatazy alkalicznej	Nie więcej niż 260 jednostek/l
GGT	Dla mężczyzn – od 10 do 70 jednostek/l; Dla kobiet - od 6 do 42 jednostek/l

Enzym ALS ma najważniejszą wartość diagnostyczną w przypadku podejrzenia zapalenia wątroby, zwyrodnienia tłuszczowego lub marskości wątroby. Jego wartości zwykle zmieniają się w czasie. Związek ten mierzy się w jednostkach na litr. Normalne wskaźniki w różnym wieku będą następujące:

• u noworodków – do 49. roku życia;
• u dzieci do 6 miesiąca życia – 56 lat i więcej;
• do jednego roku - nie więcej niż 54;
• od 1 roku do 3 lat – do 33 lat;
• od 3 do 6 lat – 29;
• u starszych dzieci i młodzieży – do 39. roku życia.

Leki gromadzą się w miąższu wątroby i mogą powodować wzrost aktywności enzymów wątrobowych

WAŻNY! Biochemiczne badanie krwi to ważne, ale nie jedyne badanie określające stan wątroby. W razie potrzeby wykonuje się także USG i badania dodatkowe.

Cechy determinacji w czasie ciąży

Podczas normalnej ciąży prawie wszystkie wskaźniki enzymatyczne pozostają w normalnych granicach. W późniejszych stadiach możliwy jest nieznaczny wzrost poziomu fosfatazy zasadowej we krwi – zjawisko to związane jest z tworzeniem się tego związku przez łożysko. Podwyższone enzymy wątrobowe można zaobserwować podczas gestozy (toksykozy) lub wskazywać na zaostrzenie chorób przewlekłych.

Zmiany aktywności enzymów w marskości wątroby

Marskość wątroby to najniebezpieczniejszy stan, w którym zdrowy miąższ wątroby zostaje zastąpiony bliznami tkanki łącznej. Tej patologii nie można leczyć, ponieważ przywrócenie narządu jest możliwe tylko dzięki normalnym hepatocytom. We krwi następuje wzrost wszystkich specyficznych i niespecyficznych enzymów, wzrost stężenia związanej i niezwiązanej bilirubiny. Przeciwnie, poziom białka spada.

Specjalną grupę stanowią enzymy mikrosomalne

Enzymy mikrosomalne wątrobowe stanowią specjalną grupę białek wytwarzanych przez retikulum endoplazmatyczne. Biorą udział w reakcjach neutralizujących ksenobiotyki (substancje obce dla organizmu i mogące powodować objawy zatrucia). Procesy te przebiegają w dwóch etapach. W wyniku pierwszego z nich z moczem wydalane są rozpuszczalne w wodzie ksenobiotyki (o niskiej masie cząsteczkowej). Substancje nierozpuszczalne ulegają szeregowi przemian chemicznych przy udziale mikrosomalnych enzymów wątrobowych, a następnie są wydalane z żółcią do jelita cienkiego.

Głównym pierwiastkiem wytwarzanym przez siateczkę śródplazmatyczną komórek wątroby jest cytochrom P450. W leczeniu niektórych chorób stosuje się leki będące inhibitorami lub induktorami enzymów mikrosomalnych. Wpływają na aktywność tych białek:

• inhibitory – przyspieszają działanie enzymów, dzięki czemu substancje czynne leków są szybciej eliminowane z organizmu (ryfampicyna, karbamazepina);
• induktory - zmniejszają aktywność enzymów (flukonazol, erytromycyna i inne).

WAŻNY! Przy wyborze schematu leczenia dowolnej choroby bierze się pod uwagę procesy indukcji lub hamowania enzymów mikrosomalnych. Jednoczesne stosowanie leków z tych dwóch grup jest przeciwwskazane.

Enzymy wątrobowe są ważnym wskaźnikiem diagnostycznym pozwalającym określić choroby wątroby. Jednak do kompleksowego badania konieczne jest również wykonanie dodatkowych badań, w tym USG. Ostateczną diagnozę stawia się na podstawie badań klinicznych i biochemicznych krwi, moczu i kału, USG narządów jamy brzusznej oraz, jeśli to konieczne, zdjęć rentgenowskich, CT, MRI lub innych danych.

Wątroba jest największym gruczołem przewodu pokarmowego. Pełni w organizmie funkcję laboratorium biochemicznego oraz odgrywa ważną rolę w metabolizmie białek, węglowodanów i lipidów (patrz niżej). Wątroba syntetyzuje najważniejsze białka osocza krwi: albuminę, fibrynogen, protrombinę, ceruloplazminę, transferynę, angiotensynogen itp. Poprzez te białka udział wątroby w tak ważnych procesach jak utrzymanie ciśnienia onkotycznego, regulacja ciśnienia krwi i objętości krwi krążącej , krzepnięcie krwi, metabolizm żelaza itp.

Najważniejszą funkcją wątroby jest detoksykacja (lub bariera). Jest niezbędna do zachowania życia organizmu. W wątrobie neutralizowane są takie substancje jak bilirubina i produkty katabolizmu aminokwasów w jelitach, inaktywowane są także leki i substancje toksyczne pochodzenia egzogennego, NH 3 jest produktem metabolizmu azotu, który w wyniku reakcji enzymatycznych , przekształca się w nietoksyczny mocznik, hormony i aminy biogenne.

Substancje, które dostają się do organizmu ze środowiska i nie są przez niego wykorzystywane do budowy tkanek organizmu lub jako źródło energii, nazywane są substancjami obcymi, czyli ksenobiotykami. Substancje te mogą przedostać się do organizmu wraz z pożywieniem, przez skórę lub wdychane powietrze.

Substancje obce, czyli ksenobiotyki, dzielą się na 2 grupy:

Produkty działalności gospodarczej człowieka (przemysł, rolnictwo, transport);

Chemia gospodarcza - detergenty, środki odstraszające owady, perfumy.

Ksenobiotyki hydrofilowe wydalane są z organizmu w postaci niezmienionej z moczem, hydrofobowe mogą zatrzymywać się w tkankach, wiążąc się z białkami lub tworząc kompleksy

z lipidami błon komórkowych. Z biegiem czasu nagromadzenie obcych substancji w komórkach tkanek doprowadzi do zakłócenia ich funkcji. Aby usunąć takie niepotrzebne dla organizmu substancje, w procesie ewolucji wypracowano mechanizmy ich detoksykacji (neutralizacji) i usuwania z organizmu.

I. MECHANIZMY USUWANIA KSENOBIOTYKÓW

Neutralizacja większości ksenobiotyków następuje poprzez modyfikację chemiczną i przebiega w 2 fazach (ryc. 12-1). W wyniku tej serii reakcji ksenobiotyki stają się bardziej hydrofilowe i są wydalane z moczem. Substancje bardziej hydrofobowe lub o dużej masie cząsteczkowej (>300 kDa) częściej są wydalane do jelit z żółcią, a następnie wydalane z kałem.

W skład układu neutralizacji wchodzi wiele różnych enzymów, pod wpływem których można modyfikować niemal każdy ksenobiotyk.

Enzymy mikrosomalne katalizują reakcje C-hydroksylacji, N-hydroksylacji, O-, N-, S-dealkilacji, oksydacyjnej deaminacji, sulfoksydacji i epoksydacji (Tabela 12-1).

Mikrosomalny układ utleniania (utlenianie monooksygenazy) zlokalizowany jest w błonach ER niemal wszystkich tkanek. W eksperymencie, gdy ER jest izolowany z komórek, błona rozpada się na części, z których każda tworzy zamknięty pęcherzyk – mikrosom, stąd nazwa – utlenianie mikrosomalne. System ten zapewnia pierwszą fazę neutralizacji większości substancji hydrofobowych. Enzymy nerek, płuc, skóry i przewodu pokarmowego mogą brać udział w metabolizmie ksenobiotyków, ale największą aktywność wykazują w wątrobie. Do grupy enzymów mikrosomalnych zaliczają się specyficzne oksydazy, różne hydrolazy i enzymy koniugacyjne.

Ryż. 12-1. Metabolizm i eliminacja ksenobiotyków z organizmu. RH – ksenobiotyk; K - grupa używana do koniugacji (glutation, glukuronyl itp.); M - masa cząsteczkowa. Spośród wielu reakcji zależnych od cytochromu P 450 na rysunku pokazano tylko jedną - schemat hydroksylacji ksenobiotyków. W pierwszej fazie do struktury substancji RH wprowadzana jest grupa polarna OH. Następnie zachodzi reakcja koniugacji; Koniugat, w zależności od rozpuszczalności i masy cząsteczkowej, jest wydalany przez nerki lub z kałem.

Podstawowe funkcje wątroby

Metabolizm węglowodanów

Glukoneogeneza

Synteza i rozkład glikogenu

Metabolizm lipidów i ich pochodnych

Synteza kwasów tłuszczowych i tłuszczów z węglowodanów Synteza i wydalanie cholesterolu Tworzenie lipoprotein Ketogeneza

Synteza kwasów żółciowych 25-hydroksylacja witaminy D 3

Metabolizm białek

Synteza białek osocza krwi (w tym niektórych czynników krzepnięcia krwi) Synteza mocznika (neutralizacja amoniaku)

Wymiana hormonalna Metabolizm i uwalnianie hormonów steroidowych Metabolizm hormonów polipeptydowych

Metabolizm i wydalanie bilirubiny

glikogen witamina A witamina B 12 żelazo

Leki i substancje obce

Metabolizm i wydalanie

Tabela 12-1. Możliwe modyfikacje ksenobiotyków w pierwszej fazie neutralizacji

Druga faza to reakcje koniugacji, w wyniku których obca substancja, modyfikowana przez układy enzymatyczne ER, wiąże się z endogennymi substratami - kwasem glukuronowym, kwasem siarkowym, glicyną, glutationem. Powstały koniugat jest usuwany z organizmu.

A. UTLENIANIE MIKROSOMALNE

Oksydazy mikrosomalne to enzymy zlokalizowane w błonach gładkiego ER, działające w połączeniu z dwoma pozamitochondrialnymi CPE. Enzymy, które katalizują redukcję jednego atomu cząsteczki O2 wraz z utworzeniem wody i włączeniem kolejnego atomu tlenu do utlenionej substancji, nazywane są mikrosomalnymi oksydazami o mieszanych funkcjach lub mikrosomalnymi monooksygenazami. Utlenianie z udziałem monooksygenaz jest zwykle badane przy użyciu preparatów mikrosomalnych.

1. Główne enzymy mikrosomalnych łańcuchów transportu elektronów

Układ mikrosomalny nie zawiera składników białkowych rozpuszczalnych w cytozolu, wszystkie enzymy są białkami błonowymi, których centra aktywne zlokalizowane są na powierzchni cytoplazmatycznej ER. System obejmuje kilka białek tworzących łańcuch transportu elektronów (ETC). W ER występują dwa takie łańcuchy, pierwszy składa się z dwóch enzymów - reduktazy NADPH-P 450 i cytochromu P 450, drugi obejmuje enzym reduktazę NADH-cytochromu-b 5, cytochrom b 5 oraz kolejny enzym - desaturazę stearoilo-CoA .

Łańcuch transportu elektronów - reduktaza NADPH-P 450 - cytochrom P 450. W większości przypadków donorem elektronów (ē) dla tego łańcucha jest NADPH, który jest utleniany przez reduktazę NADPH-P 450. Enzym zawiera dwa koenzymy jako grupę prostetyczną - nindinukleotyd flawinady (FAD) i mononukleotyd flawiny (FMN). Protony i elektrony z NADPH przenoszone są sekwencyjnie do koenzymów reduktazy NADPH-P 450. Zredukowany FMN (FMNH 2) jest utleniany przez cytochrom P 450 (patrz diagram poniżej).

Cytochrom P 450 jest hemoproteiną, zawiera hem grupy prostetycznej i miejsca wiązania tlenu i substratu (ksenobiotyk). Nazwa cytochrom P 450 wskazuje, że maksimum absorpcji kompleksu cytochromu P 450 mieści się w zakresie 450 nm.

Utleniającym się substratem (donorem elektronów) dla reduktazy NADH-cytochromu b5 jest NADH (patrz diagram poniżej). Protony i elektrony z NADH przenoszone są do koenzymu reduktazy FAD, kolejnym akceptorem elektronów jest Fe 3+ cytochromu b 5. Cytochrom b 5 w niektórych przypadkach może być donorem elektronów (ē) dla cytochromu P 450 lub desaturazy stearoilo-CoA, która katalizuje tworzenie podwójnych wiązań w kwasach tłuszczowych, przenosząc elektrony na tlen, tworząc wodę (ryc. 12-2) .

Reduktaza NADH-cytochromu b5 jest białkiem dwudomenowym. Kulista domena cytozolowa wiąże grupę prostetyczną, koenzym FAD, a pojedynczy hydrofobowy „ogon” zakotwicza białko w błonie.

