Пользовательский поиск

Лимитирующие звенья монооксигеназных реакций в гепатоцитах

Активность различных реакций системы оксигеназ смешанной функции в изолированных гепатоцитах поддерживается за счет эндогенных факторов на высоком уровне и очень близка к тому, что получено для изолированных микросом в присутствии НАДФН-генерирующей системы. При этом уровень цитоплазмати­ческих кофакторов может лимитировать метаболизм ксенобиотиков.

Продолжение ниже

Глюкозамин - биохимия и влияние на здоровье

... пациенты часто начинают превышать рекомендуемые дозировки. Предварительно показано, что в таких дозировках глюкозамин может повреждать клетки печени и повышать риск развития диабета. Побочные эффекты, которые обычно незначительны и редки, включают расстройство желудка, запор , ...

Читать дальше...

всё на эту тему


Экспериментально показано, что главным лимитирующим фак­тором монооксигеназных реакций является их обеспечение восстановительными эквивалентами.

Основным донором электронов для системы микросомального окисления является НАДФН. Синти с соавторами проде­монстрировали, что экзогенный НАДФН может повышать скорость деметилирования амидопирина в гепатоцитах в 18 раз, а этилморфина — в 28 раз. Эффективность НАДН в этом процессе составля­ла 50% от НАДФН. Спектрофотометрические измерения степени восстановленности пиридиннуклеотидов в перфузируемой печени и определение образующихся метаболитов также свидетельствуют о том, что при добавлении субстратов реакций гидроксилирования окисляется НАДФН цитозоля, но не НАДН. Цито­зольный НАДФН взаимодействует с редуктазной, флавопротеиновой частью монооксигеназной редокс-цепи, сродство которой к это­му коферменту очень велико. Однако НАДФ+ явля­ется сильным конкурентным ингибитором этой реакции и актив­ность последней зависит от отношения НАДФН/НАДФ+.

Клетка имеет свои эндогенные резервы цитозольного НАДФН и источники его образования. Показано, что количества НАДФН, непрерывно образующегося за счет эндогенных субстратов, доста­точно для длительного метаболизирования с постоянной (но не мак­симальной) скоростью субстратов микросомального окисления в гепатоцитах, т.е. для работы системы микросомаль­ного окисления с невысокой скоростью в стационарном режиме. Однако максимально возможная скорость достигается только в присутствии экзогенного НАДФН.

Поставщиком эндогенного НАДФН во внемитохондриальное пространство гепатоцитов для монооксигеназных процессов могут служить четыре реакции: изоцитратдегидрогеназная, малик-энзимная, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназная и 6-фосфоглюконатдегидрогеназная. Активность первой составляет 65-75% от общей актив­ности указанных реакций. Наименьший вклад дает малик-энзимная реакция (2-4%). Две дегидрогеназы пентозо-фосфатного шунта являются резервными, так как они обычно блокированы вы­соким отношением НАДФН/НАДФ+ цитозоля. Однако, как только последнее уменьшается, происходят деингибирование этих двух ферментов и увеличение их роли в генерации НАДФН. Таким образом, участие четырех дегидрогеназ в обеспечении монооксигеназных реакций кофактором зависит от скорости утилизации НАДФН и редокс-потенциала НАДФН. При низких скоростях про­цесса изоцитратдегидрогеназа является главным поставщиком НАДФН для монооксигеназных реакций, а прн высоких — резко увеличивается значимость дегидрогеназ пентозо-фосфатного шун­та. В изолированных гепатоцитах максимальная скорость образования НАДФН в реакциях пентозо-фосфатного шунта превышает максимальную скорость утилизации НАДФН при биотранс­формации веществ.

