Биотрансформация ксенобиотиков в организме

Чужеродные соединения, попадая в организм различными путями, пре­терпевают ряд химических и биохимических превращений и выделяются в виде метаболитов.

Биотрансформация представляет собой биохимический процесс, в ходе которого вещества претерпевают изменения под действием различных фер­ментов организма. Это явление называют также метаболизмом или деток­сикацией. Его биологический смысл — превращение химического веще­ства в форму, удобную для выведения из организма.

Метаболизм, или обмен веществ, в общем случае представляет собой совокупность процессов превращения определенных веществ внутри кле­ток с момента их поступления до образования конечных продуктов. В про­цессе метаболизма образуются метаболиты—продукты промежуточного и конечного обмена веществ.

Метаболизм ксенобиотиков проходит в две фазы:

_ I фаза II фаза

ксенобиотик-------- ► промежуточный продукт----- ► конъюгат.

В ходе первой фазы—окислительно-восстановительного или гидроли­тического превращения — молекула вещества обогащается полярными функциональными группами (гидроксильными, амино-, нитрогруппами и т.д.), что делает ее реакционноспособной и лучше растворимой в воде. Во второй фазе проходят синтетические процессы конъюгации промежуточ­ных продуктов метаболизма с эндогенными молекулами, в результате чего образуются полярные соединения, которые и выводятся из организма.

Следствием метаболизма ксенобиотика могут стать:

- ослабление токсичности;

- усиление токсичности;

- изменение характера токсического действия;

- инициация токсического процесса.

В течение многих лет превращение ксенобиотиков в организме рассмат­ривалось только как позитивное явление, направленное на уменьшение токсичности, а случаи увеличения токсичности считались исключением и получили название летальный синтез, поэтому термин детоксикация был вполне оправдан. Однако с течением времени накопилась информация о том, что повышение токсичности в результате биохимического превраще­ния —скорее правило, чем исключение. Поэтому термин биотрансформа­ция более универсален и точен.

В последние годы проведены многочисленные экспериментальные и тео­ретические исследования процессов биотрансформации, которые включают биологические эксперименты т хйго («в пробирке») и т хпо («вживую») с помощью методов современной аналитической химии (хроматография, масс- спектрометрия и др.). В результате появилась возможность идентифициро­вать продукты биохимических превращений, оценивать относительную ток­сичность исходных веществ и продуктов биотрансформации.

Поскольку хемобиокинетика представляет собой сложный многостадий­ный процесс взаимодействия веществ с организмом, нет и не может быть универсального параметра или модели, с помощью которых можно было бы описать все случаи интоксикации.

На первой стадии происходят абсорбция вещества и его транспорт через липидные биомембраны и гидрофильные фрагменты клеток к активному центру, на котором осуществляется биотрансформация вещества или его вза­имодействие с рецептором.

На этом этапе важны такие показатели, как гид- рофобность, растворимость, объем и площадь поверхности молекулы. При этом соединения подвергаются метаболическим превращениям, протекаю­щим по типу окисления, восстановления, гидролиза, в результате чего появ­ляются функциональные группы, повышающие полярность молекулы и дей­ствующие как активные центры для следующей фазы процесса.

На второй стадии биотрансформация веществ осуществляется под дей­ствием ферментов с помощью реакций конъюгации, являющихся реакция­ми синтеза, в результате которого вещество и его метаболиты соединяются с эндогенными молекулами или группами. Назначение этих реакций — образование нетоксичных, хорошо растворимых в водной среде соедине­ний, которые гораздо легче, чем исходные вещества, могут вовлекаться в другие метаболические превращения и выводиться из организма.

Метаболизм многих ксенобиотиков сопровождается образованием про­дуктов, существенно уступающих по токсичности исходным веществам. Так, роданиды, образующиеся при биопревращении цианидов, в несколь­ко сот раз менее токсичны, чем исходные агенты. Процесс утраты токси­кантом токсичности в результате биотрансформации называют метаболи­ческой детоксикацией.