Cytochrom b 5 to białko zawierające hem, które ma domenę zlokalizowaną na powierzchni błony ER i krótką „uwięź”

Ryż. 12-2. Łańcuchy transportu elektronów ER. RH - substrat cytochromu P 450; strzałki wskazują reakcje przeniesienia elektronu. W jednym systemie NADPH jest utleniany przez reduktazę NADPH cytochromu P 450, która następnie przenosi elektrony do całej rodziny cytochromu P 450. Drugi system polega na utlenianiu NADH przez reduktazę cytochromu b 5, elektrony są przenoszone do cytochromu b 5; zredukowana forma cytochromu b5 jest utleniana przez desaturazę stearoilo-CoA, która przenosi elektrony do O2.

domena helikalna zlokalizowana w dwuwarstwie lipidowej.

NADH-reduktaza cytochromu b 5 i cytochrom b 5, będąc białkami „zakotwiczonymi”, nie są ściśle związane z pewnymi obszarami błony ER i dlatego mogą zmieniać swoją lokalizację.

2. Funkcjonowanie cytochromu P 450

Wiadomo, że tlen cząsteczkowy w stanie trypletowym jest obojętny i nie jest w stanie oddziaływać ze związkami organicznymi. Aby tlen stał się reaktywny, konieczne jest przekształcenie go w tlen singletowy przy użyciu układów enzymatycznych do jego redukcji. Należą do nich układ monooksygenazy zawierający cytochrom P 450. Wiązanie substancji lipofilowej RH i cząsteczki tlenu w centrum aktywnym cytochromu P 450 zwiększa aktywność oksydacyjną enzymu. Jeden atom tlenu przyjmuje 2 ē i przechodzi do formy O 2-. Donorem elektronów jest NADPH, który jest utleniany przez reduktazę NADPH-cytochromu P 450. O 2- oddziałuje z protonami: O 2- + 2H + → H 2 O i powstaje woda. Drugi atom cząsteczki tlenu wchodzi w skład substratu RH, tworząc grupę hydroksylową substancji R-OH (ryc. 12-3).

Ogólne równanie reakcji hydroksylacji substancji RH przez mikrosomalne enzymy utleniające:

RH + O 2 + NADPH + H + → ROH + H 2 O + NADP +.

Substratami P 450 może być wiele substancji hydrofobowych pochodzenia zarówno egzogennego (leki, ksenobiotyki), jak i endogennego (steroidy, kwasy tłuszczowe itp.).

Zatem w wyniku pierwszej fazy neutralizacji z udziałem cytochromu P 450 następuje modyfikacja substancji z utworzeniem grup funkcyjnych zwiększających rozpuszczalność związku hydrofobowego. W wyniku modyfikacji cząsteczka może utracić swoją aktywność biologiczną lub nawet utworzyć związek bardziej aktywny niż substancja, z której została utworzona.

3. Właściwości mikrosomalnego układu utleniania

Najważniejszymi właściwościami mikrosomalnych enzymów utleniających są: szeroka specyficzność substratowa, która pozwala na neutralizację substancji o szerokiej gamie struktur oraz regulacja działania poprzez mechanizm indukcyjny.

Szeroka specyficzność substratowa. Izoformy P 450

Do chwili obecnej opisano około 150 genów cytochromu P 450, kodujących różne izoformy tego enzymu. Każda z izoform P 450

Ryż. 12-3. Transport elektronów podczas utleniania monooksygenazy z udziałem P 450. Wiązanie (1) w centrum aktywnym substancji RH cytochromu P 450 aktywuje redukcję żelaza w hemie – dodawany jest pierwszy elektron (2). Zmiana wartościowości żelaza zwiększa powinowactwo kompleksu P 450 -Fe 2+ -RH do cząsteczki tlenu (3). Pojawienie się cząsteczki O 2 w centrum wiążącym cytochromu P 450 przyspiesza dodanie drugiego elektronu i utworzenie kompleksu P 450 -Fe 2 + O 2 - -RH (4). W kolejnym etapie (5) Fe 2+ ulega utlenieniu, drugi elektron zostaje dodany do cząsteczki tlenu P 450 -Fe 3+ O 2 2-. Zredukowany atom tlenu (O 2-) wiąże 2 protony i powstaje 1 cząsteczka wody. Drugi atom tlenu trafia do budowy grupy OH (6). Zmodyfikowana substancja R-OH jest oddzielana od enzymu (7).

ma wiele substratów. Substratami tymi mogą być zarówno endogenne substancje lipofilowe, których modyfikacja jest częścią prawidłowego metabolizmu tych związków, jak i hydrofobowe ksenobiotyki, w tym leki. Niektóre izoformy cytochromu P 450 biorą udział w metabolizmie związków o niskiej masie cząsteczkowej, takich jak etanol i aceton.

Regulacja aktywności mikrosomalnego układu utleniania

Regulacja aktywności układu mikrosomalnego odbywa się na poziomie transkrypcji lub zmian potranskrypcyjnych. Indukcja syntezy pozwala na zwiększenie liczby enzymów w odpowiedzi na przyjmowanie lub powstawanie w organizmie substancji, których usunięcie jest niemożliwe bez udziału mikrosomalnego układu utleniania.

Obecnie opisano ponad 250 związków chemicznych powodujących indukcję enzymów mikrosomalnych. Induktory te obejmują barbiturany, policykliczne

węglowodory aromatyczne, alkohole, ketony i niektóre steroidy. Pomimo różnorodności budowy chemicznej wszystkie induktory mają szereg wspólnych cech; zaliczane są do związków lipofilowych i służą jako substraty dla cytochromu P 450.

B. KONJUGACJA – DRUGA FAZA ROZŁAMANIA SUBSTANCJI

Drugą fazą neutralizacji substancji są reakcje sprzęgania, podczas których do powstałych w pierwszym etapie grup funkcyjnych przyłączane są inne cząsteczki lub grupy pochodzenia endogennego, zwiększając hydrofilowość i zmniejszając toksyczność ksenobiotyków (Tabela 12-2).

1. Udział transferaz w reakcjach koniugacji

Wszystkie enzymy biorące udział w drugiej fazie neutralizacji ksenobiotyków należą do klasy transferaz. Charakteryzują się szeroką specyficznością substratową.

Tabela 12-2. Główne enzymy i metabolity biorące udział w koniugacji

UDP-glukuronylotransferaza

Difosforan urydyny (UDP)-glukuronylotransferazy, zlokalizowane głównie w ER, dodają resztę kwasu glukuronowego do cząsteczki substancji powstałej podczas utleniania mikrosomalnego (ryc. 12-4).

Ogólnie reakcję z udziałem UDP-glukuronylotransferazy zapisuje się w następujący sposób:

RОH + UDP-C 6 H 9 O 6 = RO-C 6 H 9 O 6 + UDP. Sulfotransferazy

Sulfotransferazy cytoplazmatyczne katalizują reakcję sprzęgania, podczas której reszta kwasu siarkowego (-SO3H) z 3"-fosfoadenozyno-5"-fosfosiarczanu (FAPS) jest dodawana do fenoli, alkoholi lub aminokwasów (ryc. 12-5).

Reakcję z udziałem sulfotransferazy ogólnie zapisuje się w następujący sposób:

RОH + FAF-SO 3 H = RO-SO 3 H + FAF.

Ryż. 12-4. Kwas urydynodifosfoglukuronowy (UDP-C 6 H 9 O 6).

Enzymy sulfotransferaza i UDP-glukuronylotransferaza biorą udział w neutralizacji ksenobiotyków, inaktywacji leków i endogennych związków biologicznie czynnych.

Transferazy glutationowe

Transferazy glutationowe (GT) zajmują szczególne miejsce wśród enzymów biorących udział w neutralizacji ksenobiotyków i inaktywacji normalnych metabolitów i leków. Transferazy glutationowe działają we wszystkich tkankach i odgrywają ważną rolę w inaktywacji własnych metabolitów: niektórych hormonów steroidowych, prostaglandyn, bilirubiny, kwasów żółciowych, produktów peroksydacji lipidów.

Znanych jest wiele izoform GT o różnej specyficzności substratu. W komórkach GT są zlokalizowane głównie w cytozolu, ale istnieją warianty enzymów w jądrze i mitochondriach. GSH do prawidłowego funkcjonowania wymaga glutationu (GSH) (Rysunek 12.6).

Glutation jest tripeptydem Glu-Cys-Gly (reszta kwasu glutaminowego jest przyłączona do cysteiny przez grupę karboksylową rodnika).

Ryż. 12-5. 3"-fosfoadenozyno-5"-fosfosiarczan (PAF-SO3H).

Ryż. 12-6. Glutation (GSH).

GT mają szeroką specyficzność wobec substratów, których całkowita liczba przekracza 3000. GT wiążą wiele substancji hydrofobowych i inaktywują je, ale modyfikacjom chemicznym przy udziale glutationu ulegają jedynie te, które posiadają grupę polarną. Oznacza to, że substraty to substancje, które z jednej strony mają centrum elektrofilowe (na przykład grupę OH), a z drugiej strony strefy hydrofobowe. Neutralizacja, tj. chemiczną modyfikację ksenobiotyków przy udziale GT można przeprowadzić na trzy różne sposoby:

Przez koniugację substratu R z glutationem (GSH):

R+GSH→GSRH

W wyniku podstawienia nukleofilowego:

RX+GSH→GSR + HX,

Redukcja nadtlenków organicznych do alkoholi:

R-HC-O-OH + 2 GSH→R-HC-O-OH + GSSG + H2O.

W reakcji: UN – grupa wodoronadtlenkowa, GSSG – utleniony glutation.

Układ neutralizacji z udziałem GT i glutationu odgrywa wyjątkową rolę w kształtowaniu odporności organizmu na różnorodne wpływy i jest najważniejszym mechanizmem ochronnym komórki. Podczas biotransformacji niektórych ksenobiotyków pod wpływem HT powstają tioestry (koniugaty RSG), które następnie przekształcają się w merkaptany, wśród których znajdują się produkty toksyczne. Jednak koniugaty GSH z większością ksenobiotyków są mniej reaktywne i bardziej hydrofilowe niż substancje macierzyste, a zatem są mniej toksyczne i łatwiejsze do wydalenia z organizmu (ryc. 12-7).

Ryż. 12-7. Neutralizacja 1-chloro, 2,4-dinitrobenzolu przy udziale glutationu.

GT, wraz ze swoimi centrami hydrofobowymi, mogą niekowalencyjnie wiązać ogromną liczbę związków lipofilowych (neutralizacja fizyczna), uniemożliwiając ich przenikanie do warstwy lipidowej błon i zakłócanie funkcji komórkowych. Dlatego GT jest czasami nazywany albuminą wewnątrzkomórkową.

GT mogą kowalencyjnie wiązać ksenobiotyki, które są mocnymi elektrolitami. Dodatek takich substancji to dla GT „samobójstwo”, ale dodatkowy mechanizm ochronny dla komórki.

Acetylotransferazy, metylotransferazy

Acetylotransferazy katalizują reakcje sprzęgania - przeniesienie reszty acetylowej z acetylo-CoA do grupy azotowej -SO 2 NH 2, na przykład w składzie sulfonamidów. Metylotransferazy błonowe i cytoplazmatyczne z udziałem SAM metylują grupy -P=O, -NH2 i SH ksenobiotyków.

2. Rola hydrolaz epoksydowych w tworzeniu dioli

Niektóre inne enzymy biorą także udział w drugiej fazie neutralizacji (reakcji sprzęgania). Hydrolaza epoksydowa (hydrataza epoksydowa) dodaje wodę do benzenu, epoksydów benzopirenowych i innych wielopierścieniowych węglowodorów powstałych w pierwszej fazie neutralizacji i przekształca je w diole (Rys. 12-8). Epoksydy powstające podczas utleniania mikrosomalnego są substancjami rakotwórczymi. Mają wysoką aktywność chemiczną i mogą brać udział w nieenzymatycznych reakcjach alkilowania DNA, RNA i białek (patrz sekcja 16). Chemiczne modyfikacje tych cząsteczek mogą prowadzić do degeneracji normalnej komórki w komórkę nowotworową.

Ryż. 12-8. Detoksykacja benzantracenu. E 1 - enzym układu mikrosomalnego; E 2 - hydrataza epoksydowa.

B. ROZKŁAD AMINOKWASÓW W JELITACH. NEUTRALIZACJA I USUWANIE PRODUKTÓW ROTACJI Z ORGANIZMU

Aminokwasy, które nie są wchłaniane do komórek jelitowych, są wykorzystywane przez mikroflorę jelita grubego jako składniki odżywcze. Enzymy bakteryjne rozkładają aminokwasy i przekształcają je w aminy, fenole, indol, skatol, siarkowodór i inne związki trujące dla organizmu. Proces ten nazywany jest czasem gniciem białek jelitowych. Gnicie opiera się na reakcjach dekarboksylacji i deaminacji aminokwasów.

Tworzenie i neutralizacja n-krezolu i fenolu

Pod wpływem enzymów bakteryjnych z aminokwasu tyrozyny mogą powstać fenol i krezol, niszcząc przez drobnoustroje łańcuchy boczne aminokwasów (ryc. 12-9).

Wchłonięte produkty dostają się do wątroby przez żyłę wrotną, gdzie może nastąpić neutralizacja fenolu i krezolu poprzez sprzęganie z resztą kwasu siarkowego (FARS) lub z kwasem glukuronowym w składzie UDP-glukuronianu. Reakcje sprzęgania fenolu i krezolu z FAPS

katalizuje enzym sulfotransferazę (ryc. 12-10).