Активация того или иного источника восстановительных экви­валентов зависит от функционального состояния клетки, определяю­щего направление метаболических потоков. Существуют принципи­альные различия в обеспечении восстановительными эквивалентами окислительно-восстановительных реакций у животных, обла­дающих различными запасами гликогена в клетках печени. У сы­тых животных гепатоцит характеризуется высоким содержанием гликогена и глюкозо-6-фосфата. Активность пентозо-фосфат­ного шунта и его роль в поддержании реакций гидроксилирования, требующих НАДФН, увеличена. Голодание в тече­ние 18-24ч истощает запасы гликогена, снижая их до 10% от ко­личества в печени сытых крыс. При этом содержание глюкозо-6-фосфата в клетке также падает и генерация восстанови­тельных эквивалентов становится преимущественно митохондри­альной. Связь трикарбоновых кислот изоцитрата и ци­трата и дикарбоновой кислоты альфа-кетоглутарата с микросомальной цитохром Р-450-зависимой монооксигеназной системой через НАДФН-зависимую изоцитратдегидрогеназную реакцию доказана в многочисленных опытах. Действительно, при инкубации с амидопирином гепато­цитов, полученных из печени сытых животных, наблюдали умень­шение концентрации цитрата и соответствующее увеличение концентрации альфа-кетоглутарата как в митохондриальном, так и в цитозольном компартментах.

Так как ингибиторы трансаминаз — аминооксиацетат и циклосе­рин — подавляли скорость N-деметилирования аминопирина в гепатоцитах голодных, но не сытых животных, был сделан вы­вод, что трансаминирование необходимо для быстрого переноса на­зад в митохондрии альфа-кетоглутарата, что может быть реализовано за счет глутамат-аспартатного обмена.

В клетке существует конкуренция за НАДФН между монооксигеназными реакциями и другими НАДФН-потребляющими процес­сами (глюконеогенезом, синтезом жирных кислот). Эта конкуренция в присутствии высоких концентраций субстратов микросомального окисления заканчивается подавлением либо глю­конеогенеза, либо синтеза жирных кислот в пользу монооксигеназных реакций и предполагает тесную кооперацию между метаболическими путями цитозоля, ответственными за образование НАДФН в клетке. Таким образом, отношение НАДФН/НАДФ+ цитозоля регулирует активность различных метаболических путей, являясь связующим звеном между ними.

Зависимость монооксигеназных процессов от обеспечения их НАДФН особенно заметно проявляется в условиях активации этих процессов, наблюдаемой у животных с индуцированной фенобарби­талом системой микросомального окисления.

Белинским и соавторами показано, например, что у обычных животных при голодании скорость микросомального окисления су­щественно не изменяется по сравнению с сытыми животными, а у крыс, индуцированных фенобарбиталом, голодание приводит, как правило, к снижению интенсивности процессов микросомального окисления. При этом установлена прямая корреляция между скоростью процесса и внутриклеточной концентрацией НАДФН, но не количеством цитохрома Р-450. Более того, у сытых, но подвергнутых предварительному голоданию крыс, когда скорос­ти окисления чужеродных соединений в системе микросомального окисления были наиболее высокими, концентрация цитохрома Р-450 оставалась сниженной. Увеличение количества микросомальных ферментов в постнатальном развитии также не всегда корре­лирует с активностью метаболизма ксенобиотиков. Она зависит прежде всего от обеспечения восстановительными эквивалентами и может лимитироваться ими. Все это еще раз подтверждает, что микросомальное окисление, по-видимому, регулируется наличи­ем кофактора, снабжение которым частично определяется резервом углеводов.

Белинский и соавторы показали, что, по-видимому, мито­хондрии могут быть поставщиком восстановительных эквивалентов для реакций микросомального окисления не только у голодных, т.е. истощенных по гликогену, но и у сытых животных. Это тем более вероятно, что основная часть (80%) внутриклеточного НАДФН в печени представлена митохондриальным пулом и только 20% — цитозольным. Это заключение подтверждается наблюде­нием, что этанол — ингибитор цикла трикарбоновых кислот — на 60-80% подавляет О-деметилирование n-нитроанизола в печени как сытых, так и голодных индуцированных фенобарбиталом крыс.

