Chuyển hóa xenobiotic

Bµi gi¶ng

ChuyÓn hãa xenobiotic

Ts. Phan H¶i Nam


Nội dung:
Đại cơng
I- Quá trình biến đổi chung của xenobiotic- Hệ thống
LADME
II- Chuyển hóa xenobiotic trong tế bào
2.1. Enzym CH xenobiotic
2.2. Thành phần cấu tạo của hệ thống enzym CH
xenobiotic
2.3. Chu trình f/ của cytochome P450
III-Các phản ứng trong CH xenobiotic
3.1 Các f/ gđ 1: (f/ không tổng hợp).
3.2. Các f/ gđ 2: (f/ liên hợp hay tổng hợp).
IV- Hiện tợng ức chế và cảm ứng các enzym CH
xenobiotic
4.1- Hiện tợng ức chế ..
4.2. Hiện tợng cảm ứng


Mở đầu
Cơ thể sống- hệ thống mở: luôn tiếp nhận các chất từ môi tr
ờng
xung
quanh.
Khái niệm X: Các chất hóa học có cấu tạo vào cơ thể:

. Một số chất h.cơ cấu tạo ~ chất cấu tạo cơ thể (G, L, P)
. Số còn lại có CT .. đợc gọi là các chất xenobiotic (chất lạ).
Các xenobiotic gồm:
- Thuốc dùng/ điều trị
- Hóa chất dùng:
NN- thuốc trừ sâu diệt cỏ, thuốc kích thích sinh tr
ởng..
CN: Thuốc nhuộm, hóa mỹ phẩm, tẩy rửa..
Các X -> cơ thể: dùng hợp lý- có lợi (điều trị bệnh)
& có hại cho sức khoẻ (ko hợp lý, quá liều..)
-> NC chuyển hóa X/cơ thể đợc đặc biệt quan tâm/ y
học, hóa
sinh
độc học.


Quá trình biến đổi chung của
xenobiotic

X -> cơ thể (tiêm truyền, tiêu hóa, hô hấp, da &NM..) ->biến
đổi
LADME (Liberation, absorption, ditribution, metabolism, excretion
Giải phóng, hấp thu, phân bố, chuyển hóa, thải trừ).
1- Giải phóng: X tách ra khỏi các chất mà chúng gắn vào.
2- Hấp thu: X qua màng TB-> máu và các t/chức theo cơ chế
Gradient nồng độ của X giữa trong và ngoài màng TB nhng ko
có
biến đổi cấu trúc hoá học.
3- Phân bố:
Phân bố ở các mô,t/chức đặc trng cho từng loại X, t.c h.h của

X.
VD: - Chloroform,hexobacbital (tan/Lipid)- mỡ.
- Pyramidon, antipyrin/ H.Cầu.
Phân bố chủ yếu ở dạng kết hợp với protein h.t (Albumin).
X+ pro h.t ->X kết hợp.
X ko kết hợp với pro ->X tự do. Hai dạng có cân bằng
động:
XTD + protein ->XKH (ko có tác dụng)


4- Chuyển hoá:
Chuyển hoá các X gây ra những biến đổi sâu sắc cấu trúc
của X->
thay đổi tính chất của các X.
I
II
Gồm 2 gđ: X
X-OH
X-O-CO-R
Gđ 1: các f. ko tổng hợp (f. thuỷ phân, f. O-K)
Gđ 2: gồm các f. liên hợp(với a.glucuronic, a.sulfuric/ este)
các sp liên hợp dễ đào thải ra khỏi cơ thể.
( Đa số X đợc CH theo 2 gđ. Tuy nhiên có chất chỉ CH qua gđ
1 rồi
đào thải ngay,cũng có chất bỏ qua gđ1 chuyển thẳng sang
gđ 2 rồi
đào thải)
5- Thải trừ:
Sản phẩm CH của X là chất dễ tan và dễ đào thải ra khỏi
cơ thể

chủ yếu theo cơ chế vật lý > cơ chế hoá học.
- Theo các đờng: qua da, hơi thở. qua thận và NT, qua đờng
tiêu hoá ra theo phân.