Koniugacja kwasów glukuronowych z fenolem i krezolem zachodzi przy udziale enzymu UDP-glukuronylotransferazy (ryc. 12-11). Produkty koniugacji są dobrze rozpuszczalne w wodzie i wydalane są z moczem przez nerki. Zwiększenie ilości koniugatów kwasu glukuronowego z fenolem i krezolem wykrywa się w moczu wraz ze wzrostem produktów gnicia białek w jelicie.

Tworzenie i neutralizacja indolu i skatolu

W jelicie mikroorganizmy tworzą indol i skatol z aminokwasu tryptofanu. Bakterie niszczą łańcuch boczny tryptofanu, pozostawiając nienaruszoną strukturę pierścieniową.

Indol powstaje w wyniku rozszczepienia przez bakterie łańcucha bocznego, prawdopodobnie w postaci seryny lub alaniny (ryc. 12.12).

Skatol i indol są neutralizowane w wątrobie w 2 etapach. Po pierwsze, w wyniku utleniania mikrosomalnego, uzyskują grupę hydroksylową. W ten sposób indol przekształca się w indoksyl, a następnie wchodzi w reakcję sprzęgania z FAPS, tworząc kwas indoksylosiarkowy, sól potasową

Ryż. 12-9. Katabolizm tyrozyny pod wpływem bakterii. E - enzymy bakteryjne.

Ryż. 12-10. Koniugacja fenolu i krezolu z FAPS. E - sulfotransferaza.

Ryż. 12-11. Udział UDP-glukuronylotransferazy w detoksykacji krezolu i fenolu. E - UDP-glukuronylotransferaza.

Ryż. 12-12. Katabolizm tryptofanu pod wpływem bakterii. E - enzymy bakteryjne.

który otrzymał nazwę zwierzęcej indica

(ryc. 12-13).

Detoksykacja kwasu benzoesowego

Synteza kwasu hipurowego z kwasu benzoesowego i glicyny zachodzi u ludzi i większości zwierząt głównie w wątrobie (ryc. 12-14). Szybkość tej reakcji odzwierciedla stan funkcjonalny wątroby.

W praktyce klinicznej wykorzystują oznaczenie szybkości powstawania i wydalania kwasu hipurowego po wprowadzeniu do organizmu ksenobiotycznego kwasu benzoesowego (kwasu benzoesowego sodu) – Szybki test.

D. Wiązanie, transport i wydalanie

KSENOBIOTYKA

W osoczu krwi wiele endogennych i egzogennych substancji lipofilowych jest transportowanych przez albuminy i inne białka.

Białko- główne białko osocza krwi, które wiąże różne substancje hydrofobowe. Może pełnić funkcję białka nośnikowego dla bilirubiny, ksenobiotyków i substancji leczniczych.

Oprócz albumin ksenobiotyki mogą być transportowane przez krew w ramach lipoprotein, a także w połączeniu z kwaśną α 1 -glikoproteiną. Specyfika tej glikoproteiny

Ryż. 12-13. Udział sulfotransferazy w detoksykacji indolu. E - sulfotransferaza.

Ryż. 12-14. Tworzenie kwasu hipurowego z kwasu benzoesowego i glicyny. E - transferaza glicynowa.

polega na tym, że jest to białko indukowalne, biorące udział w reakcji organizmu na zmiany zachodzące w stanie stresu, np. podczas zawału mięśnia sercowego, procesów zapalnych; jego ilość w osoczu wzrasta wraz z innymi białkami. Wiążąc ksenobiotyki, kwaśna α 1 -glikoproteina inaktywuje je i przenosi do wątroby, gdzie kompleks z białkiem ulega rozpadowi, a substancje obce są neutralizowane i usuwane z organizmu.

Udział glikoproteiny P w eliminacji ksenobiotyków

Bardzo ważnym mechanizmem usuwania hydrofobowych ksenobiotyków z komórki jest działanie glikoproteiny P (transportazy ATP). Glikoproteina P jest fosfoglikoproteiną o masie cząsteczkowej 170 kDa, występującą w błonie komórkowej wielu tkanek, zwłaszcza nerek i jelit. Łańcuch polipeptydowy tego białka zawiera 1280 reszt aminokwasowych, tworząc 12 domen transbłonowych i dwa centra wiązania ATP (ryc. 12-15).

Zwykle jego funkcją jest wydalanie z komórek jonów chlorkowych i toksycznych związków hydrofobowych.

Kiedy substancja hydrofobowa (na przykład lek przeciwnowotworowy) dostanie się do komórki, jest z niej usuwana przez glikoproteinę P z wydatkiem energii (ryc. 12-16). Zmniejszenie ilości leku w komórce zmniejsza skuteczność jego wykorzystania w chemioterapii nowotworów.

D. INDUKCJA SYSTEMÓW OCHRONNYCH

Wiele enzymów biorących udział w pierwszej i drugiej fazie neutralizacji to białka indukowalne. Już w starożytności król Mitrydates wiedział, że jeśli systematycznie zażywa się małe dawki trucizny, można uniknąć ostrego zatrucia. „Efekt Mitrydatu” opiera się na indukcji pewnych systemów ochronnych (Tabela 12-3).

Błony ER wątroby zawierają więcej cytochromu P 450 (20%) niż inne enzymy związane z błoną. Lek fenobarbital aktywuje syntezę cytochromu

Ryż. 12-15. Struktura P-glikoproteiny. Glikoproteina P jest integralnym białkiem posiadającym 12 domen transbłonowych rozciągających się przez dwuwarstwę błony cytoplazmatycznej. Końce N i C białka są zwrócone w stronę cytozolu. Sekcje P-glikoproteiny na zewnętrznej powierzchni błony są glikozylowane. Region pomiędzy domeną szóstą i siódmą zawiera miejsca wiązania ATP i autofosforylacji.

Ryż. 12-16. Działanie P-glikoproteiny.

Zacieniony owal to lek przeciwnowotworowy (substancja hydrofobowa).

P 450, UDP-glukuronylotransferaza i hydrolaza epoksydowa. Przykładowo u zwierząt, którym podano induktor fenobarbital, zwiększa się powierzchnia błon ER, która sięga 90% wszystkich struktur błonowych komórki, a w konsekwencji zwiększa się liczba enzymów biorących udział w procesie neutralizacja ksenobiotyków lub substancji toksycznych pochodzenia endogennego.

Podczas chemioterapii procesów złośliwych początkowa skuteczność leku często stopniowo maleje. Ponadto rozwija się oporność wielolekowa, tj. oporność nie tylko na ten lek, ale także na szereg innych leków. Dzieje się tak, ponieważ leki przeciwnowotworowe indukują syntezę glikoproteiny P, transferazy glutationowej i glutationu. Stosowanie substancji hamujących lub aktywujących syntezę P-glikoproteiny, a także

enzymy do syntezy glutationu, zwiększa skuteczność chemioterapii.

Metale są induktorami syntezy glutationu i metalotioneiny o niskiej masie cząsteczkowej, które posiadają grupy SH zdolne do ich wiązania. W rezultacie wzrasta odporność komórek organizmu na trucizny i leki.

Zwiększenie ilości transferaz glutationowych zwiększa zdolność organizmu do adaptacji do wzrastających zanieczyszczeń środowiska. Indukcja enzymów wyjaśnia brak działania przeciwnowotworowego przy stosowaniu szeregu substancji leczniczych. Ponadto induktorami syntezy transferazy glutationowej są normalne metabolity – hormony płciowe, jodotyronina i kortyzol. Katecholaminy poprzez układ cyklazy adenylanowej fosforylują transferazę glutationową i zwiększają jej aktywność.

Szereg substancji, w tym leki (na przykład metale ciężkie, polifenole, S-alkile glutationu, niektóre herbicydy), hamuje transferazę glutationową.

II. biotransformacja substancji leczniczych

Leki dostające się do organizmu ulegają następującym przemianom:

Ssanie;

Wiązanie i transport białek we krwi;

Interakcja z receptorami;

Dystrybucja w tkankach;

Metabolizm i wydalanie z organizmu.

Mechanizm pierwszego etapu (wchłaniania) zależy od właściwości fizykochemicznych leku. Związki hydrofobowe łatwo przenikają przez błony na drodze prostej dyfuzji, natomiast

Tabela 12-3. Indukcja systemów zapewniających ochronę przed ksenobiotykami

jak leki nierozpuszczalne w lipidach przenikają przez błony poprzez transport przezbłonowy z udziałem różnych typów translokaz. Niektóre nierozpuszczalne duże cząstki mogą przedostać się do układu limfatycznego w wyniku pinocytozy.

O kolejnych etapach metabolizmu leku w organizmie determinuje także jego budowa chemiczna – cząsteczki hydrofobowe przemieszczają się we krwi w połączeniu z albuminą, kwaśną α 1 -glikoproteiną lub w składzie lipoprotein. W zależności od budowy lek może przedostać się do komórki z krwi lub będąc analogami substancji endogennych, wiązać się z receptorami błony komórkowej.

Wpływ na organizm większości leków ustaje po pewnym czasie od ich zażycia. Zakończenie działania może nastąpić w wyniku wydalenia leku z organizmu w postaci niezmienionej – jest to typowe dla związków hydrofilowych lub w postaci produktów jego chemicznej modyfikacji (biotransformacji).

A. CHARAKTER ZMIAN PODCZAS BIOTRANSFORMACJI LEKÓW

Szczególnym przejawem biotransformacji obcych związków są przemiany biochemiczne substancji leczniczych w organizmie człowieka, zapewniające ich inaktywację i detoksykację.

W wyniku biotransformacji substancji leczniczych mogą wystąpić:

Inaktywacja substancji leczniczych, tj. zmniejszenie ich aktywności farmakologicznej;

Zwiększona aktywność substancji leczniczych;

Tworzenie toksycznych metabolitów.

Inaktywacja leków

Inaktywacja substancji leczniczych, jak wszystkich ksenobiotyków, przebiega w 2 fazach. Pierwsza faza to modyfikacja chemiczna pod wpływem enzymów układu monooksygenazy ER. Przykładowo, lek barbituran podczas biotransformacji przekształca się w hydroksybarbituran, który następnie bierze udział w reakcji sprzęgania z resztą kwasu glukuronowego. Enzym glukuronylotransferaza katalizuje powstawanie glukuronianu barbituranu, a UDP-glukuronyl jest stosowany jako źródło kwasu glukuronowego (ryc. 12-17).

W pierwszej fazie neutralizacji pod wpływem monooksygenaz powstają grupy reaktywne -OH, -COOH, -NH 2, -SH itp. Związki chemiczne, które posiadają już te grupy, od razu przechodzą do drugiej fazy zobojętniania - koniugacji reakcja.

Zwiększenie aktywności leku

Przykładem wzrostu aktywności substancji podczas jej przemian w organizmie jest powstawanie desmetyloimipraminy z imipraminy. Desmetyloimipramina ma silną zdolność zmniejszania depresji w zaburzeniach psychicznych (ryc. 12-18).

Przemiany chemiczne niektórych leków w organizmie prowadzą do zmiany charakteru ich działania. Na przykład iprazyd jest lekiem przeciwdepresyjnym, który w wyniku dealkilacji przekształca się w izoniazyd, który ma działanie przeciwgruźlicze (ryc. 12-19).

Tworzenie się toksycznych produktów w wyniku reakcji biotransformacji. W niektórych przypadkach przemiany chemiczne leków w organizmie mogą prowadzić do pojawienia się właściwości toksycznych. Więc,

Ryż. 12-17. Metabolizm barbituranów w wątrobie. E 1 - enzymy utleniające mikrosomalne; E 2 - glukuronylotransferaza.

Ryż. 12-18. Aktywacja imipraminy w wyniku reakcji demetylacji.

Ryż. 12-19. Tworzenie izoniazydu podczas dealkilacji ipraniazydu.

Ryż. 12-20. Przekształcenie fenacetyny w produkt toksyczny – parafenetydynę.

przeciwgorączkowy, przeciwbólowy i przeciwzapalny lek fenacetyna przekształca się w parafenetydynę, co powoduje niedotlenienie na skutek tworzenia się methemoglobiny – nieaktywnej formy Hb (ryc. 12-20).

Reakcje sprzęgania leków

Drugą fazą inaktywacji jest koniugacja (wiązanie) substancji leczniczych, zarówno tych, które w pierwszym etapie uległy jakimkolwiek przekształceniom, jak i leków natywnych. Do produktów utworzonych przez mikrosomalne enzymy utleniające można dodać glicynę do grupy karboksylowej, kwas glukuronowy lub resztę kwasu siarkowego do grupy OH, a resztę acetylową do grupy NH2.

Związki endogenne powstające w organizmie pod wpływem energii SAM biorą udział w przemianach drugiej fazy inaktywacji substancji leczniczych: (ATP), UDP-

glukuronian (UTP), Acetylo-CoA (ATP) itp. Można zatem powiedzieć, że reakcje sprzęgania wiążą się z wykorzystaniem energii tych wysokoenergetycznych związków.

