Государственное образовательное учреждение высшего
Профессионального образования
«Орловский Государственный Медицинский Институт»
РЕФЕРАТ
Тема
«Обезвреживание токсических веществ в организме.
Биотрансформация лекарств»
Студентка
Черных Анна Сергеевна
Группа 12
Преподаватель
Яроватая М.А
Орел 2010 год
Содержание реферата
Введение
Поступление яда в организм
Действие токсических веществ на организм
Биотрансформация лекарственных веществ
Заключение
Список используемой литературы
Введение
На человека в процессе его трудовой деятельности могут воздействовать вредные (вызывающие заболевания) производственные факторы. Вредные производственные факторы подразделяются на четыре группы: физические, химические, биологические и психофизиологические.
Вредными для здоровья физическими факторами являются: повышенная или пониженная температура воздуха рабочей зоны; высокие влажность и скорость движения воздуха; повышенные уровни шума, вибрации, ультразвука и различных излучений - тепловых, ионизирующих, электромагнитных, инфракрасных и др. К вредным физическим факторам относятся также запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны; недостаточная освещенность рабочих мест, проходов и проездов; повышенная яркость света и пульсация светового потока.
Химические вредные производственные факторы по характеру действия на организм человека подразделяются на следующие подгруппы: общетоксические, раздражающие, сенсибилизирующие (вызывающие аллергические заболевания), канцерогенные (вызывающие развитие опухолей), мутагенные (действующие на половые клетки организма). В эту группу входят многочисленные пары и газы: пары бензола и толуола, окись углерода, сернистый ангидрид, окислы азота, аэрозоли свинца и др., токсичные пыли, образующиеся, например, при обработке резанием бериллия, свинцовистых бронз и латуней и некоторых пластмасс с вредными наполнителями. К этой группе относятся агрессивные жидкости (кислоты, щелочи), которые могут причинить химические ожоги кожного покрова при соприкосновении с ними.
К биологическим вредным производственным факторам относятся микроорганизмы (бактерии, вирусы и др.) и макроорганизмы (растения и животные), воздействие которых на работающих вызывает заболевания.
К психофизиологическим вредным производственным факторам относятся физические перегрузки (статические и динамические) и нервно-психические перегрузки (умственное перенапряжение, перенапряжение анализаторов слуха, зрения и др.).
Уровни воздействия на работающих вредных производственных факторов нормированы предельно-допустимыми уровнями, значения которых указаны в соответствующих стандартах системы стандартов безопасности труда и санитарно-гигиенических правилах.
Предельно допустимое значение вредного производственного фактора - это предельное значение величины вредного производственного фактора, воздействие которого при ежедневной регламентированной продолжительности в течение всего трудового стажа не приводит к снижению работоспособности и заболеванию как в период трудовой деятельности, так и к заболеванию в последующий период жизни, а также не оказывает неблагоприятного влияния на здоровье потомства.
Токсикометрия – это совокупность методов и приемов исследований для количественной оценки токсичности и опасности ядов.
Организм человека имеет мощную систему обезвреживания и выведения токсических веществ. Печень - главный орган, где происходит нейтрализация вредных веществ. Основное их количество выводится почками с мочой. Много уходит и через кишечник. Этим трем основным органам очистки - печени, почкам и кишечнику - постоянно помогают и многие другие системы и органы нашего тела. Так, через кожу вместе с потом и слущенными клетками, со слизистым отделяемым из бронхов постоянно выделяются токсические вещества. А газообразные вредные вещества выводятся через легкие при дыхании. В сумме выделительные и очистительные органы столь мощны и имеют настолько огромные резервы активации, что могут достаточно быстро справиться с очень большим количеством токсических веществ. Кроме того, эти органы работают в непрерывном режиме, ибо при усвоении любой пищи, при утилизации собственных отслуживших клеток и тканей в организме постоянно образуются токсические продукты, которые необходимо нейтрализовать и вывести. Поэтому освобождение организма даже от большого количества токсинов обычно происходит незаметно для человека.
Поступление яда в организм
Вредные химические вещества могут поступать в организм человека с вдыхаемым воздухом, с пищей, водой, через неповрежденную кожу, слизистые оболочки.
