Detoxikace endogennch a exogennch ltek mirka rovenskalfmotol cuni

Detoxikace endogenních a exogenních látek mirka. rovenska@lfmotol. cuni. cz

A) DETOXIKACE AMONIAKU n Amoniak pochází z katabolismu aminokyselin a ty především z odbourávání proteinů

Odstranění dusíku z aminokyselin

Amoniak musí být odstraňován: n Amoniak je toxický, zejména pro CNS, neboť reaguje s 2 -oxoglutarátem, a tak snižuje jeho dostupnost pro citrátový cyklus kolaps CC a následně i syntézy ATP n Při poškození jater nebo vrozené metab. poruše (stoupá konc. amoniaku) se může objevit třes, nezřetelná řeč, rozmazané vidění, koma a smrt n Normální konc. amoniaku v krvi: 30 -60 µM

Transaminace n Výměna aminoskupiny aminokyseliny za ketoskupinu 2 -oxokyseliny:

pyruvát glutamát oxalacetát

n Transaminaci katalyzují transaminasy (aminotransferasy) s koenzymem pyridoxalfosfátem: aminokyselina pyridoxalfosfát Schiffova báze

Hlavní transaminasy: n Alaninaminotransrefasa (ve svalu): AA + pyruvát 2 -oxokyselina + Ala n Glutamátaminotransferasa: AA + 2 -oxoglutarát 2 -oxokyselina + Glu n Aspartátaminotransferasa: AA + oxalacetát 2 -oxokyselina + Asp

Výsledek: n Většina transaminas jako oxokyselinu používá 2 -oxoglutarát, v menší míře oxalacetát produkty jsou hlavně Glu a Asp !!! n Transaminace hromadí dusík ve formě glutamátu nebo aspartátu Ø Glutamát může být oxidačně deaminován za uvolnění amoniaku, který v játrech vstupuje do močovinového cyklu, příp. je využit pro syntézy Ø Aspartát v játrech rovněž vstupuje do močovinového cyklu

Oxidační deaminace glutamátu n V mitochondriích: Glu + NAD(P)+ + H 2 O → NAD(P)H + H+ + NH 4+ + 2 -oxoglutarát n Reakci katalyzuje glutamátdehydrogenasa n Uvolněný amoniak je v játrech detoxikován v močovinovém cyklu

Transport amoniaku do jater a ledvin: 1) ve formě Gln n Z tkání se amoniak musí dostat do jater nebo ledvin, aby mohl být vyloučen v tkáních je amoniak zabudován do Gln: Glu + ATP + NH 4+ Gln + H 2 O + ADP + P n Gln je krví transportován do jater a ledvin a zde deaminován L-glutaminasou: – odstraňuje amidoskupinu, ne -aminoskupinu!!! n Vzniká Glu, který může být oxidačně deaminován, a amoniak, který je v ledvinách vyloučen močí, v játrech detoxikován v moč. cyklu

2) Glukoso-alaninový cyklus: Játra Sval Pyruvát, vznikající glykolýzou ve svalu, je zde transaminován na Ala a ten krví přenesen do jater, kde je přeměněn zpět na pyruvát; uvolněný NH 3 vstupuje do močovinového cyklu a pyruvát do glukoneogeneze. Glukosa je pak transportována zpět do svalu.

Zdroje amoniaku pro močovinový cyklus – sumarizace: n Oxidační deaminace Glu, nahromaděného transaminacemi a glutaminasovou reakcí; vzniká 2 -oxoglutarát a amoniak, který v játrech vstupuje do močovinového cyklu (v ledvinách do moče) n Glutaminasová reakce – uvolňuje amoniak, který v játrech vstupuje do močovinového cyklu, v ledvinách do moče n Katabolismus serinu, threoninu a histidinu rovněž uvolňuje amoniak

Močovinový cyklus n Detoxikace amoniaku probíhá v močovinovém cyklu, který přeměňuje amoniak na močovinu (vylučována močí) n V játrech; lokalizován ve dvou kompartmentech: Ø mitochondriální matrix Ø cytoplasmě n V matrix mitochondrií je amoniak je přeměněn na karbamoylfosfát: NH 4+ +HCO 3 - + 2 ATP 2 ADP +P+ karbamoylfosfát n Karbamoylfosfát v mitochondriích reaguje s ornithinem za vzniku citrullinu, který je přenesen do cytoplasmy; regenerovaný ornithin (krokem 4) je přenesen zpět do mitochondrií

transaminace oxalacetát+Glu Asp ATP AMP+PP

Bilance močovinového cyklu: n V močovinovém cyklu se spotřebovávají 3 moly ATP na 1 mol močoviny: Ø 2 moly ATP na tvorbu karbamoylfosfátu Ø 1 mol ATP na tvorbu argininosukcinátu

Syntéza NO NO – biologicky aktivní: působí vazodilatačně n Je též zdrojem tzv. reaktivních forem dusíku (jsou jedním z mechanismů, které fagocytující buňky využívají k ničení patogenů) n Jeho syntézu z Arg katalyzuje NO-synthasa: n Arg citrullin