Przykładem reakcji sprzęgania jest opisana wcześniej glukuronidacja hydroksybarbituranu pod działaniem transferazy glukuronylowej (patrz ryc. 12-17). Przykładem O-metylacji leku jest jeden z etapów biotransformacji leku metylodopy, który zakłóca powstawanie mediatora adrenergicznego i jest stosowany jako lek przeciwnadciśnieniowy (ryc. 12-21).

W postaci niezmienionej wyodrębnia się głównie związki silnie hydrofilowe. Spośród substancji lipofilowych wyjątkiem jest znieczulenie wziewne, którego główna część nie wchodzi w reakcje chemiczne w organizmie. Są wydalane przez płuca w tej samej postaci, w jakiej zostały wprowadzone.

Ryż. 12-21. Biotransformacja leku (metylodopa).

B. CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA AKTYWNOŚĆ

ENZYMY DO BIOTRANSFORMACJI LEKÓW

W wyniku modyfikacji chemicznej leki zwykle tracą swoją aktywność biologiczną. Zatem reakcje te ograniczają działanie leków w czasie. W patologii wątroby, której towarzyszy spadek aktywności enzymów mikrosomalnych, zwiększa się czas działania wielu substancji leczniczych.

Niektóre leki zmniejszają aktywność układu monooksygenazy. Na przykład lewomycetyna i butadion hamują mikrosomalne enzymy utleniające. Leki antycholinesterazy, inhibitory monoaminooksydazy, zakłócają funkcjonowanie fazy koniugacji, przez co przedłużają działanie leków inaktywowanych przez te enzymy. Ponadto szybkość każdej z reakcji biotransformacji leku zależy od czynników genetycznych, fizjologicznych i stanu ekologicznego środowiska.

Charakterystyka wieku

Wrażliwość na leki zmienia się wraz z wiekiem. Na przykład aktywność metabolizmu leków u noworodków w pierwszym miesiącu życia znacznie różni się od tej u dorosłych. Wynika to z niedoboru wielu enzymów biorących udział w biotransformacji leków, czynności nerek, zwiększonej przepuszczalności bariery krew-mózg i niedorozwoju ośrodkowego układu nerwowego. Dlatego noworodki są bardziej wrażliwe na niektóre substancje wpływające na centralny układ nerwowy (w szczególności morfinę). Lewomycetyna jest dla nich bardzo toksyczna; tłumaczy się to faktem, że w wątrobie

U noworodków enzymy niezbędne do jego biotransformacji są nieaktywne.

W starszym wieku metabolizm leków jest mniej wydajny: zmniejsza się aktywność funkcjonalna wątroby i zaburzona jest szybkość wydalania leku przez nerki. Ogólnie rzecz biorąc, w starszym wieku zwiększa się wrażliwość na większość leków, dlatego należy zmniejszyć ich dawkę.

Czynniki genetyczne

Indywidualne różnice w metabolizmie wielu leków i reakcjach na leki tłumaczy się polimorfizmem genetycznym, tj. istnienie w populacji izoform niektórych enzymów biotransformacyjnych.

W niektórych przypadkach zwiększona wrażliwość na leki może wynikać z dziedzicznego niedoboru niektórych enzymów biorących udział w modyfikacji chemicznej. Na przykład, w przypadku genetycznego niedoboru cholinesterazy w osoczu krwi, czas działania ditiliny zwiotczającej mięśnie gwałtownie wzrasta i może osiągnąć 6-8 godzin lub więcej (w normalnych warunkach ditilina działa przez 5-7 minut). Wiadomo, że stopień acetylacji leku przeciwgruźliczego, izoniazydu, jest dość zróżnicowany. Są osoby z szybką i powolną aktywnością metabolizującą. Uważa się, że u osób z powolną inaktywacją izoniazydu zostaje zaburzona struktura białek regulujących syntezę enzymu acetylotransferazy, który zapewnia koniugację izoniazydu z resztą acetylową.

Czynniki środowiskowe

Znaczący wpływ na metabolizm leków w organizmie mają

także czynniki środowiskowe, takie jak promieniowanie jonizujące, temperatura, skład żywności, a zwłaszcza różne substancje chemiczne (ksenobiotyki), w tym same substancje lecznicze.

III. METABOLIZM etanolu w wątrobie

Katabolizm alkoholu etylowego zachodzi głównie w wątrobie. Tutaj utlenia się od 75% do 98% etanolu wprowadzonego do organizmu.

Utlenianie alkoholu to złożony proces biochemiczny, który obejmuje podstawowe procesy metaboliczne komórki. Konwersja etanolu w wątrobie zachodzi na trzy sposoby z utworzeniem toksycznego metabolitu - aldehydu octowego (ryc. 12-22).

A. UTLENIANIE ETANOLU PRZEZ DEHYDROGENAzę ALKOHOLOWĄ ZALEŻNĄ NA NAD

Główną rolę w metabolizmie etanolu odgrywa zawierający cynk enzym zależny od NAD+ – dehydrogenaza alkoholowa, która zlokalizowana jest głównie w cytozolu i mitochondriach wątroby (95%). Podczas reakcji etanol ulega odwodornieniu, powstaje aldehyd acetalowy i zredukowany koenzym NADH. Dehydrogenaza alkoholowa katalizuje odwracalną reakcję, której kierunek zależy od stężenia aldehydu octowego i stosunku NADH/NAD + w komórce.

C9H5OH + NAD + ↔ CH3CHO + NADH + H + .

Enzym dehydrogenaza alkoholowa jest dimerem składającym się z łańcuchów polipeptydowych identycznych lub podobnych w strukturze pierwszorzędowej, kodowanych przez allele jednego genu. Istnieją 3 izoformy dehydrogenazy alkoholowej (ADH): ADH 1, ADH 2, ADH 3, różniące się budową protomerów, lokalizacją i aktywnością. Europejczyków charakteryzuje obecność izoform ADH 1 i ADH 3. U niektórych ludów wschodnich dominuje izoforma ADH 2, charakteryzująca się dużą aktywnością, co może być przyczyną ich zwiększonej wrażliwości na alkohol. W przewlekłym alkoholizmie ilość enzymu w wątrobie nie wzrasta, tj. nie jest to enzym indukowalny.

B. UTLENIANIE ETANOLU Z UDZIAŁEM UKŁADU UTLENIAJĄCEGO ETANOL ZALEŻNY OD CYTOCHROMU P 450

Zależny od cytochromu P 450 mikrosomalny układ utleniania etanolu (MEOS) jest zlokalizowany w błonie gładkiej ER hepatocytów. MEOS odgrywa niewielką rolę w metabolizmie niewielkich ilości alkoholu, ale jest wywoływany przez etanol, inne alkohole i leki, takie jak barbiturany, i staje się istotny w przypadku nadużywania tych substancji. Ta droga utleniania etanolu zachodzi przy udziale jednej z izoform P 450 – izoenzymu P 450 II E 1. W przewlekłym alkoholizmie utlenianie etanolu przyspiesza się o 50-70% z powodu przerostu ER i indukcji cytochromu P 450 II E 1.

C 9 H 5 OH + NADPH + H + + O 2 → CH 3 CHO + NADP + + 2 H 2 O.

Ryż. 12-22. Metabolizm etanolu. 1 - utlenianie etanolu przez zależną od NAD + dehydrogenazę alkoholową (ADH); 9 - MEOS - mikrosomalny układ utleniania etanolu; 3 - utlenianie etanolu przez katalazę.

Oprócz głównej reakcji cytochrom P 450 katalizuje powstawanie reaktywnych form tlenu (O 2 -, H 2 O 2), które stymulują peroksydację lipidów w wątrobie i innych narządach (patrz sekcja 8).

V. utlenianie etanolu przez katalazę

Drugorzędną rolę w utlenianiu etanolu odgrywa katalaza, zlokalizowana w peroksysomach cytoplazmy i mitochondriach komórek wątroby. Enzym ten rozkłada około 2% etanolu, ale wykorzystuje także nadtlenek wodoru.

CH 3 CH 2 OH + H 2 O 2 → CH 3 CHO +2 H 2 O.

d. metabolizm i toksyczność aldehydu octowego

Aldehyd octowy powstający z etanolu jest utleniany do kwasu octowego przez dwa enzymy: oksydazę aldehydową zależną od FAD i dehydrogenazę aldehydu octowego zależną od NAD+ (AlDH).

CH 3CHO + O 2 + H 2 O → CH 3 COOH + H 2 O 2.

Wzrost stężenia aldehydu octowego w komórce powoduje indukcję enzymu oksydazy aldehydowej. Podczas reakcji powstaje kwas octowy, nadtlenek wodoru i inne reaktywne formy tlenu, co prowadzi do aktywacji

Inny enzym, dehydrogenaza aldehydu octowego (AlDH), utlenia substrat przy udziale koenzymu NAD +.

CH3CHO + H2O + NAD + → CH3COOH + + NADH + H + .

Otrzymany w reakcji kwas octowy jest aktywowany przez enzym syntetazę acetylo-CoA. Reakcja zachodzi z udziałem koenzymu A i cząsteczki ATP. Powstały acetylo-CoA, w zależności od stosunku ATP/ADP i stężenia szczawiooctanu w mitochondriach hepatocytów, może „spalić się” w cyklu TCA i przejść do syntezy kwasów tłuszczowych lub ciał ketonowych.

Polimorficzne warianty AlDH występują w różnych tkankach ludzkiego ciała. Charakteryzują się szeroką specyficznością substratową, różnym rozmieszczeniem pomiędzy komórkami tkankowymi (nerki, nabłonek, błona śluzowa)

żołądku i jelitach) oraz w przedziałach komórkowych. Na przykład izoforma AlDH, zlokalizowana w mitochondriach hepatocytów, ma większe powinowactwo do aldehydu octowego niż cytozolowa postać enzymu.

Enzymy biorące udział w utlenianiu etanolu – dehydrogenaza alkoholowa i AlDH – są rozmieszczone w różny sposób: w cytozolu – 80%/20% i mitochondriach – 20%/80%. Po spożyciu dużych dawek alkoholu (powyżej 2 g/kg), ze względu na różną szybkość utleniania etanolu i aldehydu octowego w cytozolu, stężenie tego ostatniego gwałtownie wzrasta. Aldehyd octowy jest związkiem bardzo reaktywnym; może nieenzymatycznie acetylować grupy SH, NH2 białek i innych związków w komórce i zakłócać ich funkcje. W białkach modyfikowanych (acetylowanych) mogą występować wiązania poprzeczne nietypowe dla struktury natywnej (np. w białkach macierzy międzykomórkowej – elastynie i kolagenie, niektórych białkach chromatyny i lipoproteinach powstających w wątrobie). Acetylacja enzymów jądrowych, cytoplazmatycznych i białek strukturalnych prowadzi do zmniejszenia syntezy białek eksportowanych przez wątrobę do krwi, np. albuminy, która zatrzymana utrzymuje ciśnienie koloidowo-osmotyczne, a także bierze udział w transporcie wielu substancje hydrofobowe we krwi (patrz punkt 14). Naruszeniu funkcji albumin w połączeniu ze szkodliwym działaniem aldehydu octowego na błony towarzyszy wnikanie do komórek jonów sodu i wody zgodnie z gradientem stężeń, następuje pęcznienie osmotyczne tych komórek i zaburzenie ich funkcji.

Aktywne utlenianie etanolu i aldehydu octowego prowadzi do wzrostu stosunku NADH/NAD+, co powoduje zmniejszenie aktywności enzymów zależnych od NAD+ w cytozolu i, w mniejszym stopniu, w mitochondriach.

Równowaga poniższej reakcji przesuwa się w prawo:

Fosforan dihydroksyacetonu + NADH + H + ↔ Glicero-3-fosforan + NAD+,

Pirogronian + NADH + H + ↔ Mleczan +NAD + .

Redukcja fosforanu dihydroksyacetonu, pośredniego metabolitu glikolizy i glukoneogenezy, prowadzi do zmniejszenia szybkości

glukoneogeneza. Tworzenie się gliceryno-3-fosforanu zwiększa prawdopodobieństwo syntezy tłuszczu w wątrobie. Zwiększanie stężenia NADH w porównaniu do NAD + (NADH>NAD +) spowalnia reakcję utleniania mleczanu, zwiększa stosunek mleczanu do pirogronianu i dodatkowo zmniejsza tempo glukoneogenezy (patrz punkt 7). Zwiększa się stężenie mleczanu we krwi, co prowadzi do kwasicy hipermlekowej i kwasicy mleczanowej.

(ryc. 12-23).

NADH jest utleniany przez dehydrogenazę NADH, enzym łańcucha oddechowego. Pojawienie się transbłonowego potencjału elektrycznego na wewnętrznej błonie mitochondrialnej nie prowadzi do pełnej syntezy ATP. Zapobiega temu zaburzenie struktury wewnętrznej błony mitochondrialnej spowodowane membranotropowym działaniem alkoholu etylowego

oraz szkodliwy wpływ aldehydu octowego na membrany.

Można powiedzieć, że aldehyd octowy pośrednio aktywuje LPO, gdyż wiążąc grupy SH glutationu, zmniejsza w komórce ilość aktywnego (zredukowanego) glutationu, niezbędnego do funkcjonowania enzymu peroksydazy glutationowej (patrz rozdział 8), który bierze udział w katabolizmie H 2 O 2. Nagromadzenie wolnych rodników prowadzi do aktywacji peroksydacji lipidów błon i zakłócenia struktury dwuwarstwy lipidowej.