Через дыхательную систему яды поступают в организм в виде газов, паров и аэрозолей. Это основной и наиболее быстрый путь, так как всасывание веществ происходит с очень большой поверхности легочных альвеол (100 – 120 м2).
Постоянный ток крови по легочным капиллярам способствует проникновению веществ из альвеол в кровь, которая транспортирует поступивший яд по всему организму (малый круг кровообращения, затем, минуя печень, через сердце в большой круг кровообращения). К реагирующим газам относятся такие яды, как аммиак, сернистый газ, оксиды азота и др. Поступление ядов через желудочно-кишечный тракт.
В пищеварительном канале всасывание веществ может идти во всех отделах. Из полости рта всасываются все липидорастворимые соединения, фенолы, некоторые соли, особенно цианиды.
При всасывании через слизистые оболочки полости рта и прямой кишки химические агенты попадают в кровь, минуя печень.
В кислой среде желудочного содержимого яды могут распадаться с образованием более токсичных соединений.
Так, соединения свинца, плохо растворимые в воде, хорошо растворяются в желудочном соке и поэтому легко всасываются. Из желудка попадают в кровь все липидорастворимые соединения, неионизированные молекулы органических веществ. Большая часть ядов, проникающих через стенки пищеварительного канала в кровь и через систему воротной вены, поступают в печень, где и обезвреживаются.
В тонком кишечнике на резорбцию (поглощение, всасывание) ядов существенно влияют изменения реакции среды, ферменты. А такие металлы, как медь, уран, соединения ртути, церий, повреждают эпителиальный покров и нарушают всасывание. Поступление ядов через кожу. Через неповрежденную кожу (эпидермис, потовые и сальные железы, волосяные фолликулы) могут проникать химические вещества, хорошо растворимые в жирах и липоидах неэлектролиты.
Наиболее опасны ароматические нитро- и аминосоединения, фосфорорганические инсектициды, металлоорганические соединения.
Однако для проникновения через кожу эти вещества должны обладать растворимостью в воде (крови). Преодолевают кожный барьер и такие газы, как циановодород, оксиды углерода, сероводород и др. Распределение ядов подчиняется определенным закономерностям.
Сразу после поступления в кровь яды разносятся по всем тканям и органам. В первой фазе распределения основное значение для накопления вредного вещества играет кровоснабжение этих тканей и органов – чем оно больше, тем больше содержание яда.
Таким образом, в первый период можно говорить о динамическом распределении вещества, определяемом интенсивностью кровоснабжения. В дальнейшем картина меняется, происходит перераспределение веществ и преимущественное их накопление в тех тканях, сорбционная емкость которых для данного вещества оказывается наибольшей. Окончательное распределение можно назвать статическим.
Для липидорастворимых веществ наибольшей емкостью, например, обладает жировая ткань и органы, богатые липидами (костный мозг, семенники и другие). Достаточно быстро исчезают из крови и накапливаются в печени и почках серебро, марганец, хром, кобальт, ванадий, кадмий, цинк.
Депо для ртути – выделительные органы. В костной ткани преимущественно накапливаются соединения свинца, фтора, бария, урана, бериллия. Метаболизм (биотрансформация, превращение) направлен в основном на обезвреживание (детоксикацию) ядов. Почти все органические вещества метаболизируются путем различных химических реакций: окисления, восстановления, гидролиза, дезаминирования, метилирования, ацетилирования и т.д. Не подвергаются превращениям лишь инертные вещества, как, например, бензин, выделяющийся легкими в неизменном виде. Бензол окисляется до фенолов, диоксибензола, пирокатехина, гидрохинона.
Толуол окислятся до бензойной кислоты, ксилол – до толуоловой кислоты, некоторые спирты жирного ряда – до углекислоты и воды. Ароматические амины подвергаются дезаминированию, например бензиламин превращается в бензиловый спирт, в дальнейшем окисляется в бензойную кислоту. Нитросоединения восстанавливаются до аминофенолов. Неорганические химические вещества также подвергаются изменениям. Например, свинец откладывается в костях в виде трифосфат-свинца, фтор – в виде известковых соединений. Некоторые неорганические соединения окисляются: нитраты – в нитриты, сульфиды – в сульфаты, цианистые соединения – в роданистые, мышьяковистая кислота – в мышьяковую. Результатом превращения ядов в организме большей частью является их обезвреживание, получение менее токсичных веществ.
