Bài Giảng Chuyển Hoá Xenobiotic

Bài giảng Chuyển hóa xenobiotic Ts Phan Hải Nam Nội dung: Đại cương I- Quá trình biến đổi chung xenobiotic- Hệ thống LADME II- Chuyển hóa xenobiotic tế bào 2.1 Enzym CH xenobiotic 2.2 Thành phần cấu tạo hệ thống enzym CH xenobiotic 2.3 Chu trình f/ư cytochome P450 III-Các phản ứng CH xenobiotic 3.1 Các f/ư gđ 1: (f/ư không tổng hợp) 3.2 Các f/ư gđ 2: (f/ư liên hợp hay tổng hợp) IV- Hiện tượng ức chế cảm ứng enzym CH xenobiotic 4.1- Hiện tượng ức chế 4.2 Hiện tượng cảm ứng Mở đầu Cơ thể sống- hệ thống mở: tiếp nhận chất từ môi trường xung quanh Khái niệm X: Các chất hóa học có cấu tạo vào thể: Một số chất h.cơ cấu tạo ~ chất cấu tạo thể (G, L, P) Số lại có CT gọi chất xenobiotic (chất lạ) Các xenobiotic gồm: - Thuốc dùng/ điều trị - Hóa chất dùng: NN- thuốc trừ sâu diệt cỏ, thuốc kích thích sinh trưởng CN: Thuốc nhuộm, hóa mỹ phẩm, tẩy rửa Các X -> thể: dùng hợp lý- có lợi (điều trị bệnh) & có hại cho sức khoẻ (ko hợp lý, liều ) -> NC chuyển hóa X/cơ thể đặc biệt quan tâm/ y học, hóa sinh độc học Quá trình biến đổi chung xenobiotic X -> 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 khỏi chất mà chúng gắn vào 2- Hấp thu: X qua màng TB-> máu t/chức theo chế Gradient nồng độ X màng TB ko có biến đổi cấu trúc hoá học 3- Phân bố: Phân bố mô,t/chức đặc trưng cho loại X, t.c h.h X VD: - Chloroform,hexobacbital (tan/Lipid)- mỡ - Pyramidon, antipyrin/ H.Cầu Phân bố chủ yếu dạng kết hợp với protein h.tư (Albumin) X+ pro h.tư -> X kết hợp X ko kết hợp với pro -> X tự Hai dạng có cân động: XTD + protein ->XKH (ko có tác dụng) 4- Chuyển hoá: Chuyển hoá X gây biến đổi sâu sắc cấu trúc X-> thay đổi tính chất X Gồm gđ: X I X-OH II X-O-CO-R Gđ 1: f.ư ko tổng hợp (f.ư thuỷ phân, f.ư O-K) Gđ 2: gồm f.ư liên hợp(với a.glucuronic, a.sulfuric/ este) sp liên hợp dễ đào thải khỏi thể ( Đa số X CH theo gđ Tuy nhiên có chất CH qua gđ đào thải ngay,cũng có chất bỏ qua gđ1 chuyển thẳng sang gđ đào thải) 5- Thải trừ: Sản phẩm CH X chất dễ tan dễ đào thải khỏi thể chủ yếu theo chế vật lý > chế hoá học - Theo đường: qua da, thở qua thận NT, qua đường tiêu hoá theo phân II.Chuyển hoá xenobiotic tế bào 1- Enzym chuyển hoá X: - E chuyển hoá G, L, P E thường có (Enzym normal) - E ch.hoá chất lạ vào thể E ch.hoá X H.thống E oxidase/ MMFO( Microsomal mixted function oxidase) - Đặc tính xúc tác nhóm E: Đặc tính Tính chất chất Số lượng Tính đặc hiệu Hiện tượng cảm ứng Vị trí khư trú Khả hydroxy hoá H.