Дополнительным свидетельством тому, что у сытых животных имеет место взаимосвязь митохондриальных и микросомальных про­цессов, служит показанное Сиссом и Вейглом снижение кон­центрации цитрата и увеличение концентрации альфа-кетоглутарата в присутствии 1мМ амидопирина как в митохондриях, так и в цито­золе, причем в последнем в большей степени. Отношение цитрат/альфа-кетоглутарат может быть использовано для определения величины НАДФН/НАДФ+. В присутствии амидопирина это отношение снижается до 44% от контрольной величины в цитозоле и до 57% в ми­тохондриях. Таким образом, митохондриальный НАДФН остается все-таки более восстановленным, чем цитозольный. Поддержание высокой концентрации восстановленного НАДФН в митохондриях осуществляется через энергозависимую трансгидрогеназную реак­цию. Благодаря ей в условиях высокой степени энергизации НАДФ в клетке всегда больше восстановлен, чем НАД.

Таким образом, для реализации реакций микросомального окис­ления необходимы восстановительные эквиваленты в виде внемитохондриального НАДФН, который при определенных условиях мо­жет быть лимитирующим фактором процесса. НАДФН в клетке образуется не только в цитозоле, но и в митохондриях. Очень мало известно о роли НАДН в поддержании активности I стадии биотрансформации в гепатоцитах, хотя его синергичный эффект в НАДФН-зависимых реакциях окисления ксенобиотиков известен. Имеются лишь непрямые свидетельства использования цитозольно­го НАДН во время биотрансформации веществ в гепатоцитах; показано также, что агенты, увеличивающие уровень НАДН в цитозоле, стимулируют О-деметилиронание n-нитроанизола в изолированной перфузируемой печени. Поэтому для выяснения вопроса о роли НАДН в монооксигеназных реакциях in vivo требуется дальнейшая экспериментальная работа.

Вторым кофактором цитохром Р-450-зависимых реакций явля­ется О2. Сродство цитохрома Р-450 к молекулярному кислороду очень высоко; оно лишь незначительно меньше, чем у цитохромоксидазы. Величина кажущейся Км2) при окислении различных ксенобиотиков изолированными гепатоцитами сходна с тем, что по­лучено для изолированных микросом и изолированной печени. Это говорит о том, что нет существенного градиента О2 между внеклеточным пространством и эндоплазматическим ретикулумом. Таким образом, в нормальных условиях кислород, видимо, не лимити­рует скорость процесса биотрансформации ксенобиотиков. Однако в гипоксических условиях концентрация кислорода снижается и это может ограничивать биотрансформацию веществ в монооксигеназ­ных реакциях, а также вести к восстановительной биотрансформации. При этом можно ожидать изменения путей обра­зования и использования восстановительных эквивалентов, как это наблюдается на срезах печени. Вопрос этот, однако, остается малоизученным.




© Авторы и рецензенты: редакционный коллектив оздоровительного портала "На здоровье!". Все права защищены.


 
Текст сообщения*
Защита от автоматических сообщений
Загрузить изображение
 

nazdor.ru
На здоровье!
Беременность | Лечение | Энциклопедия | Статьи | Врачи и клиники | Сообщество


О проекте Карта сайта β На здоровье! © 2008—2017 
nazdor.ru, nazdor.com
Контакты Наш устав

Рекомендации и мнения, опубликованные на сайте, являются справочными или популярными и предоставляются широкому кругу читателей для обсуждения. Указанная информация не заменяет квалифицированную медицинскую помощь, основанную на истории болезни и результатах диагностики. Обязательно проконсультируйтесь с врачом.

Размещенные на сайте информационные материалы, включая статьи, могут содержать информацию, предназначенную для пользователей старше 18 лет согласно Федеральному закону №436-ФЗ от 29.12.2010 года "О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию".