Реакции метаболической трансформации

Окисление

В ЭПР функционируют НАДФ•Н- и НАД•Н-зависимые дыхательные цепи. В НАДФ•Н-зависимой системе терминальным переносчиком электронов является цитохром Р-450 — мембраносвязанный липофильный фермент группы многоцелевых монооксигеназ[2], гемопротеин, состоящий из белка и системы порфирина с трехвалентным железом. буква Р в названии происходит от слова пигмент, число 450 означает, что восстановленный, связанный с окисью углерода цитохром максимально поглощает свет с длиной волны 450 нм.

Цитохром Р-450 глубоко погружен в липидный бислой мембраны ЭПР и функционирует совместно с НАДФ•Н-зависимой цитохромР-450-редуктазой (коферменты—флавинадениндинуклеотид и флавинаденин-мононуклеотид). Соотношение количества молекул цитохрома Р-450 и редуктазы составляет 10:1. Активный центр этих ферментов ориентирован на цитоплазматическую поверхность ЭПР. Цикл окисления лекарственных средств при участии цитохрома Р-450 состоит из следующих реакций (рис. 1):

· окисленный цитохром Р-450 присоединяет лекарственное средство;

· бинарный комплекс цитохром — лекарство восстанавливается цитохром Р-450-редуктазой, используя электрон НАДФ•Н;

· восстановленный комплекс цитохром Р-450 — лекарство связывается с молекулярным (триплетным) кислородом;

· происходит активация кислорода электроном НАДФ•Н (триплетный кислород становится синглетным);

· на финальном этапе один атом кислорода включается в молекулу окисляемого лекарственного средства, второй — включается в молекулу воды;

· цитохром Р-450 регенерирует в исходную окисленную форму.

Суперсемейство цитохромов Р-450 поражает своими почти неограниченными метаболическими возможностями. Оно включает более 1000 клонированных вариантов, способных катализировать около 60 типов энзиматических реакций с тысячами потенциальных субстратов. В клетках человека обнаружено 17 семейств цитохрома Р-450, разделенных на 39 подсемейств. Изоферменты обозначаются следующим образом: первая цифра обозначает семейство, затем латинская буква указывает на подсемейство, последняя цифра соответствует конкретному изоферменту. В молекулах изоферментов одного семейства идентичны более 40 % аминокислот, в молекулах одного подсемейства — более 55 %.

Метод фенотипирования позволяет установить субстратную специфичность изоферментов цитохрома Р-450 по соотношению концентраций неизмененного вещества и его метаболитов в крови. Методом генотипирования с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР) изоферменты идентифицируют по их генам, так как каждый изофермент кодируется одним из 53 генов, локализованных в разных локусах хромосом. Большинство реакций катализируют изоферменты цитохрома Р-450 семейств 1, 2 и 3 (рис. 2, табл. 7).

Реакция окисления ксенобиотиков при участии цитохрома Р-450 приводит к образованию свободных радикалов кислорода и токсических промежуточных продуктов (эпоксиды, N-, S-окиси, альдегиды). Свободные радикалы и активные интермедиаты, инициируя перекисное окисление мембранных липидов, вызывают некроз клеток, появление неоантигенов, тератогенный, эмбриотоксический эффекты, мутации, канцерогенез и ускорение старения. По этой причине не существует абсолютно безвредных ксенобиотиков.

Таблица 7.Содержание изоферментов цитохрома Р-450 в печени человека, их вклад в окисление лекарственных средств, локализация в хромосомах, индукторы и ингибиторы