động/ điều kiện tổ hợp Vai trò P.Lipid E thường có Quen thuộc Rất phong phú Rất cao, chặt chẽ Không rõ, ko quan trọng Ty thể tiểu phần ko phải microsome Tham gia:Các đường CH chất & CH lượng Ko bắt buộc Ko cần thiết E xenobiotic Lạ ít, nghèo nàn Thấp Rất rõ quan trọng Microsome Th.gia vào trình khử độc bảo vệ thể Bắt buộc Cần thiết 2.2 Thành phần cấu tạo hệ thống E xenobiotic * Hệ thống E xenobiotic (MMFO): - Các E có CoE NADP & NADPH2 - Các E có CoE FAD & FADH2 - Cytochrom P450 vai trò then chốt-> CH xenobiotic (thuốc) - Cytochrom B5 * Cytochrom P450 : có dạng - vị trí cuối hệ thống tạo phức với X để ch.hoá chúng - Kết hợp + CO -> phức Cyt.P450-CO (điểm hấp thụ max/450 nm) Đặc điểm - Đặc điểm cấu tạo Cyt.P450 : KLPT KL chuỗi polypeptid H.Lượng Hem (nmol/mg protein) H.L glucid (nmol/mg protein) Số lượng aminoacid (phân tử) Dạng Dạng 48.100 47.600 2,6 424 55.300 54.200 0,5-0,6 3,7 482 - Đặc tính quan trọng cyt.P450: Nó + X -> loại phổ: L1: Đường biểu diễn có đỉnh hấp thụ cực đại OD L2: Ngược lại- có đỉnh hấp thụ cực đại ở 390 nm gồm: (hexobarbital, codein ) 420 nm (loại anilin, nicotin, VitaPP, cloramphenicol, Loại Loại 390 420 (nm) Đặc tính quan trọng: chứng tỏ Cyt.P450 E chuyển hoá X, có vị trí gắn Hệ thống NADPH-Cyt.P450 Reductase: - Là Flavoprotein - Cấu tạo: Chứa phân tử FMN/FAD, gồm chuỗi polypeptid - Chuỗi polypeptid 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, Cys, 46 Val, 24 Met, 26 Ileu, 27 Tyr, 33 Phe, Trp) - Vai trò: Vận chuyển e- từ NADPH -> Cyt.P450 Chu trình phản ứng Cyt.P450 1- Gắn chất vào Cyt.P450: Cyt.P450(Fe+3) + Thuốc Cyt.P450 (Fe+3) Thuốc P/ư khử lần 1: NADPH+ H+ Cyt.P450(Fe+3)-Thuốc NADP+ Cyt.P450(Fe+2)-Thuốc P/ư gắn oxygen tạo phức tam phân: Cyt.P450 - (Fe+2) + O2 Cyt.P450 - (Fe+2) Thuốc Thuốc-O2 Khử lần 2: tạo hydroxyl (OH) phức Cyt.P450 - (Fe+2): +2 Cyt.PThuốc-O 450 - (Fe ) +3 2H+ HCyt.P ) Thuốc-OH 2O 450 - (Fe Giải phóng Thuốc-OH & tạo lại Cyt.P Cyt.P450: (Fe+3) 450 +3 Cyt.P450 - (FeThuốc-OH ) 450 + Thuốc-OH Thuốc-OH: độc hơn, dễ đào thải => Vai trò khử độc, bảo vệ thể gan 2.3 Chu trình f.ư Cyt.P450 : Tham khảo 2.3 Chu trình f.ư Cyt.P450 : 1- Gắn chất-> Cyt.P450 3- Gắn O2 -> P450-Thuốc-O2 2- khử lần 1-> P450-Thuốc 4- khử lần -> P450-Thuốc-OH 5- Giải phóng P 450 ban đầu, Thuốc-OH -> Đào thải III Các P/Ư chuyển hoá Xenobiotic 1.Các f/ư gđ 1( f/ư ko tổng hợp): + f/ư thuỷ phân: vd: achetylcholin CHE H2O Cholin+a.acetic + f/ư khử : E= reductase VD: Cl3 C-CHO Reductase Cl3C-CH2-OH +2H Chloral Trichloethanol + f/ư oxy hoá (hydroxy hoá): Hydroxyl hoá chuỗi alkyl:tạo thành alcol bặc bậc Hydroxyl hoá nhân thơm: tạo phenol đường CH chung thuốc người.