W początkowych stadiach alkoholizmu głównym źródłem energii dla komórki jest utlenianie acetylo-CoA w cyklu TCA. Nadmiar acetylo-CoA w cytrynianie opuszcza mitochondria, a synteza kwasów tłuszczowych rozpoczyna się w cytoplazmie. Proces ten oprócz ATP wymaga udziału NADPH,

Rysunek 12-23. Wpływ etanolu na wątrobę. 1 → 2 → 3 - utlenianie etanolu do octanu i jego konwersja do acetylo-CoA

(1 - reakcja jest katalizowana przez dehydrogenazę alkoholową, 2 - reakcja jest katalizowana przez AlDH). Szybkość powstawania aldehydu octowego (1) jest często większa przy spożyciu dużych ilości alkoholu niż szybkość jego utleniania (9), dlatego aldehyd octowy gromadzi się i wpływa na syntezę białek (4), hamując ją, a także zmniejsza stężenie zredukowanego glutationu (5), w efekcie co aktywuje POL. Tempo glukoneogenezy (6) maleje, ponieważ wysokie stężenie NADH powstałego w reakcjach utleniania etanolu (1, 9) hamuje glukoneogenezę (6). Do krwi uwalniany jest mleczan (7) i rozwija się kwasica mleczanowa. Zwiększenie stężenia NADH spowalnia tempo cyklu TCA; gromadzi się acetylo-CoA i aktywowana jest synteza ciał ketonowych (ketoza) (8). Utlenianie kwasów tłuszczowych również spowalnia (9) i zwiększa syntezę tłuszczów (10), co prowadzi do stłuszczenia wątroby i hipertriacyloglicerolemii.

który powstaje podczas utleniania glukozy w cyklu pentozofosforanowym. TAG powstają z kwasów tłuszczowych i gliceryno-3-fosforanu, które są wydzielane do krwi w ramach VLDL. Zwiększona produkcja VLDL przez wątrobę prowadzi do hipertriacylo-licerolemii. W przewlekłym alkoholizmie zmniejszenie syntezy fosfolipidów i białek w wątrobie, w tym apoprotein biorących udział w tworzeniu VLDL, powoduje wewnątrzkomórkową akumulację TAG i stłuszczenie wątroby.

Natomiast w okresie ostrego zatrucia alkoholem, pomimo obecności dużej ilości acetylo-CoA, brak szczawiooctanu zmniejsza szybkość powstawania cytrynianów. W tych warunkach nadmiar acetylo-CoA wykorzystywany jest do syntezy ciał ketonowych, które uwalniane są do krwi. Wzrost stężenia mleczanu, kwasu acetylooctowego i β-hydroksymaślanu we krwi powoduje kwasicę metaboliczną podczas zatrucia alkoholem.

Jak wspomniano wcześniej, powstawanie aldehydu octowego z etanolu następuje pod działaniem dehydrogenazy alkoholowej. Dlatego wraz ze wzrostem stężenia aldehydu octowego i NADH w komórkach wątroby zmienia się kierunek reakcji - powstaje etanol. Etanol jest związkiem zwrotnikowym błonowym, rozpuszcza się w dwuwarstwie lipidowej błon i zaburza ich funkcje. Wpływa to negatywnie na transbłonowy transport substancji, kontakty międzykomórkowe i interakcje receptorów komórkowych z cząsteczkami sygnalizacyjnymi. Etanol może przedostać się przez błony do przestrzeni międzykomórkowej i krwi, a następnie do dowolnej komórki organizmu.

e. wpływ etanolu i aldehydu octowego na metabolizm ksenobiotyków i leków w wątrobie

Charakter wpływu etanolu na metabolizm ksenobiotyków i leków zależy od stopnia zaawansowania choroby alkoholowej: początkowego stadium alkoholizmu, przewlekłego alkoholizmu lub ostrej postaci zatrucia alkoholem.

Mikrosomalny układ utleniania etanolu (MEOS) wraz z metabolizmem etanolu bierze udział w detoksykacji ksenobiotyków i leków. W początkowej fazie choroby alkoholowej biotransformacja substancji leczniczych zachodzi bardziej aktywnie w wyniku indukcji enzymów w ustroju. To wyjaśnia zjawisko „oporności” na leki. Jednak podczas ostrego zatrucia alkoholem etylowym biotransformacja substancji leczniczych jest hamowana. Etanol konkuruje z ksenobiotykami o wiązanie się z cytochromem P 450 II E 1, powodując nadwrażliwość („niestabilność leku”) na niektóre leki przyjmowane jednocześnie.

Dodatkowo u osób chorych na przewlekły alkoholizm obserwuje się selektywną indukcję izoformy P 450 II E 1 oraz konkurencyjne hamowanie syntezy innych izoform biorących udział w metabolizmie ksenobiotyków i leków. Nadużywanie alkoholu również indukuje syntezę transferaz glukuronylowych, ale zmniejsza powstawanie UDP-glukuronianu.

Dehydrogenaza alkoholowa ma szeroką specyficzność substratową i może utleniać różne alkohole, w tym metabolity glikozydów nasercowych – digoksynę, digoksynę i gitoksynę. Konkurencja etanolu z glikozydami nasercowymi o miejsce aktywne dehydrogenazy alkoholowej prowadzi do zmniejszenia szybkości biotransformacji tej grupy leków i zwiększa ryzyko wystąpienia ich działań niepożądanych u osób przyjmujących duże dawki alkoholu.

Wzrost stężenia aldehydu octowego powoduje szereg zaburzeń w strukturze białek (acetylacja), błon (LPO), modyfikację glutationu, który jest niezbędny dla jednego z najważniejszych enzymów neutralizacji ksenobiotyków – transferazy glutationowej i Enzym chroniący przed antyoksydantami, peroksydaza glutationowa. Z przedstawionych danych wynika zatem, że alkoholowemu uszkodzeniu wątroby towarzyszy naruszenie najważniejszej funkcji tego narządu – detoksykacji.

Biorąc pod uwagę zasadniczą rolę enzymów siateczki śródplazmatycznej w inaktywacji obcych substancji, przemiany metaboliczne leków dzieli się na przemiany katalizowane przez enzymy mikrosomalne wątroby (i ewentualnie enzymy innych tkanek) oraz przemiany katalizowane przez enzymy zlokalizowane w innych częściach komórki (niemikrosomalne).

Do enzymów mikrosomalnych zalicza się oksydazy o mieszanych funkcjach (zwane także monooksygenazami mikrosomalnymi lub enzymami wolnego utleniania), a także różne esterazy (glukozo-6-fosfataza, fosfatazy nukleozydowe zależne od magnezu, esterazy niespecyficzne), enzymy do syntezy białek, lipidów , fosfolipidy, glikoproteiny, kwasy żółciowe i wreszcie enzymy katalizujące reakcje sprzęgania. Spośród nich następujące są zaangażowane w mechanizmy detoksykacji ksenobiotyków (w tym leków):

Oksydazy o funkcjach mieszanych (tj. oksygenazy mikrosomalne);

esteraza;

Enzymy koniugacyjne.

Zatem enzymy mikrosomalne dokonują głównie utleniania, redukcji, hydrolizy i sprzęgania ksenobiotyków (w tym leków).

Monooksygenazy mikrosomalne katalizują biotransformację głównie lipotropowych ksenobiotyków, a także endogennych steroidów, nienasyconych kwasów tłuszczowych i prostaglandyn. Monooksygenazy te, uczestnicząc w metabolizmie trucizn i leków lipotropowych, katalizują reakcje utleniania takie jak C-hydroksylacja w łańcuchu alifatycznym, w pierścieniach aromatycznych i alicyklicznych, w bocznych łańcuchach alkilowych, N-hydroksylacja, O-, N-, S- dealkilacja, deaminacja oksydacyjna, deamidacja i epoksydacja.

Oprócz przemian oksydacyjnych, enzymy te katalizują reakcje redukcji aromatycznych związków nitro i azowych oraz reakcje redukcyjnej dehalogenacji. W wyniku tych reakcji ksenobiotyki nabywają grupy reaktywne - -OH, -COOH, -NH2, -SH itp. Powstałe w ten sposób metabolity łatwo wchodzą w reakcję sprzęgania, tworząc niskotoksyczne związki, które następnie są wydalane z organizmu organizmu, głównie z moczem, żółcią i kałem.

Monooksygenazy mikrosomalne są kompleksem wieloenzymowym zlokalizowanym w gładkiej siateczce śródplazmatycznej i związanym z dwoma pozamitochondrialnymi łańcuchami transportu elektronów, które generują zredukowane formy NADP i NAD. Źródłem NADP.H2 jest głównie cykl pentozofosforanowy, a NAD.H2 stanowi glikoliza.

Powszechną jednostką samoutleniającą (autoutleniającą) tych kompleksów polienzymów jest cytochrom P-450. Kompleks ten obejmuje także cytochrom b 5, reduktazę NADP.H-cytochromu P-450 (FP 1) i reduktazę NAD.H-cytochromu b 5 (FP 2).

Cytochrom P 450 jest białkiem zawierającym hem, szeroko rozpowszechnionym w tkankach zwierzęcych i roślinnych. Zlokalizowany jest w głębokich warstwach błon retikulum endoplazmatycznego. Podczas interakcji z CO zredukowany cytochrom tworzy kompleks karbonylowy charakteryzujący się pasmem absorpcji przy 450 nm, co określiło nazwę enzymu. Cytochrom P 450 charakteryzuje się różnorodnością izoform i szerokim zakresem specyficzności substratowej. Ten zakres specyficzności substratu charakteryzuje się specyficznością hydrofobowości substancji.

Cytochrom P 450 jest niezbędnym składnikiem układu monooksygenazy mikrosomalnej. Enzym ten odpowiada za aktywację tlenu cząsteczkowego (poprzez przeniesienie do niego elektronów) oraz za wiązanie substratu. Cytochrom P450 wykorzystuje aktywowany tlen do utlenienia substratu i wytworzenia wody.

Inny składnik układu monooksygenazy mikrosomalnej, reduktaza NADP*H2 cytochromu P 450 (FP 1), służy jako transporter elektronów z NADP*H2 do cytochromu P 450. Enzym ten, flawoproteina zawierająca FAD i FMN, jest związany z frakcją białek błony powierzchniowej siateczki śródplazmatycznej. Enzym ten jest zdolny do przenoszenia elektronów nie tylko do cytochromu P 450, ale także do innych akceptorów (do cytochromu b 5, cytochromu c).

Cytochrom b 5 jest hemoproteiną, która w przeciwieństwie do cytochromu P 450 zlokalizowana jest głównie na powierzchni błon retikulum endoplazmatycznego. Cytochrom b 5 jest zdolny do przyjmowania elektronów nie tylko z NADP*H 2, ale także z NAD*H 2, uczestnicząc w funkcjonowaniu zależnego od NAD*H 2 łańcucha transportu elektronów.

Łańcuch ten obejmuje także enzym NAD*H2-cytochromo-B5-reduktazę (FP2).

Enzym ten, podobnie jak cytochrom B 5, nie jest ściśle związany z określonymi obszarami błony siateczki śródplazmatycznej, ale ma zdolność zmiany swojej lokalizacji, przenosząc elektrony z NAD*H 2 do cytochromu B 5.

W procesie metabolizmu ksenobiotyków, gdzie wiodącą rolę odgrywają reakcje zależne od NADP*H 2, dochodzi do oddziaływania łańcuchów zależnych od NADP*H 2 i NPD*H 2. Ustalono ścisły związek funkcjonalny pomiędzy cytochromami P 450 i B 5. Mogą tworzyć złożone kompleksy hemebiałkowe, co zapewnia wysoki stopień katalizowanych przez nie reakcji konwersji ksenobiotyków.

Wśród schematów biotransformacji ksenobiotyków pod wpływem monooksygenaz najbardziej rozpowszechniony jest schemat Estabrooka, Hildenbrandta i Barona. Zgodnie z tym schematem zakłada się, że substancja –SH (w tym lek) w pierwszym etapie oddziałuje z utlenioną formą cytochromu P 450 (Fe 3+) tworząc kompleks enzym-substrat (SH-Fe 3+) . W drugim etapie kompleks enzym-substrat ulega redukcji elektronem pochodzącym z NADP*H 2 poprzez NADP*H 2 -reduktazę cytochromu P 450 (FP 1) z możliwym udziałem cytochromu B 5 . Tworzy się zredukowany kompleks enzym-substrat (SH-Fe 2+). Trzeci etap charakteryzuje się oddziaływaniem zredukowanego kompleksu enzym-substrat z tlenem z wytworzeniem trójskładnikowego kompleksu SH-Fe 2+ -O 2. Dodawanie tlenu następuje z dużą szybkością. W czwartym etapie trójskładnikowy kompleks enzym-substrat-tlen jest redukowany przez drugi elektron, który najwyraźniej pochodzi z łańcucha przenoszenia specyficznego dla NAD*H2, obejmującego reduktazę NAD*H2-cytochromu B5 (EP 2) i prawdopodobnie cytochrom B 5. Tworzy się zredukowany kompleks SH-Fe 2+ -O 2 1-.

Piąty etap charakteryzuje się wewnątrzcząsteczkowymi przemianami zredukowanego trójskładnikowego kompleksu enzym-substrat-tlen (SH-Fe 2+ -O 2 1- ↔ SH-Fe 3+ -O 2 2-) i jego rozkładem z wydzieleniem wody i hydroksylowany substrat. W tym przypadku cytochrom P450 przekształca się w pierwotną, utlenioną formę.

Podczas działania monooksygenaz powstają aktywne rodniki, przede wszystkim anion ponadtlenkowy (O 2 -): trójskładnikowy kompleks enzym-substrat-tlen, przed redukcją przez drugi elektron, może wejść w odwracalną reakcję przemiany w utleniony enzym- kompleks substratu i jednocześnie generowany jest anion ponadtlenkowy O 2 - .

Schemat Estabrooka, Hildenbrandta i Barona można przedstawić w następujący sposób:

W przeciwieństwie do mitochondrialnego łańcucha oddechowego, w którym tlen cząsteczkowy, będący bezpośrednim akceptorem elektronów w ostatnim odcinku łańcucha, trafia jedynie do tworzenia wody, w układzie monooksygenazy mikrosomalnej wraz z tworzeniem się wody (która zużywa jeden tlen atom), następuje poprzez bezpośrednie dodanie przez cytochrom P 450 tlenu (jego drugiego atomu) do utlenionego substratu (substancji leczniczej) i następuje jego hydroksylacja.

Ponadto, w przeciwieństwie do łańcucha mitochondrialnego, gdzie energia uwalniana w procesie przenoszenia elektronów realizowana jest w postaci ATP w trzech odcinkach łańcucha oddechowego na skutek sprzężenia utleniania z fosforylacją, w łańcuchu mikrosomalnym energia utleniania nie jest w ogóle nie są uwalniane, ale stosowane są jedynie redukujące odpowiedniki NADP*H 2 niezbędne do redukcji tlenu do wody. Dlatego też oksydację oksydacyjną uważa się za wolną (tj. utlenianie, któremu nie towarzyszy tworzenie ATP).

Układy monooksygenaz mikrosomalnych katalizują różne reakcje transformacji oksydacyjnej ksenobiotyków lipotropowych, w tym leków. Największą wagę przywiązuje się do następujących reakcji oksydacyjnych przemian substancji leczniczych:

1) hydroksylacja związków aromatycznych (np. kwas salicylowy → kwas gentyzynowy → kwasy dioksy- i trihydroksybenzoesowy);

2) hydroksylacja związków alifatycznych (np. meprobamat → ketomeprobamat);

3) deaminacja oksydacyjna (np.: fenamina → kwas benzoesowy);

4) S-dealkilacja (przykładowo: 6-metylotiopuryna → 6-tiopuryna);

5) O-dealkilacja (np. fenacetyna → paraacetamidofenol);

6) N-dealkilacja (np. iproniazyd → izoniazyd);

7) sulfoksydacja (np.: tiobarbital → barbital);

8) N-utlenianie (na przykład: dimetyloanilina → N-tlenek dimetyloaniliny).

Oprócz oksydacyjnych układów enzymatycznych siateczka śródplazmatyczna wątroby zawiera enzymy redukujące. Enzymy te katalizują redukcję aromatycznych związków nitro i azowych do amidów. Ze swej natury chemicznej enzymami redukującymi są flawoproteiny, w których grupą prostetyczną jest FAD. Przykładem jest redukcja prontozyny do sulfonamidu.

Mikrosomalne enzymy wątrobowe (esterazy) biorą także udział w reakcjach hydrolizy leków (estrów i amidów). Hydroliza jest bardzo ważnym sposobem inaktywacji wielu leków. Przykładem jest konwersja kwasu acetylosalicylowego (estru) w kwas salicylowy i kwas octowy; iproniazyd (amid) do kwasu izonikotynowego i izopropylhydrozyny, metabolizowane głównie na drodze hydrolizy.

Farmakodynamika leków. Podstawowe zasady działania substancji leczniczych. Pojęcie specyficznych receptorów, agonistów i antagonistów. Efekty farmakologiczne. Rodzaje działania leków.

Farmakodynamika

Farmakodynamika obejmuje pierwotne i wtórne reakcje farmakologiczne. Podstawową reakcją farmakologiczną jest interakcja substancji biologicznie czynnych, w tym leków, z cytoreceptorami (lub po prostu mówimy: receptorami). W wyniku tej interakcji rozwija się wtórna reakcja farmakologiczna w postaci zmian w metabolizmie i funkcjonowaniu narządów i komórek. Niereceptorowe mechanizmy działania leków są rzadkie. Na przykład nie ma receptorów dla wziewnych środków znieczulających, środków rozszerzających osocze lub diuretyków osmotycznych.

Co to są cytoreceptory? Cytoreceptory to biomakromolekuły o charakterze białkowym stworzone przez naturę dla endogennych ligandów - hormonów, neuroprzekaźników i tak dalej.

Ligandy to substancje, które mogą wiązać się z cytoreceptorem i powodować określony efekt. Mogą być endogenne, jak wspomniano powyżej (hormony, neuroprzekaźniki), jak i egzogenne, są to ksenobiotyki (na przykład leki). Receptory mają centra aktywne - są to grupy funkcyjne aminokwasów, fosfatydów, cukrów i tak dalej. Leki nawiązują wiązania fizykochemiczne z receptorami - van der Waalsa, jonowymi, wodorowymi - zgodnie z zasadą komplementarności, to znaczy aktywne grupy leków oddziałują z odpowiednimi grupami aktywnego centrum receptora. Wiązania te w większości leków są kruche i odwracalne. Ale między lekiem a receptorem istnieją silne wiązania kowalencyjne. To połączenie jest nieodwracalne. Na przykład metale ciężkie, środki przeciwnowotworowe. Takie leki są bardzo toksyczne.

W stosunku do receptorów substancje lecznicze charakteryzują się: powinowactwem i aktywnością wewnętrzną. Powinowactwo to zdolność do tworzenia kompleksu z receptorem. Aktywność wewnętrzna to zdolność do wywoływania odpowiedzi komórkowej.

W zależności od nasilenia powinowactwa i obecności aktywności wewnętrznej substancje lecznicze dzielą się na 2 grupy: agonistów i antagonistów. Agoniści (z gr. rywal) lub mimetycy (z gr. naśladować) to substancje o umiarkowanym powinowactwie i dużej aktywności wewnętrznej. Agoniści dzielą się na: pełnych agonistów, powodują maksymalną odpowiedź; częściowi agoniści (częściowi). Wywołują mniej znaczącą reakcję. Antagoniści lub blokery to substancje o dużym powinowactwie, ale pozbawione wewnętrznej aktywności. Zakłócają rozwój odpowiedzi komórkowej. Substancje blokujące miejsca aktywne receptorów są konkurencyjnymi antagonistami. Antagoniści, posiadający duże powinowactwo, dłużej wiążą się z cytoreceptorami. Niektóre substancje mogą wykazywać właściwości agonistyczne i antagonistyczne, gdy niektóre receptory są pobudzane, a inne hamowane.

Leki mogą wiązać się nie z miejscem aktywnym, ale z allosterycznym centrum receptora. W tym przypadku modyfikują strukturę miejsca aktywnego i zmieniają odpowiedź na leki lub endogenne ligandy. Na przykład receptorami allosterycznymi są receptory benzodiazepinowe; kiedy leki benzodiazepinowe wchodzą w interakcję z receptorami benzodiazepinowymi (allosterycznymi), zwiększa się powinowactwo receptorów GABA do kwasu GABA.

Cytoreceptory dzieli się na 4 typy. 1 – receptory bezpośrednio połączone z enzymami błony komórkowej. 2 – receptory kanałów jonowych błon komórkowych, zwiększają przepuszczalność błon dla sodu, potasu, wapnia, chloru i zapewniają natychmiastową odpowiedź komórkową. 3 – receptory oddziałujące z białkami G (białkami błonowymi). Kiedy takie receptory są wzbudzone, powstają wewnątrzkomórkowe substancje biologicznie czynne - wtórni przekaźniki (od angielskiego „mediator”, „posłaniec”), na przykład cAMP. 4 – receptory – regulatory transkrypcji. Receptory te znajdują się wewnątrz komórki (jądro, cytoplazma, czyli białka jądrowe, cytozolowe). Receptory te oddziałują z hormonami (tarczycą, steroidami), witaminami A i D. W wyniku tej interakcji zmienia się synteza wielu funkcjonalnie aktywnych białek.

Typowe mechanizmy działania leków. Można je podzielić na 2 grupy: wysoce selektywne (receptorowe), nieselektywne (niezwiązane z receptorem). Istnieje 6 rodzajów receptorowych mechanizmów działania leków.

1. Efekt mimetyczny to odtworzenie działania endogennego (naturalnego) liganda, to znaczy lek oddziałuje z receptorem i powoduje takie same skutki jak endogenny ligand. Aby substancja lecznicza mogła wykazywać działanie mimetyczne, musi wykazywać duże podobieństwo strukturalne do ligandu (zamek na klucz). Substancje pobudzające receptor nazywane są mimetykami. Na przykład mimetyczna karbacholina (lek) pobudza receptor - „receptor cholinergiczny”. Endogennym ligandem tego receptora jest acetylocholina. Leki o działaniu mimetycznym nazywane są „agonistami”. Agoniści bezpośrednio pobudzają receptor lub zwiększają jego funkcję:

2. Efekt lityczny lub blokada konkurencyjna naturalnego ligandu. W tym przypadku substancja lecznicza jest jedynie podobna do naturalnego ligandu. To wystarczy, aby zetknąć się z receptorem, ale nie na tyle, aby go pobudzić. Następnie lek po częściowym kontakcie z receptorem nie jest w stanie wzbudzić receptora i nie pozwala na połączenie się naturalnego ligandu z receptorem. Ligand nie działa, następuje blokada receptora. Leki blokujące receptory nazywane są „blokerami” lub „lekami litycznymi” (adrenolityki, leki przeciwcholinergiczne).

bloker ligandu receptora

Jeśli stężenie endogennego ligandu wzrośnie, może on wyprzeć (w drodze konkurencji) lek z wiązania z receptorem. Leki zakłócające działanie ligandów agonistycznych nazywane są antagonistami. Mogą mieć charakter konkurencyjny lub niekonkurencyjny.

3. Interakcja allosteryczna lub niekonkurencyjna. Oprócz centrum aktywnego receptor posiada również centrum allosteryczne, które reguluje szybkość reakcji enzymatycznych. Lek, wiążąc się z centrum allosterycznym, albo „otwiera” centrum aktywne, albo je „zamyka”. W pierwszym przypadku receptor jest „aktywowany”, w drugim – „zablokowany”.

4. Aktywacja lub hamowanie enzymów (wewnątrzkomórkowych lub zewnątrzkomórkowych). W takich przypadkach enzymy działają jak receptory leków. Na przykład leki: fenobarbital, ziksoryna - aktywują enzymy mikrosomalne. Nilamid hamuje enzym MAO.

5. Zmiany funkcji układów transportowych oraz przepuszczalności błon komórkowych i organelli. Na przykład werapamil i nifedypina blokują wolne kanały wapniowe. Leki antyarytmiczne i środki znieczulające miejscowo zmieniają przepuszczalność błon dla jonów.

6. Naruszenie struktury funkcjonalnej makrocząsteczki. Na przykład leki przeciwdrgawkowe, leki przeciwnowotworowe.

Typowe nieselektywne mechanizmy działania leków obejmują. 1. Bezpośrednie oddziaływanie fizyczne i chemiczne substancji leczniczych. Na przykład wodorowęglan sodu neutralizuje kwas solny w żołądku o zwiększonej kwasowości, podczas gdy węgiel aktywny adsorbuje toksyny. 2. Związek leków z niskocząsteczkowymi składnikami organizmu (jony, pierwiastki śladowe). Na przykład Trilon B wiąże jony wapnia w organizmie.

Rodzaje działania leków.

1. Efekt resorpcyjny (resorpcja - wchłanianie) to efekt leków, który rozwija się po wchłonięciu ich do krwi. Akcja ta nazywana jest także „akcją ogólną”. Na przykład nitrogliceryna pod językiem. Wstrzykiwalne formy leków.

2. Działanie lokalne to działanie leków w miejscu ich zastosowania (skóra, błony śluzowe). Na przykład maści, pasty, proszki, płukanki za pomocą leków o działaniu przeciwzapalnym, ściągającym, kauteryzującym.

Działanie odruchowe ma miejsce, gdy lek działa na zakończenia nerwowe, co prowadzi do pojawienia się szeregu odruchów ze strony narządów i układów. Odruchy oraz działania lokalne i resorpcyjne mogą rozwijać się jednocześnie. Przykłady działań odruchowych. Validol (pod język) odruchowo rozszerza naczynia krwionośne serca, w wyniku czego ból w sercu znika. Plastry musztardowe działają zarówno miejscowo (zaczerwienienie skóry), jak i odruchowo. Działaniu plastrów musztardowych na skórę towarzyszy efekt miejscowy (zaczerwienienie skóry) i efekt odruchowy związany z podrażnieniem wrażliwych zakończeń nerwowych olejkiem musztardowym. W tym przypadku rozwijają się 2 odruchy.

Po pierwsze, odruch aksonalny zamyka się na poziomie rdzenia kręgowego. Jednocześnie rozszerzają się naczynia narządu, które są topograficznie połączone ze strefami odruchowymi Zakharyin-Ged, na które nałożono tynk musztardowy. To rozszerzenie naczyń krwionośnych chorego narządu nazywa się efektem troficznym plastrów musztardowych.

Drugi odruch zamyka się na poziomie kory mózgowej. Pacjent odczuwa ból i pieczenie w miejscu nałożenia plastrów musztardowych, a wrażenia powstają w korze mózgowej. Tak więc w korze mózgowej powstają 2 ogniska wzbudzenia: jedno jest związane z tynkiem musztardowym, drugie jest związane z chorym narządem. Jeśli dominuje skupienie pobudzenia z receptorów skóry, wówczas realizowany jest efekt „rozpraszający”, to znaczy ból zostaje złagodzony z narządów wewnętrznych (dusznica bolesna, kaszel z powodu zapalenia oskrzeli).

4. Działanie ośrodkowe to wpływ leków na ośrodkowy układ nerwowy. Na przykład tabletki nasenne, uspokajające, znieczulające.

5. Działanie selektywne to dominujący wpływ leków na określone narządy i układy lub na określone receptory. Na przykład glikozydy nasercowe.

6. Nieselektywne (protoplazmatyczne) działanie leków, gdy lek działa jednokierunkowo na większość narządów i tkanek organizmu. Na przykład działanie antyseptyczne soli metali ciężkich wynika z blokady grup SH enzymów tiolowych w dowolnej tkance ciała. Wyjaśnia to zarówno terapeutyczne, jak i toksyczne działanie leków. Na przykład chinina ma działanie stabilizujące błony w sercu, mięśniach gładkich, ośrodkowym układzie nerwowym i obwodowym układzie nerwowym. Dlatego chinina jest lekiem zróżnicowanym i ma wiele skutków ubocznych.

7. Działanie bezpośrednie - bezpośredni wpływ leku na określony narząd lub proces. Przykładowo glikozydy nasercowe działają bezpośrednio na serce (zwiększają siłę skurczów serca).

8. Pośrednie działanie narkotyków. Przez działanie pośrednie rozumiemy wtórne zmiany w funkcjonowaniu narządu, powstałe w wyniku bezpośredniego wpływu leku na inny narząd lub układ. Przykładowo glikozydy nasercowe, poprzez swoje bezpośrednie działanie na serce, zwiększają siłę skurczów serca, co powoduje poprawę ogólnej hemodynamiki, w tym pracy nerek. W rezultacie diureza pośrednio wzrasta. Zatem działanie moczopędne glikozydów nasercowych jest działaniem pośrednim.

9. Głównym efektem leku jest działanie leżące u podstaw jego terapeutycznego lub profilaktycznego zastosowania: difenina - działanie przeciwdrgawkowe, nowokaina - działanie przeciwbólowe (działanie miejscowe), furosemid - środek moczopędny.

10. Skutek uboczny to zdolność leku do wywoływania, oprócz głównego efektu, innych rodzajów skutków na narządy i układy, które są niepożądane, a nawet szkodliwe. Na przykład przy skurczu jelit atropina dobrze pomaga - „łagodzi” skurcz, ale jednocześnie powoduje suchość w ustach (jest to efekt uboczny).

Dentyści! W przypadku długotrwałego stosowania leku przeciwdrgawkowego difeniny (na padaczkę) może wystąpić przerostowe zapalenie dziąseł (zapalenie błony śluzowej dziąseł). Jednak ten efekt uboczny difeniny jest czasami stosowany przez dentystów w celu przyspieszenia regeneracji błony śluzowej jamy ustnej.

11. Skutki toksyczne to nagłe zmiany w funkcjonowaniu narządów i układów, przekraczające granice fizjologiczne w przypadku przepisania zbyt dużych dawek leków lub w wyniku zwiększonej wrażliwości pacjenta na ten lek. Toksyczne działanie leków może objawiać się na różne sposoby: reakcja alergiczna, depresja czynności sercowo-naczyniowej, depresja oddechowa, hamowanie hematopoezy i tak dalej.

Można także rozróżnić odwracalne i nieodwracalne działanie leków. Przykładem działania odwracalnego jest proseryna, która odwracalnie hamuje cholinoesterazę (połączenie z tym enzymem jest kruche i krótkotrwałe). Przykładem nieodwracalnego efektu jest działanie środków kauteryzujących (koagulacja białek) Reakcje spowodowane długotrwałym używaniem i odstawianiem narkotyków: kumulacja, uczulenie, uzależnienie, tachyfilaksja, zespół „odrzutu”, zespół „odstawienia”, uzależnienie od narkotyków .

1. Kumulacja to kumulacja substancji leczniczej lub jej skutki w organizmie. Istnieją dwa rodzaje kumulacji. Po pierwsze, to materiał(fizyczny), gdy sama substancja lecznicza gromadzi się w organizmie. Powody: powolna inaktywacja leku, trwałe wiązanie z białkami krwi, patologia wątroby, nerek, powtarzające się wchłanianie zwrotne i tak dalej. Aby zapobiec gromadzeniu się materiału należy: zmniejszyć dawkę substancji, zwiększyć odstępy pomiędzy dawkami! Po drugie, to kumulacja funkcjonalna kiedy działanie leku się kumuluje. Taką kumulację można zaobserwować podczas picia alkoholu. Sam alkohol etylowy szybko utlenia się w organizmie i nie kumuluje się. Ale przy częstym stosowaniu jego działanie nasila się (kumuluje) i objawia się w postaci psychozy („delirium tremens”).

2. Uczulenie to nasilenie działania leków po wielokrotnym podaniu, nawet w małych dawkach. Jest to reakcja o charakterze immunologicznym, która może wystąpić po podaniu każdego leku (wstrząs anafilaktyczny).

3. Uzależnienie (tolerancja) to zmniejszenie efektu po wielokrotnym podaniu leku w tej samej dawce. Na przykład, jeśli stale bierzesz tabletki nasenne lub krople na katar, przestają one działać, to znaczy pojawia się uzależnienie. Przy ciągłym zażywaniu morfiny dochodzi także do uzależnienia, które zmusza „uzależnionych od morfiny” do zwiększania dawki morfiny do 10 – 14 gramów dziennie.

Przyczyny uzależnienia. Zmniejszona wrażliwość receptorów na niektóre leki. Na przykład zmniejsza się wrażliwość na niektóre leki przeciwnowotworowe, co zmusza do zmiany leku. Zmniejszona pobudliwość zakończeń nerwów czuciowych (środki przeczyszczające). Przyspieszona inaktywacja leku w wyniku indukcji mikrosomalnych enzymów wątrobowych (fenobarbital). Włączenie mechanizmów kompensacyjnych, które zmniejszają zmianę spowodowaną lekiem. Jeśli na przykład podamy lek obniżający ciśnienie krwi, w organizmie nastąpi zatrzymanie płynów i kompensacyjny wzrost ciśnienia krwi. Autoinhibicja, czyli w wyniku nadmiaru leku kilka cząsteczek leku wiąże się z receptorem. Receptor staje się „przeciążony”. W rezultacie działanie leku jest zmniejszone.

Efekt „uzależniający” można wyeliminować, robiąc przerwy w leczeniu, zmieniając leki lub łącząc je z innymi lekami.

4. Tachyfilaksja jest ostrą postacią uzależnienia, która rozwija się po wielokrotnym podaniu leku w ciągu kilku minut do jednego dnia. Przykładowo wprowadzamy efedrynę i obserwujemy znaczny wzrost ciśnienia krwi, a przy ponownym podaniu po kilku minutach efekt jest słaby, a po kilku minutach efekt jeszcze słabszy. Tachyfilaksja występuje w przypadku efedryny, adrenaliny i noradrenaliny. Tachyfilaksję tłumaczy się tym, że po wielokrotnym podaniu lek nie może całkowicie skontaktować się z receptorem, ponieważ nadal jest zajęty przez pierwszą porcję leku.

5. Zespół odrzutu (zjawisko) występuje po nagłym zaprzestaniu podawania leku. W tym przypadku superkompensacja procesu następuje z ostrym zaostrzeniem choroby w porównaniu z okresem przed leczeniem. Odhamowanie procesów regulacyjnych. Na przykład po nagłym odstawieniu klonidyny u pacjenta z nadciśnieniem może wystąpić przełom nadciśnieniowy (gwałtowny wzrost ciśnienia krwi). Nastąpiła eksplozja reakcji regulacyjnych. Aby uniknąć zjawiska „odrzutu”, należy stopniowo zmniejszać dawkę leku (nie przerywać nagle).

6. Zespół (zjawisko) „odstawienia” występuje po nagłym zaprzestaniu podawania leku. W przeciwieństwie do zespołu „odrzutu”, w tym przypadku następuje tłumienie funkcji fizjologicznych. Na przykład, gdy pacjentowi przepisuje się leki hormonalne, glukokortykoidy, produkcja własnych hormonów zostaje zahamowana (w oparciu o zasadę sprzężenia zwrotnego). Nadnercza wydają się zanikać. Nagłemu odstawieniu leku towarzyszy ostry niedobór hormonów.

7. „Uzależnienie” od narkotyków rozwija się w wyniku wielokrotnego stosowania leków psychotropowych. Uzależnienie od narkotyków może mieć charakter psychiczny i fizyczny. Według ekspertów WHO uzależnienie psychiczne to stan, w którym narkotyk powoduje poczucie satysfakcji i podniesienia psychicznego. Stan ten wymaga okresowego i ciągłego podawania leku, aby doświadczyć przyjemności i uniknąć dyskomfortu. Innymi słowy, uzależnienie psychiczne jest „uzależnieniem” lub bolesną atrakcją. Uzależnienie psychiczne jest spowodowane zdolnością leków do zwiększania uwalniania dopaminy w prążkowiu, podwzgórzu, układzie limbicznym i korze mózgowej. W miarę rozwoju uzależnienia lek zmienia metabolizm komórek mózgowych i staje się niezbędnym regulatorem funkcjonowania wielu neuronów. Nagłe pozbawienie toniku powoduje zespół „odstawienia” (zespół 2-odstawienia, „deprywacja”). Zespół ten objawia się szeregiem zaburzeń fizycznych i pojawia się „uzależnienie fizyczne”. Zaburzenia fizyczne mogą być bardzo poważne: zaburzenia sercowo-naczyniowe, pobudzenie, bezsenność, drgawki lub depresja, depresja, próby samobójcze. Aby przerwać objawy odstawienia, osoba musi wstrzyknąć lek i jest gotowa zrobić „wszystko”, aby go uzyskać. Substancje powodujące uzależnienie od narkotyków: alkohol i podobne substancje, barbiturany, preparaty opium, kokaina, fenamina, substancje takie jak konopie indyjskie (haszysz, marihuana), halucynogeny (ZSD, meskalina), rozpuszczalniki eteryczne (toluen, aceton, CCL 4).

Czynniki wpływające na farmakokinetykę i farmakodynamikę leków. Budowa chemiczna i właściwości fizykochemiczne substancji leczniczych. Znaczenie stereoizomerii, lipofilowości, polarności, stopnia dysocjacji.

Zaproponowano lek zwiększający aktywność oksydaz mikrosomalnych w wątrobie człowieka, który może być stosowany w leczeniu i zapobieganiu różnym zatruciom substancjami, których biotransformacja zależy od aktywności enzymów układu utleniania. Jako taki lek zaproponowano ksymedon (N-α-oksyetylo)-4,6-dimetylo-1,2-dihydro-2-oksopirymidynę), znany wcześniej jako lek o szerokim spektrum działania biologicznego i niskiej toksyczności. Xymedon zwiększa aktywność oksydaz mikrosomalnych w wątrobie człowieka, a jego działanie indukujące jest porównywalne z indukcją fenobarbitalu. 2 stoły

Wynalazek dotyczy medycyny, w szczególności leków zwiększających aktywność oksydaz mikrosomalnych w wątrobie ludzkiej i może być stosowany w leczeniu i zapobieganiu różnym chorobom oraz zatruciom substancjami, których biotransformacja zależy od aktywności enzymów układ utleniania.

Jak wiadomo, szybkość eliminacji z organizmu substancji leczniczych ulegających biotransformacji zależy od aktywności układów enzymatycznych odpowiedzialnych za ten rodzaj metabolizmu. Jednym z głównych układów enzymatycznych zlokalizowanych w wątrobie jest układ oksydaz mikrosomalnych. Antypiryna jest często stosowana jako lek testowy do określenia szybkości utleniania.

Obecnie znanych jest wiele induktorów procesu utleniania [Khalilov E.M. Współczesne idee dotyczące metabolizmu leków w organizmie, Krótki kurs farmakologii molekularnej, wyd. Sergeeva P.V., Moskiewski Instytut Medyczny. N.I. Pirogova, Moskwa, 1975, 340 s.; Bolshev V.N., Induktory i inhibitory enzymów metabolizmu leków, Farmakologia i toksykologia, 1980, nr 3], zwiększające aktywność biotransformacji leków poprzez indukcję syntezy oksydaz mikrosomalnych.