При метаболизме многих веществ образуются более токсичные соеди­нения. Примером может служить появление в организме фторуксусной кислоты при интоксикации фторэтанолом.

В ряде случаев в ходе биотрансформации ксенобиотиков образуются вещества, способные совершенно иначе действовать на организм, чем ис­ходные агенты. Так, некоторые спирты (например, этиленгликоль), действуя целой молекулой, вызывают седативно-гипнотический эффект (опьянение, наркоз). В ходе их биопревращения возникают альдегиды и органические кислоты, способные повреждать, в частности, почки.

Многие низкомолекулярные вещества подвергаются в организме мета­болическим превращениям с образованием реакционноспособных проме­жуточных продуктов. Так, соединения, содержащие в молекуле амино- или нитрогруппу, в ходе метаболизма превращаются в гидроксиламины, активно взаимодействующие с протеинами крови и тканей. При повторном посгуп- лении таких веществ в организм помимо специфического действия разви­ваются аллергические реакции.

Процесс образования токсичных продуктов метаболизма называется токсификацией, а продукты биотрансформации, обладающие высокой ток­сичностью —токсичными метаболитами. Во многих случаях токсичные метаболиты являются нестабильными продуктами, подвергающимися даль­нейшим превращениям и вызывающими повреждение биосистем на моле­кулярном уровне.

Биоактивация далеко не всегда сопровождается повреждением биосубст­рата, так как одновременно в организме протекают процессы детоксикации. Интенсивность этих процессов может быть достаточной для компенсации ущерба, связанного с образованием токсичных метаболитов. Однако при введении высоких доз токсиканта защитные механизмы могут оказаться не­эффективными, что приведет к развитию токсического процесса.

3.1.

<< | >>
Источник: Тарасов А.В., Смирнова Т.В.. ОСНОВЫ ТОКСИКОЛОГИИ. 2006

Еще по теме Биотрансформация ксенобиотиков в организме:

  1. 11.5. КСЕНОБИОТИКИ, ПОСТУПАЮЩИЕ В ОРГАНИЗМ В РЕЗУЛЬТАТЕ ПОЛУЧЕНИЯ, ОБРАБОТКИ ИЛИ ХРАНЕНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
  2. Глава 4.ДЕТОКСИКАЦИЯ КСЕНОБИОТИКОВ
  3. 3.2. ТОКСИКОКИНЕТИКА КСЕНОБИОТИКОВ
  4. I.2. Ксенобиотики и ожирение
  5. 4.2. ХИМИЧЕСКАЯ МОДИФИКАЦИЯ КСЕНОБИОТИКОВ
  6. 3.3. ОСНОВНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ДЕЙСТВИЯ КСЕНОБИОТИКОВ
  7. 9.8. СПОСОБЫ СНИЖЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ КСЕНОБИОТИКОВ В ПИТЬЕВОЙ ВОДЕ
  8. Елена Стоянова. ЧИСТКА ОРГАНИЗМА БЕЗ ИДИОТИЗМАXXI век: изгнать токсины из организма и из пищиобуздать голод и сжечь лишний жир без процедур .2012, 2012
  9. ОРГАНИЗМ
  10. Глава 3. Психика и организм
  11. тема 2 1 юихика и организм
  12. § 1. Созревание организма
  13. Очищение организма
  14. 13.11. ДЕЙСТВИЕ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА N-НИТРОЗОСОЕДИНЕНИЙ
  15. ПОВЕДЕНИЕ НИЗШИХ ОРГАНИЗМОВ
  16. 16.1. Обмен железа в организме
  17. 13.4. ДЕЙСТВИЕ НИТРАТОВ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА
  18. 2.8. Волевое «Я» и организм сознания
  19. 9. НЕРВНАЯ КООРДИНАЦИЯ ФУНКЦИЙ ОРГАНИЗМ
  20. 1ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТКАНЕЙ ОРГАНИЗМА