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 Các f/ư gđ 2: (các f/ư liên hợp hay tổng hợp) + Liên hợp với a.glucuronic: A.Glucuronic - uridylphosphoglucuronic acid (dạng hoạt động) (UDPG) enzym UDPG dehydrogenase xúc tác, gắn với X thành hợp chất liên hợp E: UDP- Glucuronyltransferase Các f/ư sau: G-1P + UTP UDPG + P~Pi UDPG-dehydrogenase UDPG UDPGA 2NAD 2NADH2 UDPG- transferase UDPGA X UDP X-Glucuronic acid VD:UDPG + Phenol Phenylglucuronid + UDP Vai trò: giải độc cho thể + Với glycin: A.Salicylic + Gly A Salicyluric + Với a sulfuric: phenol, butanol, chloramphenicol có khả liên hợp với a sulfuric tạo este + Liên hợp mercapturic + Liên hợp acetyl: xảy với chất có nhóm amin histamin + Metyl hoá: vd: Histamin + CH3 4- Metylhistamin IV Hiện tượng ức chế cảm ứng Enzym CH Xenobiotic: 4.1.Hiện tượng ức chế E ch.hoá X: - Là tượng E ch.hoá X bị ức chế phần toàn bộ->X chậm bị biến đổi -> kéo dài thời gian td - Các chất ức chế hệ thống enzym MMFO chia làm nhóm: + Nhóm chất kéo dài thời gian tác dụng X: SKF525 A SKF525 A dietylamincetyl 2,2 diphenyl valerianat , ko có td dược lý, ƯC hệ thống microsome gan, làm kéo dài giắc ngủ Hexobarbital , kéo dài tác dụng thuốc khác codein, pyramydon, ephedrin ý nghĩa thực tiễn điều trị trường hợp phối hợp loại thuốc mà thuốc ức chế thuốc lại làm tăng td thuốc bị ƯC Vd:kết hợp điều trị Tobutamid với Dicoumaron BN có Trong chuyển hoá X bị ức chế do: Giảm NADP NADPH Các chất nhận e (xanhmetylen, riboflavin) làm điện tử Chất ƯC cạnh tranh với chất, vd SKF 525 A Chất ƯC nhóm SH làm thay đổi cấu hình hđ cyt.P450 Các chất tẩy rửa làm tách rời E hệ thống MMFO hoà tan chúng gây bất hoạt hệ thống E 4.2 Hiện tượng cảm ứng X: * Một số đặc điểm: - số lượng( tổng hợp E) nên tốc độ CH chất tương ứng - Chỉ xảy hệ thống E microsome gan Do X ko CH gan ko chịu tượng cảm ứng - Chỉ xảy Ra thể kéo dài vài giờ, đến vài ngày vài Vd với Phenobarbital thời gian cảm ứng 7h, với DDT vài tuần * Đặc tính chất gây cảm ứng: - Có cấu trúc khác nhau->td dược lý khác Hiện xác định 600 chất gây cảm ứng enzym X - Khả cảm ứng chất khác : có chất nhanh có chất chậm, có chất mạnh có chất yếu - Tan lipid pH=7 cần có nồng độ tới mức gây cảm ứng - Tác dụng cảm ứng loài khác khác nhau: vd: Tobutamid gây cảm ứng enzym X chó thỏ ko *Phân loại chất gây cảm ứng: + Các chất lạ từ thức ăn: thức ăn thô có chất có td cảm ứng E ch.hoá X peroxxide, steroid dạng oxy hoá ergosterol + Các hydrocarbua đa