Wśród nich znajdują się substancje zwiększające aktywność biotransformacji leków poprzez indukcję syntezy oksydaz mikrosomalnych:

a) grupa fenobarbitalowa, ryfampicyna, difenhydramina, diazepam, difenina, nitrogliceryna (autoinduktor);

b) wielopierścieniowe (rakotwórcze) węglowodory;

c) hormony steroidowe;

oraz substancje zmniejszające aktywność biotransformacji leków w siateczce śródplazmatycznej wątroby:

a) inhibitory monoaminooksydazy;

b) etazol, chlorek kobaltu, blokery histaminy H2, chloramfenikol, leki blokujące receptory adrenergiczne, erytromycyna, amidaron, lidokaina.

Wiadomo, że stosowane induktory (np. fenobarbital) mogą mieć negatywny wpływ na organizm ludzki, powodując senność, uzależnienie itp. [Mashkovsky MD Leki. T.2. - M.: Nowa Fala, 2000. - 648 s.]

Celem zastrzeganego wynalazku jest nowy lek zwiększający aktywność oksydaz mikrosomalnych w wątrobie ludzkiej, poszerzający arsenał znanych leków indukujących.

Wynik techniczny polega na zwiększeniu aktywności oksydaz mikrosomalnych w ludzkiej wątrobie podczas przyjmowania leku Xymedon.

Ksymedon to N-(-oksyetylo)-4,6-dimetylo-1,2-dihydro-2-oksopirymidyna o wzorze:

i jest jednym z najprostszych nieglikozydowych analogów nukleozydów pirymidynowych. Lek ma szerokie spektrum działania biologicznego, toksyczność ksymedonu jest wyjątkowo niska LD 50 - od 6500 do 20000 mg/kg dla różnych zwierząt przy różnych sposobach podawania [Izmailov S.G. i inni Xymedon w praktyce klinicznej. Niżny Nowogród: Wydawnictwo NGMA 2001]. Rozporządzeniem Ministra Zdrowia nr 287 z dnia 7 grudnia 1993 r. xymedon został dopuszczony do stosowania w medycynie i wpisany do rejestru leków.

Wynik techniczny proponowanego rozwiązania osiągnięto poprzez zastosowanie leku xymedon w dawce dziennej 1,5 grama w ciągu 7 dni w celu wywołania procesów utleniania, co czyni go obiecującym lekiem mogącym zwiększać aktywność oksydaz mikrosomalnych w organizmie człowieka. wątroba. Nie stwierdzono żadnych skutków ubocznych podczas stosowania leku Xymedon.

Szybkość utleniania oceniano metodą opracowaną wcześniej przez autorów – za pomocą zmodyfikowanego testu antypiryny, podczas którego oznaczano stężenie antypiryny w ślinie. Pacjentom przepisano lek do testu utleniania - antypirynę - raz doustnie w dawce 0,6 g [Evgeniev M.I., Garmonov S.Yu., Shitova N.S., Pogoreltsev V.I. Biofarmaceutyczna analiza aktywności enzymatycznej układów metabolicznych organizmu // Biuletyn Kazańskiego Państwowego Uniwersytetu Technologicznego. - 2004. - nr 1-2. - str. 74-81; Garmonov S.Yu., Kiseleva T.A., Salikhov I.G., Evgeniev M.I., Shitova N.S., Polekhina V.I., Pogoreltsev V.I. Ocena fenotypów acetylacji i utleniania u pacjentów z cukrzycą typu 2 // Niżny Nowogród Medical Journal. - 2005. - nr 3. - s. 29-35.]

Indukcję oksydaz mikrosomalnych w wątrobie ludzkiej przez xymedon wyrażono jako odsetek w stosunku do łącznej ilości antypiryny wydalanej ze śliną w ciągu 12 godzin po podaniu badanego leku przed i po cyklu przyjmowania induktora xymedon w dziennej dawce wynoszącej 1,5 g przez 7 dni.

Badania przeprowadzono w grupie 8 zdrowych ochotników.

Metoda oznaczania aktywności oksydaz mikrosomalnych w wątrobie ludzkiej.

Antypirynę podaje się ochotnikowi jednorazowo doustnie w dawce 0,6 g rano, na czczo. Ślinę zbiera się co 3 godziny przez 12 godzin po zażyciu badanego leku. W godzinnych próbkach śliny oznacza się zawartość antypiryny metodą spektrofotometryczną. Na podstawie uzyskanych danych konstruuje się krzywe kinetyczne, oblicza się skumulowaną ilość antypiryny wydalanej ze śliną w ciągu 12 godzin i określa się ilość antypiryny zawartej w ślinie za pomocą wykresu kalibracyjnego.

Xymedon przyjmuje się w dawce dziennej 1,5 g (3 razy dziennie po 0,5 g) przez 7 dni przed ponownym oznaczeniem ilości antypiryny w ślinie. Po 7 dniach ponownie oznacza się wydaloną ilość antypiryny, stosując metodę opisaną powyżej (test antypirynowy).

C total 1 – skumulowana ilość antypiryny (mcg) wydalona ze śliną w ciągu 12 godzin przed przyjęciem induktora;

C total 2 – skumulowana ilość antypiryny (mcg) wydalona ze śliną w ciągu 12 godzin po przyjęciu induktora.

Działanie metody ilustrują poniższe przykłady konkretnej realizacji.

Pacjent Kayumovej jest zdrowym ochotnikiem.

Antypirynę podaje się pacjentowi jednorazowo doustnie w dawce 0,6 g. Ślinę pobiera się co trzy godziny przez 12 godzin po przyjęciu badanego leku. Aby osadzić cząstki stałe, ślinę odwirowuje się przez 10 minut. Do probówek dodać 2 ml supernatantu, 2 ml wody destylowanej, 2 ml odczynnika cynkowego, 2 ml 0,75 N wodorotlenku potasu (kroplami). Wstrząsaj roztworem przez 30 sekund. Następnie przeprowadza się wirowanie przez 15 minut. Po 3 ml czystego supernatantu z każdej próbki przenosi się do probówek i umieszcza w termostacie na 5 minut w temperaturze 25°C. Następnie, nie wyjmując próbki z termostatu, dodać 0,05 ml 4 N kwasu siarkowego i 0,1 ml 0,2% roztworu azotynu sodu. Inkubację kontynuuje się przez 20 minut. Następnie mierzy się gęstość optyczną za pomocą spektrofotometru przy długości fali 350 nm. Ilość wydalanej antypiryny określa się za pomocą karty kalibracyjnej. Roztwór referencyjny to roztwór sporządzony ze śliny pobranej od pacjenta przed przyjęciem badanego leku, zgodnie z próbką opisaną powyżej.

Następnego dnia pacjentowi przepisuje się lek Xymedon w dawce 0,5 g 3 razy dziennie. Kurs trwa 7 dni. Po 7 dniach ponownie oznacza się wydaloną ilość antypiryny, stosując metodę opisaną powyżej.

Indukcję (%) oblicza się według wzoru 1:

C total 1 – skumulowana ilość antypiryny (mcg) wydalona ze śliną w ciągu 12 godzin przed przyjęciem xymedonu;

C total 2 – skumulowana ilość antypiryny (mcg) wydalona ze śliną w ciągu 12 godzin po przyjęciu leku Xymedon.

Wyniki przedstawiono w tabeli 1.

Oznaczenia aktywności oksydaz mikrosomalnych w wątrobie pacjentów 2-8 przeprowadzono analogicznie jak w przykładzie 1. Wyniki przedstawiono w tabeli 1.

Pacjent Ibragimov jest zdrowym ochotnikiem.

Pacjent Smierdowa jest zdrowym ochotnikiem.

Pacjent Motygulliny jest zdrowym ochotnikiem.

Pacjentka Yarullina jest zdrową wolontariuszką.

Pacjent Jakowlew – zdrowy ochotnik

Pacjent Sultanbekov jest zdrowym ochotnikiem.

Pacjent Kalaybasheva jest zdrowym ochotnikiem.

Aby porównać wzrost aktywności enzymów oksydacyjnych podczas przyjmowania ksymedonu, zbadano wpływ znanego induktora procesu utleniania fenobarbitalu na farmakokinetykę antypiryny. Fenobarbital podawano doustnie w dawce 0,03 g 3 razy dziennie przez trzy dni, co odpowiada standardowej dawce farmakologicznej stosowanej w medycynie o działaniu przeciwskurczowym i uspokajającym [Mashkovsky M.D. Leki. T.2. - M.: Nowa Fala, 2000. - 648 s.]. Indukcję fenobarbitalem określano poprzez stosunek łącznej ilości antypiryny zawartej w ślinie przed i po przyjęciu fenobarbitalu w dawce dobowej 0,09 g. Badania przeprowadzono w grupie 5 zdrowych ochotników (Zakirova, Valitova, Shitova, Ermolaeva, Galiutdinov – przykłady 9-13). Indukcję (%) oblicza się według wzoru 1:

C total 1 – skumulowana ilość antypiryny (mcg) wydalona ze śliną w ciągu 12 godzin przed przyjęciem fenobarbitalu;

C total 2 – skumulowana ilość antypiryny (mcg) wydalona ze śliną w ciągu 12 godzin po przyjęciu fenobarbitalu.

Wyniki przedstawiono w tabeli 2.

Pacjent Zakirova jest zdrowym ochotnikiem.

Przykład 10.

Pacjent Valitova jest zdrowym ochotnikiem.

Przykład 11.

Pacjent Shitova jest zdrowym ochotnikiem.

Przykład 12.

Pacjent Ermolaeva jest zdrowym ochotnikiem.

Przykład 13.

Pacjent Galiutdinov jest zdrowym ochotnikiem.

Uzyskane wyniki wskazują, że zastosowanie ksymedonu pozwala na zwiększenie aktywności oksydaz mikrosomalnych w wątrobie człowieka, a efekt indukcji wywołany przez ksymedon jest porównywalny z indukcją fenobarbitalu.

Zastosowanie ksymedonu jako induktora wątrobowych oksydaz mikrosomalnych jest skuteczne w profilaktyce i leczeniu ostrych i przewlekłych zatruć lekami, których biotransformacja zależy od aktywności enzymów układu utleniania.

Regulacja aktywności enzymów oksydacyjnych za pomocą induktora xymedon jest bezpieczna z punktu widzenia przedawkowania samego induktora ze względu na jego niską toksyczność.

Tabela 1
Indukcja oksydaz mikrosomalnych w wątrobie ludzkiej pod wpływem ksymedonu
Przykład nr.	Próbka nr.	A (gęstość optyczna)		Ctot.1 (łączna ilość wydalonej całkowitej antypiryny), mcg	A (gęstość optyczna)	C (ilość wydalanej antypiryny), mcg	Ctot.2 (łączna ilość wydalonej całkowitej antypiryny), mcg	Wprowadzenie, %
1	1	0,185	9,893	29,678	0,100	5,347	16,842	43,25
	2	0,190	10,160		0,060	3,208
	3	0,120	6,417		0,105	5,614
	4	0,060	3,208		0,050	2,673
2	1	0,015	0,802	7,486	0,040	2,139	6,401	14,49
	2	0,045	2,406		0,060	3,208
	3	0,040	2,139		0,010	0,534
	4	0,040	2,139		0,010	0,534
3	1	0,140	7,486	21,121	0,035	1,871	9,356	55,70
	2	0,070	3,743		0,075	4,010
	3	0,105	5,614		0,025	1,336
	4	0,080	4,278		0,040	2,139
4	1	0,250	13,360	35,273	0,145	7,754	31,817	9,79
	2	0,210	11,220		0,130	6,951
	3	0,130	6,950		0,160	8,556
	4	0,070	3,743		0,160	8,556
5	1	0,025	1,336	12,565	0,030	1,604	8,554	68,07
	2	0,100	5,347		0,035	1,871
	3	0,080	4,278		0,075	4,010
	4	0,030	1,604		0,020	1,069
6	1	0,075	4,010	12,298	0,040	2,139	4,544	63,05
	2	0,12	6,417		0,010	0,534
	3	0,020	1,069		0,030	1,604
	4	0,015	0,802		0,005	0,267
7	1	0,080	4,278	15,240	0,060	3,208	10,158	33,19
	2	0,120	6,417		0,025	1,336
	3	0,040	2,139		0,060	3,208
	4	0,045	2,406		0,045	2,406
8	1	0,045	2,406	11,495	0,015	0,802	2,405	79,07
	2	0,045	2,406		0,02	1,069
	3	0,100	5,347		0,005	0,267
	4	0,025	1,336		0,005	0,267

Tabela 2 Indukcja oksydaz mikrosomalnych ludzkiej wątroby przez fenobarbital
Przykłady	Ctot1 (skumulowana ilość wydalonej antypiryny przed przyjęciem induktora), mcg	Ctot2 (skumulowana ilość wydalonej antypiryny po przyjęciu induktora), mcg	Wprowadzenie, %
9	13,635	3,474	74,52
10	10,159	7,217	28,95
11	13,635	4,544	66,67
12	17,646	7,217	59,10
13	20,854	13,635	34,62

PRAWO

Zastosowanie ksymedonu w celu zwiększenia aktywności oksydaz mikrosomalnych w wątrobie człowieka.