Однако имеются исключения, когда в результате превращений образуются более токсические соединения. Например, метиловый спирт окисляется в ядовитые продукты – формальдегид и муравьиную кислоту. В дальнейшем формальдегид также окисляется в муравьиную кислоту. Метилацетат гидролизуется и расщепляется на метиловый спирт и уксусную кислоту; тионовые эфиры фосфорной кислоты окисляются до высокотоксичных тиоловых. Основным органом, метаболизирующим вредные химические вещества, является печень – главный барьер для распространения ядов по всему организму.
Способность к детоксикации имеют также почки, стенки желудка и кишечника, легкие и т.д. При изучении обезвреживающего метаболизма веществ следует учитывать зависимость его интенсивности от уровня интоксикации. При малых действиях химических веществ резервы защитных реакций организма достаточны.
С увеличением интенсивности воздействия ядов относительная активность метаболизма снижается. Изучение процессов биотрансформации позволяет решить ряд практических вопросов токсикологии. Знание молекулярной сущности детоксикации дает возможность оценить защитные функции организма и направить воздействия на токсический процесс (влияя с помощью определенных веществ на активность индуцированных ферментов, можно ускорить или затормозить биохимические процессы). О величине, поступившей в организм дозы яда (лекарства), можно судить по количеству выделяющихся из почек, кишечника и легких продуктов их превращений – метаболитов, что дает возможность контролировать состояние здоровья людей, занятых производством и применением токсичных веществ.
Действие токсических веществ на организм
Проникающие в организм яды, как и другие чужеродные соединения, могут подвергаться разнообразным биохимическим превращениям (биотрансформации), в результате которых чаще всего образуются менее токсичные вещества (обезвреживание, или детоксикация). Но известно немало случаев усиления токсичности ядов при изменении их структуры в организме. Есть и такие соединения, характерные свойства которых начинают проявляться только вследствие биотрансформации. В то же время определенная часть молекул яда выделяется из организма без каких-либо изменений или вообще остается в нем на более или менее длительный период, фиксируясь белками плазмы крови и тканей. В зависимости от прочности образующегося комплекса «яд—белок» действие яда при этом замедляется или же утрачивается совсем. Кроме того белковая структура может быть лишь переносчиком ядовитого вещества, доставляющим его к соответствующим рецепторам.18
Изучение процессов биотрансформации позволяет решить ряд практических вопросов токсикологии. Во-первых, познание молекулярной сущности детоксикации ядов дает возможность оценить защитные механизмы организма и на этой основе наметить пути направленного воздействия на токсический процесс. Во-вторых, о величине поступившей в организм дозы яда (лекарства) можно судить но количеству выделяющихся через почки, кишечник и легкие продуктов их превращения — метаболитов, что дает возможность контролировать состояние здоровья людей, занятых производством и применением токсичных веществ; к тому же при различных заболеваниях образование и выделение из организма многих продуктов биотрансформации чужеродных веществ существенно нарушается. В-третьих, появление ядов в организме часто сопровождается индукцией ферментов, катализирующих (ускоряющих) их превращения. Поэтому, влияя с помощью определенных веществ на активность индуцированных ферментов, можно ускорить или затормозить биохимические процессы превращений чужеродных соединений.
В настоящее время установлено, что процессы биотрансформации чужеродных веществ, протекают в печени, желудочно-кишечном тракте, легких, почках (рис. 1). Кроме того, согласно результатам исследований профессора И. Д. Гадаскиной, немалое число токсичных соединений подвергается необратимым превращениям и в жировой ткани. Однако главное значение здесь имеет печень, точнее — микросомальная фракция ее клеток. Именно в клетках печени, в их эндоплазматическом ретикулуме, локализуется большинство ферментов, катализирующих превращения чужеродных веществ. Сам ретикулум представляет собой сплетение линопротеидных канальцев, пронизывающих цитоплазму (рис. 2). Наивысшая ферментативная активность связывается с так называемым гладким ретикулумом, который, в отличие от шероховатого не имеет на своей поверхности рибосом. Неудивительно поэтому, что при заболеваниях печени резко повышается чувствительность организма ко многим чужеродным веществам. Надо отметить, что, хотя число микросомальных ферментов невелико, они обладают очень важным свойством — высоким сродством к различным чужеродным веществам при относительной химической неспецифичности. Это создает им возможность вступать в реакции обезвреживания практически с любым химическим соединением, попавшим во внутренние среды организма. В последнее время доказано присутствие ряда таких ферментов в других органоидах клетки (например, в митохондриях), а также в плазме крови и в микроорганизмах кишечника.
Считается, что главным принципом превращения в организме чужеродных соединений, является; обеспечение наибольшей скорости их выведения, путем перевода из жирорастворимых в более водорастворимые химические структуры. В последние 10—15 лет при изучении сущности биохимических превращений чужеродных соединений из жирорастворимых в водорастворимые все большее значение придается так называемой монооксигеназной ферментной системе со смешанной функцией, которая содержит особый белок — цитохром Р-450.
Он близок по строению к гемоглобину (в частности, содержит атомы железа с переменной валентностью) и является конечным звеном в группе окисляющих микросомальных ферментов — биотрансформаторов, сосредоточенных преимущественно в клетках печени. В организме цитохром Р-450 может находиться в 2 формах: окисленной и восстановленной. В окисленном состоянии он вначале образует с чужеродным веществом комплексное соединение, которое после этого восстанавливается специальным ферментом — ци-тохромредуктазой. Затем это, уже восстановленное, соединение реагирует с активированным кислородом, в результате чего образуется окисленное и, как правило, нетоксичное вещество.
В основе биотрансформации токсичных веществ лежит несколько типов химических реакций, в результате которых происходит присоединение или же отщепление метальных (—СН3), ацетильных (СН3СОО—), карбоксильных (—СООН), гидроксилышх (—ОН) радикалов (групп), а также атомов серы и серосодержащих группировок. Немалое значение имеют процессы распада молекул ядов вплоть до необратимой трансформации их циклических радикалов. Но особую роль среди механизмов обезвреживания ядов играют реакции синтеза, пли конъюгации, в результате которых образуются нетоксичные комплексы — конъюгаты. При этом биохимическими компонентами внутренней среды организма, вступающими в необратимое взаимодействие с ядами, являются: глюкуроновая кислота (C6H8O) ,цистеин (СН—СН—СH—СООН), глицин (NH2-CH2-COOH).
Серная кислота и др. Молекулы ядов, содержащие несколько функциональных групп, могут трансформироваться по средством 2 и более метаболических реакций. Попутно отметим одно существенное обстоятельство: поскольку превращение и детоксикация ядовитых веществ за счет реакций конъюгации связаны с расходованием важных для жизнедеятельности веществ, то эти процессы могут вызвать дефицит последних в организме. Таким образом, появляется опасность другого рода возможность развития вторичных болезненных состояний из-за нс-хватки необходимых метаболитов. Так, детокспкацня многих чужеродных веществ находится в зависимости от запасов гликогена в печени, поскольку из него образуется глюкуроновая кислота. Поэтому при поступлении в организм больших доз веществ, обезвреживание которых осуществляется посредством образования эфиров глюкуроновой кислоты (например, бензольных производных), снижается содержание гликогена — основного легко мобилизуемого резерва углеводов. С другой стороны, есть вещества, которые под воздействием ферментов способны отщеплять молекулы глюкуроновой кислоты и тем самым способствовать обезвреживанию ядов. Одним из таких веществ оказался глицирризин, входящий в состав солодкового корня. Глицирризин содержит 2 молекулы глюкуроновой кислоты в связанном состоянии, которые освобождаются в организме, и это, по-видимому, определяет защитные свойства солодкового корня при многих отравлениях, известные издавна медицине Китая, Тибета, Японии.
Что касается выведения из организма токсичных веществ и продуктов их превращения, то в этом процессе определенную роль играют легкие, органы пищеварения, кожа, различные железы. Но наибольшее значение здесь имеют почки. Вот почему при многих отравлениях с помощью специальных средств, усиливающих отделение мочи, добиваются быстрейшего удаления ядовитых соединений из организма. Вместе с тем приходится считаться и с повреждающим воздействием на почки некоторых выводимых с мочой ядов (например, ртути). Кроме того, в почках могут задерживаться продукты превращения токсичных веществ, как это имеет место при тяжелых отравлениях этиленгликолем. При его окислении в организме образуется щавелевая кислота и в почечных канальцах выпадают кристаллы оксалата кальция, препятствующие мочеотделению. Вообще подобные явления наблюдаются тогда, когда концентрация выводимых через почки веществ высока.
Чтобы понять биохимическую сущность процессов превращения в организме ядовитых веществ, рассмотрим несколько примеров, касающихся распространенных компонентов химического окружения современного человека. Так, бензол, который, подобно другим ароматическим углеводородам, широко используется в качестве растворителя различных веществ и как промежуточный продукт при синтезе красителей, пластических масс, лекарств и других соединений, трансформируется в организме по 3 направлениям с образованием токсичных метаболитов . Последние выделяются через почки. Бен-вол может очень долго (по некоторым данным, до 10 лет) задерживаться в организме, в особенности в жировой ткани.
Определенный интерес представляет изучение процессов превращения в организме токсичных металлов, оказывающих все более широкое влияние на человека в связи с развитием науки и техники и освоением природных богатств. Прежде всего надо отметить.;
что в результате действия с окислительно-восстановительными буферными системами клетки, при котором осуществляется перенос электронов, валентность металлов меняется. При этом переход в состояние низшей валентности обычно связывается с уменьшением токсичности металлов. Например, ионы дести валентного хрома переходят в организме в малотоксичную трехвалентную форму, а трехвалентный хром удается достаточно быстро удалить из организма с помощью некоторых веществ (тиосульфата натрия, виннокаменной кислоты и др.). Ряд металлов (ртуть, кадмий, медь, никель) активно связывается с биокомплексами, в первую очередь — с функциональными группировками ферментов (—SH, —NH2, —СООН и др.), что подчас определяет избирательность их биологического действия.
В числе ядохимикатов — веществ, предназначенных для уничтожения вредных живых существ и растений, имеются представители различных классов химических соединений, в той или иной мере токсичных для человека: хлорорганических, фосфорорганических, металлоорганических, нитрофенольных, цианистых и др. Согласно имеющимся данным,23 около 10% всех смертельных отравлений в настоящее время вызывается ядохимикатами. Наиболее значимыми из них, как известно, являются ФОС. Гидролизуясь, они, как правило, утрачивают токсичность. В противоположность гидролизу окисление ФОС почти всегда сопровождается усилением их токсичности. Это можно видеть, если сопоставить биотрансформацию 2 инсектицидов — диизопропилфторфосфата, — который теряет токсические свойства, отщепляя при гидролизе атом фтора, и тиофоса (производное тиофосфорнон кислоты), который окисляется в значительно более токсичный фосфакол (производное ортофосфорной кислоты).
Среди широко используемых лекарственных веществ снотворные препараты являются наиболее частыми источниками отравлений. Процессы их превращений в организме изучены достаточно хорошо. В частности, показано, что биотрансформация одного из распространенных производных барбитуровой кислоты — люминала — протекает медленно, и это лежит в основе его достаточно длительного снотворного действия, так как оно зависит от количества неизмененных молекул люминала, контактирующих с нервными клетками. Распад барбитурового кольца приводит к прекращению действия люминала (как, впрочем, и других барбитуратов), которых в лечебных дозах вызывает сон длительностью до 6 ч. В этой связи небезынтересна судьба в организме другого представителя барбитуратов — гексобарбитала. Его снотворное действие намного короче даже при применении значительно больших, чем люминала, доз. Полагают, что это зависит от большей скорости и от большего числа путей инактивации гексобарбитала в организме (образование спиртов, кетонов, деметилиро-ванных и других производных). С другой стороны, те барбитураты, которые сохраняются в организме почти в неизмененном виде, как например барбитал, оказывают более длительное снотворное действие, чем люминал. Из этого следует, что вещества, которые в неизмененном виде выводятся с мочой, могут вызвать интоксикацию, если почки не справляются с их удалением из организма.
Важно также отметить, что для понимания непредвиденного токсического эффекта при одновременном применении нескольких лекарств должное значение надо придавать ферментам.; влияющим на активность комбинирующихся веществ. Так, например, лекарственный препарат физостигмин при совместном применении с новокаином делает последний весьма токсичным веществом; так как блокирует фермент (эстеразу), гидролизирующий новокаин в организме. Подобным же образом проявляет себя и эфсдринг связывая оксидазуг инактивирующую адреналин и тем самым удлиняя и усиливая действие последнего.
Большую роль в биотрансформации лекарств играют процессы индукции (активации) и торможения активности микросомальных ферментов различными чужеродными веществами. Так, этиловый алкоголь, некоторые инсектициды, никотин ускоряют инактивацию многих лекарственных препаратов. Поэтому фармакологи обращают внимание на нежелательные последствия контакта с названными веществами на фоне лекарственной терапии., при котором лечебный эффект ряда лекарств снижается. iB то же время надо учитывать, что если контакт с индуктором микросомальных ферментов внезапно прекращается, то это может привести к токсическому действию лекарств и потребует уменьшения их доз.
Надо также иметь в виду, что, по данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), у 2.5% населения значительно повышен риск проявления токсичности лекарств так как генетически обусловленный период их полураспада в плазме крови у данной групп людей в 3 раза больше среднего. При этом около трети всех описанных у человека ферментов во многих этнических группах представлены различными по своей активности вариантами. Отсюда — индивидуальные различия в реакциях па тот или иной фармакологический агент, зависящие от взаимодействия многих генетических факторов. Так, установлено, что примерно у одного на 1—2 тыс. человек резко снижена активность сывороточной холинэстеразы, которая гидролизует детилин — средство, применяемое для расслабления скелетной мускулатуры на несколько минут при некоторых хирургических вмешательствах. У таких людей действие детилина резко удлиняется (до 2 ч и более) и может стать источником тяжелого состояния.
Среди людей, живущих в странах Средиземноморья, в Африке и Юго-Восточной АЗИИ, имеется генетически обусловленная недостаточность активности фермента глю-козо-6-фосфат-дегпдрогеиазы эритроцитов (снижение до 10% от нормы). Эта особенность делает эритроциты малоустойчивыми к ряду медикаментов: сульфаниламидам, некоторым антибиотикам, фенацетину. Вследствие рассада эритроцитов у таких лиц на фоне лекарственного лечения возникают гемолитическая анемия и желтуха. Совершенно очевидно, что профилактика этих осложнений должна заключаться в предварительном определении активности соответствующих ферментов у больных.
Хотя приведенный материал лишь в общих чертах дает представление о проблеме биотрансформации веществ, он показывает, что организм человека обладает многими защитными биохимическими механизмами, которые в определенной степени предохраняют его от нежелательного воздействия этих веществ, по крайней мере — от небольших их доз. Функционирование такой сложной барьерной системы обеспечивается многочисленными ферментными структурами, активное влияние на которые дает возможность изменять течение процессов превращения и обезвреживания ядов. Но это уже — одна из следующих наших тем. При дальнейшем изложении мы будем еще возвращаться к рассмотрению отдельных аспектов превращения в организме некоторых токсичных веществ в той мере, в какой это необходимо для понимания молекулярных механизмов их биологического действия.
Выведение ядов из организма
Яды выводятся из организма через легкие, почки, желудочно-кишечный тракт, кожу. Через легкие выделяются летучие вещества, не изменяющиеся или медленно изменяющиеся в организме (бензин, бензол, этиловый эфир, хлороформ выделяются быстро; медленно выделяются спирты, ацетон, сложные эфиры). Наибольшее значение для выведения ядов имеют почки. При многих отравлениях с помощью специальных средств, усиливающих мочеотделение, добиваются быстрого удаления вредных веществ из организма. Но приходится считаться и с повреждающим воздействием на почки некоторых выводимых ядов, например ртути.
Биотрансформация лекарственных веществ
Скорость и характер превращения лекарственных веществ в организме обусловлены их химическим строением. Как правило, в результате биотрансформации липоидорастворимые соединения превращаются в водорастворимые, что улучшает их выведение почками, желчью, потом. Биотрансформация лекарств происходит в основном в печени при участии микросомальных ферментов, имеющих незначительную субстратную специфичность. Превращение лекарств может идти либо по пути деградации молекул (окисление, восстановление, гидролиз), либо через усложнение структуры соединения, связывание метаболитами организма (конъюгация).
Одним из ведущих путей превращения является окисление лекарственных препаратов (присоединение кислорода, отнятие водорода, дезалкилирование, дезаминирование и т.д.). Окисление чужеродных соединений (ксенобиотиков) осуществляется оксидазами при участии НАДФ, кислорода и цитохрома Р450. Это так называемая неспецифическая окисляющая система. Гистамин, ацетилхолин, адреналин и ряд других эндогенных биологически активных веществ окисляются специфичными ферментами.
Восстановление - более редкий путь метаболизма лекарств, происходящий под влиянием нитроредуктаз и азоредуктаз и других ферментов. Этот путь метаболизма сводится к присоединению электронов к молекуле. Он характерен для кетонов, нитратов,инсулина, азосоединений.
Гидролиз - основной путь инактивации эфиров и амидов (местные анестетики, миорелаксанты, ацетилхолин и т.д.). Гидролиз происходит под влиянием эстераз, фосфатаз и т.п.
Конъюгация - связывание молекулы лекарственного вещества с каким-либо другим соединением, являющимся эндогенным субстратом (глюкуроновой, серной, уксусной кислотами, глицином и т.д.).
В процессе биотрансформации лекарственное вещество теряет свою исходную структуру - появляются новые вещества. В некоторых случаях они более активны и токсичны. Например, витамины активируются, превращаясь в коферменты, метанол менее токсичен, чем его метаболит - муравьиный альдегид.
Большинство лекарственных препаратов трансформируется в печени, и при недостаточном содержании гликогена, витаминов,аминокислот и плохом снабжении организма кислородом этот процесс замедляется.
Основные пути метаболизма (биотрансформации) лекарственных веществ
Метаболические реакции
Окисление
Гидроксилазы
Деметилазы N-оксидазы S-оксидазы
Гидроксилирование
Дезаминирование
N-окисление
S-окисление
Фенобарбитал, кодеин, циклоспорин, фенитоин, пропранолол, варфарин.
Диазепам, амфетамин, эфедрин.
Морфин, хинидин, ацетаминофен .
Фенотиазины, омепразол, циметидин
Восстановление
Редуктазы
Восстановление Хлоралгидрат, метронидазол, нитрофураны Гидролиз
Эстеразы
Амидазы
Гидролиз сложных эфиров
Гидролиз амидов
Прокаин, ацетилсалициловая кислота, эналаприл, кокаин.
Новокаинамид, лидокаин, индомета-цин
Биосинтетические реакции
Конъюгация с Остатком серной кислоты
Сульфотрансферазы Образование сульфатов Ацетаминофен, стероиды, метилдофа, эстрон Конъюгация с остатком глюкуроновой кислоты Глюкуронилтрансф-раза Образование эфиров, тио-эфиров или амидов глюкуроновой кислоты Ацетаминофен, хлорамфеникол, диазепам, морфин, дигоксин Конъюгация с остатками а-ами нокислот (глицицином, глутамином) Амидирование Никотиновая кислота, салициловая кислота Метилирование Метилтрансферазы Присоединение метальной группы Допамин, эпинефрин, гистамин Ацетилирование N-ацетилтрансфе разы Образование амидов уксус ной кислоты Сульфаниламиды, изониазид
Различают три основных пути биотрансформации лекарственных веществ в организме:
*микросомальное окисление
*немикросомальное окисление
*реакции коньюгации
Различают следующие пути немикросомного окисления лекарственных веществ:
1. Реакция гидролиза (ацетилхолина, Новокаин, атропина).
2. Реакция оксидного дезаминування (катехоламины, тирамин) - окиснюються МАО митохондрий соответствующих альдегидов.
3. Реакции окисления спиртов. Окисления многих спиртов и альдегидов катализирует ферменты растворимого фракции (цитозолю) клетки - алкогольдегидрогеназа, ксантиноксидаза (окисления этилового спирта до ацетальдегида).
Выведение неизмененного лекарственного вещества или его метаболитов осуществляется всеми экскреторными органами (почками, кишечником, легкими, молочными, слюнными, потовыми железами и др.).