II.Chuyển hoá xenobiotic
1- Enzym
chuyển
hoá X:
trong
tế bào
- E chuyển hoá G, L, P E thờng có (Enzym normal).
- E ch.hoá các chất lạ vào cơ thể E ch.hoá X
H.thống E oxidase/ MMFO( Microsomal mixted
function oxidase).
- Đặc
2 ờng
nhóm
Đặc tính
tính xúc tác của
E th
có E:
E xenobiotic
Tính chất của cơ
chất
Số lợng
Tính đặc hiệu
Hiện tợng cảm ứng
Vị trí kh trú

Quen thuộc
Rất phong phú
Rất cao, rất chặt chẽ
Không rõ, ko quan
trọng
Ty thể và tiểu phần
ko phải là
Khả năng hydroxy microsome
Tham gia:Các con đ
hoá
Ko CH
bắt
H.động/ điều kiện ờng
chất & CH
buộc
tổ hợp
năng
lợng
Ko cần
Vai trò của
thiết

Lạ
ít, nghèo nàn
Thấp
Rất rõ và quan
trọng
Microsome
Th.gia vào quá
trình khử độc

bảo vệ cơ thể
Bắt buộc


2.2 Thành phần cấu tạo hệ thống E
xenobiotic

* Hệ thống E xenobiotic (MMFO):

- Các E có CoE là NADP & NADPH2
- Các E có CoE là FAD & FADH2
- Cytochrom P450 vai trò then chốt-> CH
xenobiotic (thuốc)
- Cytochrom B5
*

Cytochrom P450 : có 2 dạng

- ở vị trí cuối cùng của hệ thống tạo phức với X để
ch.hoá chúng
- Kết hợp Đặc
+ CO
-> phức Cyt.P450-CO
(điểm
hấpDạng
thụ 2
điểm
Dạng
1
max/450 nm)

KLPT
48.100
55.300
KL chuỗi polypeptid
47.600
- Đặc
điểm
cấu tạoprotein)
của Cyt.P450 :
H.L
ợng Hem
(nmol/mg
1
H.L glucid (nmol/mg protein)
2,6
Số lợng aminoacid (phân tử)
424

54.200
0,5-0,6
3,7
482


- Đặc tính quan trọng của cyt.P450: Nó + X
O
-> 2 loại phổ:
L1: Đờng biểu diễn có đỉnh hấp
thụ cực đại
L2: Ngợc lại- ..có đỉnh hấp thụ

cực đại ở
420 nm (loại
390 nm
anilin, gồm: nicotin,ởVitaPP,
(hexobarbital, codein..)
cloramphenicol,
....

D

Loại
1

Loại
2
390
420


(nm)

Đặc tính quan trọng: chứng tỏ Cyt.P 450 là E chuyển hoá
X, có 2 vị trí gắn

Hệ thống NADPH-Cyt.P450 Reductase:

- Là 1 Flavoprotein
- Cấu tạo: Chứa 1 phân tử FMN/FAD, gồm 1 chuỗi polypeptid.
- Chuỗi polypeptid của NADPH-Cyt.P450 Reductase có 711 a.a
(41 Lys, 20 His, 36 Arg, 75 Asn, 45 Thr, 39 Ser, 91Glu, 36

Pro, 49 Ala, 52 Gly,
6 Cys, 46 Val, 24 Met, 26 Ileu, 27 Tyr, 33 Phe, 1 Trp).
-

Vai trò: Vận chuyển e- từ NADPH -> Cyt.P450.


Chu trình phản ứng
Cyt.P450

1- Gắn cơ chất vào Cyt.P450:
Cyt.P450(Fe+3) + Thuốc
Cyt.P450 (Fe+3)
Thuốc
NADPH+ H+ NADP
2. P/ khử lần 1:
+
Cyt.P450(Fe+3)-Thuốc
Cyt.P450(Fe+2)Thuốc
3. P/ gắn oxygen tạo phức tam phân:
Cyt.P450 - (Fe+2) + O2
Cyt.P450 - (Fe+2)
Thuốc

Thuốc-O2

4. Khử lần 2: tạo hydroxyl (OH) của phức Cyt.P450 2H H2
Thuốc+2
Thuốc(Fe ):
+

O
OH
O2
+2
Cyt.P450 - (Fe )
Cyt.P450 - (Fe+3)

Cyt.P450 (Fe+3) Thuốc-OH
5. Giải phóng ThuốcThuốc-OH & tạo lại Cyt.P450:
OH hơn, dễ
Thuốc-OH: ít
độc
+3)đào thải hơn => Vai trò khử độc,
Cyt.P
450 - (Fe
+
bảo vệ cơ thể của gan


2.3 Chu tr×nh f. Cyt.P450 : Tham kh¶o


2.3 Chu tr×nh f. Cyt.P450 :

1- G¾n c¬ chÊt->
Cyt.P
450 O -> P
3- G¾n
2
450Thuèc-O

2
5- Gi¶i
phãng P

450

2- khö lÇn 1-> P450Thuèc
4khö lÇn 2 -> P450banThuèc-OH
®Çu, Thuèc-OH -> §µo


III. Các P/Ư trong chuyển hoá Xenobiotic
1.Các f/ trong gđ 1( f/ ko tổng hợp):
+ f/ thuỷ phân: vd: achetylcholin CHE

H2O

Cholin+a.acetic

+ f/ khử : E= reductase. VD:
Cl3 C-CHO
Cl3C-CH2-OH
Chloral
Trichloethanol
Reductase
+ f/ oxy hoá (hydroxy hoá): +2H
. Hydroxyl hoá chuỗi alkyl:tạo thành alcol bặc 1 hoặc bậc
2.
. Hydroxyl hoá nhân thơm: tạo phenol là con đờng CH
chung của thuốc ở ngời.VD: tạo 4A từ TNT.

. Oxy hoá- O- khử alkyl: VD: Phenacetin
Paracetamol
. Oxy hoá- N- khử alkyl: vd:ephedrin, erytromycin,
diazepam
. Khử amin oxy hoá :vd: Amphetamin
Phenylaceton+NH3
. Khử sulfit: vd: wofatox
Paraoxon


2. Các f/ gđ 2: (các f/ liên hợp hay tổng hợp)
+ Liên hợp với a.glucuronic:
A.Glucuronic - uridylphosphoglucuronic acid (dạng
hoạt động)
(UDPG) do enzym UDPG dehydrogenase xúc tác, gắn với
các X
thành hợp chất liên hợp. E: UDP- Glucuronyltransferase.
Các f/ nh sau:
UDPGG-1P + UTP
UDPG + P~Pi
dehydrogenase
UDPG
UDPGA
2NAD
UDPGA

2NADH
UDPG2
transferase
X

XGlucuronic acid

UDP

VD:UDPG + Phenol
Phenylglucuronid + UDP
Vai trò: giải độc cho cơ thể.
+ Với glycin:
A.Salicylic + Gly
A. Salicyluric
+ Với a. sulfuric: phenol, butanol, chloramphenicol...có
khả năng liên hợp với a. sulfuric tạo este.


+ Liên hợp mercapturic
+ Liên hợp acetyl: xảy ra với chất có nhóm amin nh histamin
+ Metyl hoá: vd: Histamin + CH 3
4- Metylhistamin

IV. Hiện tợng ức chế và cảm ứng Enzym CH Xenobiotic :
4.1.Hiện tợng ức chế E ch.hoá X:
- Là hiện tợng E ch.hoá X bị ức chế một phần hoặc toàn bộ>X
ít hoặc chậm bị biến đổi -> kéo dài thời gian td.
- Các chất ức chế hệ thống enzym MMFO chia làm 2 nhóm:
+ Nhóm các chất kéo dài thời gian tác dụng của X: SKF 525 A.
SKF525 A là 2 dietylamincetyl 2,2 diphenyl valerianat , ko có td dợc
lý, ƯC hệ thống microsome gan, làm kéo dài giắc ngủ do
Hexobarbital , kéo dài tác dụng của các thuốc khác nh codein,
pyramydon, ephedrin.
ý nghĩa thực tiễn điều trị trong trờng hợp phối hợp 2 loại thuốc mà

1 thuốc ức chế thuốc còn lại và làm tăng td của thuốc bị ƯC.
Vd:kết hợp điều trị Tobutamid với Dicoumaron trên một BN có
thể gây chảy máu chân răng.


Trong chuyển hoá X bị ức chế do:
1.
2.
3.
4.

Giảm NADP và NADPH
Các chất nhận e (xanhmetylen, riboflavin) làm mất điện tử.
Chất ƯC cạnh tranh với cơ chất, vd SKF 525 A .
Chất ƯC nhóm SH làm thay đổi cấu hình và hđ của
cyt.P450
5. Các chất tẩy rửa làm tách rời các E trong hệ thống MMFO
hoặc
hoà tan chúng gây ra sự bất hoạt của hệ thống E này
4.2 Hiện tợng cảm ứng X:
* Một số đặc điểm:
- về số lợng( do tổng hợp E) nên tốc độ CH chất tơng ứng
.
- Chỉ xảy ra ở hệ thống E của microsome gan. Do đó X nào
ko CH ở
gan thì ko chịu hiện tợng cảm ứng này.
- Chỉ xảy Ra trong cơ thể và kéo dài vài giờ, đến một vài
ngày hoặc
một vài giờ. Vd với Phenobarbital thời gian cảm ứng là 7h, với
DDT

là vài tuần.


* Đặc tính của các chất gây cảm ứng:
- Có cấu trúc rất khác nhau->td dợc lý cũng khác nhau. Hiện nay
xác định đợc hơn 600 chất gây cảm ứng enzym X.
- Khả năng cảm ứng của các chất là khác nhau : có chất nhanh có
chất chậm, có chất mạnh có chất yếu.
- Tan trong lipid ở pH=7 và cần có nồng độ tới mức mới gây đợc
cảm ứng.
- Tác dụng cảm ứng trên các loài khác nhau là khác nhau: vd:
Tobutamid chỉ gây cảm ứng enzym X ở chó còn ở thỏ thì ko.

*Phân loại chất gây cảm ứng :
+ Các chất lạ từ thức ăn: trong thức ăn thô có các chất có td cảm
ứng
E ch.hoá X nh peroxxide, các steroid dạng oxy hoá nh ergosterol .
+ Các hydrocarbua đa vòng làm tăng độc tính của etyl-paranitrophenyl thiobenzen phosphat bằng cách cảm ứng E khử sulfo
các
thiophosphat, chuyển cơ chất ban đầu thành chất hoạt động.


+ Các chất gây cảm ứng là X: nhiều X lại là chất gây
cảm ứng E
ch.hoá X. Cơ chất đợc tăng CH có thể là X khác với X
gây cảm
ứng nhng cũng có trờng hợp là một. Vd: chất gây cảm
ứng thuốc
nh Phenobarbital (PB), dới tác dụng của nó sau 24h lợng
cyt.P450 ở microsome gan tăng 3 lần, tăng tốc độ đổi

mới của cyt.P450
Chất gây cảm ứng là X
Cơ chất
lên 1,5 lần.
Phenobarbital
Diphenylhydantoin
Bảng 5: Một số X gây cảm ứng E ch.hoá X trên ngời:

Phenylbutazon,
Chloranhydrat
Meprobamat
DDT, 666
Diphenylhydantoin,
Phenobarbital

Dicoumaron
Meprobamat
Antipyrin
Cortisol
Bilirubin


* ý nghĩa thực tiễn của hiện tợng cảm
ứng
E ch.hoá
X gian dài, thuốc đó
+ Khi BN dùng 1 thứ thuốc
nhiều
và trong thời

gây hiện tợng cảm ứng E ch.hoá thuốc đó làm cho nó mất
t/dụng.
Khi BN chuyển sang dùng loại thuốc cùng t/d nhng cũng ko có
kết quả vì CH thuốc này bị thuốc ban đầu c/ứng. Đây chính là
cơ
chế của hiện tợng nhờn thuốc trong điều
trị.

VD: Trớc đây BN dùng Luminal, lâu ngày thuốc gây cảm ứng Cyt.P450, dần..
-> mất tác dụng. BN chuyển dùng meprobamat nhng cũng ko kết quả vì chuyển
hoá chúng đã bị luminal cảm ứng.

+ áp dụng hiện tợng cảm ứng thuốc có lợi cho điều trị, tránh đợc
việc kết hợp các thuốc c/ứng ch.hoá lẫn nhau, làm / mất tác dụng
điều trị chính. Vd: ko kết hợp dùng dicoumaron với phenobarbital
(PB) để tránh chảy máu dữ dội nội tạng khi dùng PB.
Nếu BN điều trị dài ngày dicoumaron (liều 75 mg/ngày) thì do tác dụng
gây cảm ứng của PB, nồng độ dicoumaron (nó bị chuyển hoá)- tác dụng
chống đông máu . Thấy vậy lại liều dicoumaron..đến khi dừng PB đột
ngột thì hết tác dụng cảm ứng, làm cho nồng độ dicoumaron
chảy máu
dữ dội.


V. Các yếu tố ảnh hởng đến biến đổi
sinh học X
Gồm:
- Yếu tố bên trong cơ thể, hoặc do chính bản thân X nh cấu
trúc hoá học, dạng bào chế, liều lợng.
- Yếu tố bên ngoài X nh đặc điểm SL, SH ngời dùng thuốc,

đặc điểm môi trờng.
Dới đây đề cập tới những yếu tố chính ảnh hởng bên ngoài
X:
1. Tuổi: Các lứa tuổi khác nhau có mức độ ch.hoá X khác nhau:
-Trẻ sơ sinh: ch.hoá X diễn ra chậm do hệ thống MMFO sau
khi
sinh 3-6 tuần mới hoàn chỉnh. Từ tháng thứ 7-10 hàm lợng Cyt.P
450

tiến tới trị số của ngời trởng thành.
- Tuổi thanh thiếu niên: E ch.hoá X đạt cả số lợng và chất
lợng nh ngời trởng thành [8].
- Ngời trởng thành:20-50 tuổi ch.hoá X mạnh vì hệ thống E
đã hoàn chỉnh cả số lợng và chất lợng .


- Ngời già: do những thay đổi về trạng thái tinh thần, SL nên
khả
năng hấp thu và bài tiết giảm.
2.Giới:
- ở ĐV giới tính có ảnh hởng đến ch.hóa X. Nhìn chung, ở
giống
đực ch.hóa X mạnh hơn ở giống cái. Vd:thực nghiệm trên chuột
nhắt
trắng đã chứng minh rằng chloroform ở con đực có độc tính
nhiều
hơn so với con cái.
- ở ngời : phụ nữ thờng nhạy cảm hơn với X và gặp nhiều td
phụ hơn so với nam giới [10] .
3. Trạng thái tinh thần:

Trạng thái tinh thần bất thờng cũng ảnh hởng đến ch.hóa X .
Vd: ở chuột nhắt trắng bị nhốt cùng với nhau trong 1 lồng hẹp
thì
độc tính của Emphetamin cao hơn là ở chuột nhắt đợc nhốt
riêng lẻ.
Cũng thu đợc kết quả tơng tự đối với td của Hexobarbital.


4. Chế đọ ăn:
Chế độ ăn giàu nghèo protid có ảnh hởng đến ch.hoá X vì aa
là
thành phần cấu tạo của E ch.hoá X. Nếu chế độ ăn thiếu protid
làm
hoạt tính của E ch.hoá X. Hiện tợng này xảy ra ở chuột nhắt
trắng rất rõ nhất là ở ngững con đực. ở các ĐV còn non, sự
nhiễm
độc một số thuốc nh strignin, phenobarbital... nếu tăng
protid
trong thức ăn. Ngợc lại, nhiễm độc CCL 4 với chế độ protid
nghèo.
Các ose làm kích thích hệ TK do cafein. Dùng chè/ đờng sẽ
làm
kích thích của 2 chất này. Chế độ ăn giàu saccharose làm
hoạt
tính của NADPH- Cyt.C-reductase, CH của hexobarbital và
anilin.
Lipid là môi trờng hoà tan nhiều X. Chế độ ăn giàu lipid làm
tăng tác dụng của thuốc gây mê, các thuốc có td lên hệ tim
mạch, các
thuốc làm tăng trơng lực cơ.

5. Các yếu tố môi trờng:
Các chất gây ô nhiễm môi trờng nh DDT, CCl 4, tabun,
sarin...
ngày càng đợc thải ra nhiều, gây ra những tđ xấu đối với
cơ thể
sống, gây tổn thơng nặng nề với các cơ quan nh hệ thống
máu,
gan, phổi, và ảnh hởng đến ch.hoá X.
- Một số chất gây cảm ứng E ch.hoá X( thuốc)->tăng td CH
thuốc
thuốc nhanh chóng mất td,ngợc lại làm tăng độc tính của
thuốc. Vd: công nhân tiếp xúc lâu với DDT, T/2 của
antipyrin ở những
ngời này giảm đi nhiều, T/2 của phenylbutazon giảm ~20%.
- Một số thuốc khác lại có tác dụng giảm CH thuốc do ƯC hệ
thống MMFO vd nh: các thuốc trừ sâu, diệt cỏ, CCl 4, CO...
6. ảnh hởng của chu kỳ sinh học:...