B) Metabolismus xenobiotik n Léky, konzervanty, barviva, pesticidy… n Hlavně v játrech, střevech, plicích n Probíhá ve dvou fázích

Fáze 1 n Zavedení nové funkční skupiny nebo modifikace stávající n Probíhá v endoplasmatickém retikulu Výsledek: Ø zvýšení polarity (tj. usnadnění exkrece) Ø změna biologické aktivity: ü a) snížení biologické aktivity (toxicity) ü b) aktivace: některé látky jsou naopak až fází 1 přeměněny na biologicky účinnou formu n

Možné nežádoucí účinky xenobiotik – ad b) n Cytotoxické působení, např. vazbou na DNA, RNA, proteiny ( např. inhibice enzymu) n Vazba na protein následně rozpoznán jako antigen tvorba protilátek poškození buňky n Karcinogeneze – fáze 1 aktivuje prokarcinogeny (např. benzpyren) na karcinogeny

Reakce fáze 1: n Hydroxylace n Tvorba epoxidu n Redukce ketoskupin a nitroskupin n Dehalogenace

Hydroxylace n Hlavní reakce fáze 1 n Katalyzována cytochromy P 450 (u člověka 35 -60 různých forem): Ø monooxygenasy: Ø RH + O 2 + NADPH + H+ R-OH + H 2 O + NADP+ RH…xenobiotikum Ø Jeden kyslíkový atom je zabudován do substrátu

Isoformy cytochromu P 450 n n n Metabolizují léky, karcinogeny, polutanty, ale i endogenní látky jako např. steroidy Hemoproteiny V endopl. retikulu nebo vnitřní mitoch. membráně Nejhojnější – v játrech, tenkém střevě a dále v plicích; v játrech je nejméně 6 isoforem (u člověka) a každá má širokou substrátovou specifitu Některé isoformy metabolizují polycyklické aromatické uhlovodíky (PAHs), a tak hrají roli v karcinogenezi (např. konverze inaktivních PAHs, inhalovaných při kouření, na aktivní karcinogen v plicích)

Většina isoforem je inducibilních: n Např. fenobarbitalem a dalšími léky n Může vést k interakci s podávanými léčivy – např. : indukce dané isoformy lékem 1 (např. fenobarbital) zrychlí metabolismus léku 2 (např. warfarin) touto isoformou pro žádaný účinek je nutno zvýšit dávku léku 2

Fáze 2 – konjugace n Látky vzniklé ve fázi 1 jsou konjugovány s jinými molekulami: Ø glukuronátem – např. bilirubin Ø sulfátem Ø glutathionem n Konjugace ještě více zvýší rozpustnost ve vodě, příp. sníží aktivitu n Ve formě tohoto konjugátu jsou látky vyloučeny z těla buď žlučí (látky s Mr 300) nebo močí (látky s Mr 300)

Glukuronidace n Donorem glukuronátu je UDP-glukuronová kyselina: UDP glukuronát n Jako glukuronidy jsou vylučovány např. : kys. benzoová, fenol, meprobamat, ale i endogenní látky – bilirubin, steroidní hormony

Vylučování bilirubinu n Bilirubin je produktem katabolismu hem

M: methyl, V: vinyl, CE: karboxyethyl (propionyl) redukce bilirubin transport do jater pomocí albuminu

V játrech: 2 UDP-glukuronát + bilirubin (konjugace s glukuronátem) bilirubindiglukuronid + 2 UDP vyloučen do žluče bakteriální enzymy v tlustém střevě uvolňují bilirubin z diglukuronidu a přeměňují ho na urobilinogen část reabsorbována, přenesena do ledvin a přeměněna na žlutý urobilin vylučovaný močí většina přeměněna bakteriemi na červenohnědý sterkobilin zbarvující stolici

Sulfatace n Některé alkoholy, arylaminy, fenoly, ale také steroidy, glykolipidy, glykoproteiny n Donorem sulfátu je PAPS (3´-fosfoadenosin-5´-fosfosulfát):

Konjugace s glutathionem n Glutathion (GSH) = -glutamylcysteinylglycin (tripeptid): n Konjugace s glutathionem: G–S–H + R G–S–R + H+ (R = elektrofilní xenobiotikum) n Konjugát je přeměněn na kys. merkapturovou a ta vyloučena močí n Konjugace s GSH zabraňuje vazbě některých xenobiotik na DNA, RNA či proteiny, a tím i poškození buňky!!!

C) Metalothioneiny n Malé proteiny (~ 6, 5 k. Da) bohaté na cystein, jehož –SH skupiny vážou ionty kovů: Cu 2+, Zn 2+ , Hg 2+, Cd 2+ n V cytosolu buněk hlavně jater, ledvin a střev n Indukovány ionty kovů n Funkce: navázání kovů, regulace hladin kovu (Zn 2+), transport do místa potřeby (Zn 2+)