Основным органом выведения лекарств из организма являются почки. Выведение лекарств почками происходит путем фильтрации и с помощью активного или пассивного транспорта. Липоидорастворимые вещества легко фильтруются в клубочках, но в канальцах они вновь пассивно всасываются. Препараты, слабо растворимые в липоидах, быстрее выводятся с мочой, поскольку они плохо аlорбируются в почечных канальцах. Кислая реакция мочи способствует выведению щелочных соединений и затрудняет экскрецию кислых. Поэтому при интоксикации лекарствами кислого характера (например, барбитуратами) применяют натрия гидрокарбонат или другие щелочные соединения, а при интоксикации алкалоидами, имеющими щелочной характер, используютаммония хлорид. Ускорить выведение лекарств из организма можно и назначением сильнодействующих мочегонных средств, например, осмотических диуретиков или фуросемида, на фоне введения в организм большого количества жидкости (форсированный диурез). Выведение из организма оснований и кислот происходит путем активного транспорта. Этот процесс идет с затратой энергии и с помощью определенных ферментных систем-переносчиков. Создавая конкуренцию за переносчик каким-либо веществом, можно замедлить выведение лекарства (например, этамид и пенициллин секретируются с помощью одних и тех жеферментных систем, поэтому этамид замедляет выведение пенициллина).
Препараты, плохо всасывающиеся из желудочно-кишечного тракта, выводятся кишечником и применяются при гастритах, энтеритах и колитах (например, вяжущие средства, некоторые антибиотики используемые при кишечных инфекциях). Кроме того, из печеночных клеток лекарства и их метаболиты попадают в желчь и с нею поступают в кишечник, откуда либо повторно всасываются, доставляются в печень, а затем с желчью в кишечник (кишечно- печеночная циркуляция), либо выводятся из организма с каловыми массами. Не исключается и прямая секреция ряда лекарств и их метаболитов стенкой кишечника.
Через легкие выводятся летучие вещества и газы (эфир, закись азота, камфора и т.д.). Для ускорения их выброса необходимо увеличить объем легочной вентиляции.
Многие лекарственные препараты могут экскретироваться с молоком, особенно слабые основания и неэлектролиты, что следует учитывать при лечении кормящих матерей.
Некоторые лекарственные вещества частично выводятся железами слизистой оболочки полости рта, оказывая местное (например, раздражающее) действие на путях выведения. Так, тяжелые металлы (ртуть, свинец, железо, висмут), выделяясь слюнными железами, вызывают раздражение слизистой оболочки полости рта, возникают стоматиты и гингивиты. Кроме того, они вызывают появление темной каймы по десневому краю, особенно в области кариозных зубов, что обусловлено взаимодействием тяжелых металлов с сероводородом в полости рта и образованием практически нерастворимых сульфидов. Такая "кайма" является диагностическим признаком хронического отравления тяжелыми металлами.
При длительном применении дифенина и вальпроата натрия (противосудорожные препараты) раздражение слизистой оболочки десны может быть причиной возникновения гипертрофического гингивита ("дифениновый гингивит").
детоксикация яд биотрансформация лекарственный
Заключение
Скорость метаболизма некоторых лекарственных веществ определяется генетическими факторами. Появился раздел фармакологии — фармакогенетика, одной из задач которого является изучение патологии ферментов лекарственного метаболизма. Изменение активности ферментов часто является следствием мутации гена, контролирующего синтез данного фермента. Нарушение структуры и функции фермента называют энзимопатией (ферментопатией). При энзимопатиях активность фермента может быть повышена, и в этом случае процесс метаболизма лекарственных веществ ускоряется и их действие снижается. И наоборот, активность ферментов может быть снижена, вследствие чего разрушение лекарственных веществ будет происходить медленнее и действие их будет усиливаться вплоть до появления токсических эффектов.
Список используемой литературы
Эллиот В., Эллиот Д. Биохимия и молекулярная биология.-М. РАМН, 2000
Лакин К.М., Крылов Ю.Ф. Биотрансформация лекарственных веществ. -М., Медицина, 2001.
Мусил Я., Основы биохимии патологических процессов - М., 2005год.
Комаров Ф.И., Коровкин Б.Ф., Меньшиков В.В. Биохимические исследования в клинике. - Элиста, 2008.
Гринстейн Б., Гринстейн А. Наглядная биохимия. - М., Медицина, 2000.
Кукес В.Г. Метаболизм лекарств. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008, 304 с.
Бышевский А.Ш.. Терсенев О.А. Биохимия для врача. /Екатеринбург, 2004.
Лакин К.М. , Крылов Ю.Ф. Биотрансформация лекарственных веществ. - М., 2005.
Марри Р. и др. Биохимия человека. - М., 1993.
|