vòng làm tăng độc tính etyl-paranitrophenyl thiobenzen phosphat cách cảm ứng E khử sulfo thiophosphat, chuyển chất ban đầu thành chất hoạt động + Các chất gây cảm ứng X: nhiều X lại chất gây cảm ứng E ch.hoá X Cơ chất tăng CH X khác với X gây cảm ứng có trường hợp Vd: chất gây cảm ứng thuốc Phenobarbital (PB), tác dụng sau 24h lượng cyt.P450 microsome gan tăng lần, tăng tốc độ đổi cyt.P450 lên 1,5 lần Bảng 5: Một số X gây cảm ứng E ch.hoá X người: Chất gây cảm ứng X Cơ chất Phenobarbital Phenylbutazon, Chloranhydrat Meprobamat DDT, 666 Diphenylhydantoin, Phenobarbital Niketamid, Phenylbutazon Diphenylhydantoin Dicoumaron Meprobamat Antipyrin Cortisol Bilirubin * ý nghĩa thực tiễn tượng cảm ứng E ch.hoá X + Khi BN dùng thứ thuốc nhiều thời gian dài, thuốc gây tượng cảm ứng E ch.hoá thuốc làm cho t/dụng Khi BN chuyển sang dùng loại thuốc t/d ko có kết CH thuốc bị thuốc ban đầu c/ứng Đây chế tượng nhờn thuốc điều trị VD: Trước BN dùng Luminal, lâu ngày thuốc gây cảm ứng Cyt.P450, dần -> tác dụng BN chuyển dùng meprobamat ko kết chuyển hoá chúng bị luminal cảm ứng + áp dụng tượng cảm ứng thuốc có lợi cho điều trị, tránh việc kết hợp thuốc c/ứng ch.hoá lẫn nhau, làm / tác dụng điều trị Vd: ko kết hợp dùng dicoumaron với phenobarbital (PB) để tránh chảy máu dội nội tạng dùng PB Nếu BN điều trị dài ngày dicoumaron (liều 75 mg/ngày) tác dụng gây cảm ứng PB, nồng độ dicoumaron (nó bị chuyển hoá)- tác dụng chống đông máu Thấy lại liều dicoumaron đến dừng PB đột ngột hết tác dụng cảm ứng, làm cho nồng độ dicoumaron chảy máu dội V Các yếu tố ảnh hưởng đến biến đổi sinh học X Gồm: - Yếu tố bên thể, thân X cấu trúc hoá học, dạng bào chế, liều lượng - Yếu tố bên X đặc điểm SL, SH người dùng thuốc, đặc điểm môi trường Dưới đề cập tới yếu tố ảnh hưởng bên X: Tuổi: Các lứa tuổi khác có mức độ ch.hoá X khác nhau: -Trẻ sơ sinh: ch.hoá X diễn chậm hệ thống MMFO sau sinh 3-6 tuần hoàn chỉnh Từ tháng thứ 7-10 hàm lượng Cyt.P 450 tiến tới trị số người trưởng thành - Tuổi thiếu niên: E ch.hoá X đạt số lượng chất lượng người trưởng thành [8] - Người trưởng thành:20-50 tuổi ch.hoá X mạnh hệ thống E - Người già: thay đổi trạng thái tinh thần, SL nên khả hấp thu tiết giảm 2.Giới: - ĐV giới tính có ảnh hưởng đến ch.hóa X Nhìn chung, giống đực ch.hóa X mạnh giống Vd:thực nghiệm chuột nhắt trắng chứng minh chloroform đực có độc tính nhiều so với - người : phụ nữ thường nhạy cảm với X gặp nhiều td phụ so với nam giới [10] Trạng thái tinh thần: Trạng thái tinh thần bất thường ảnh hưởng đến ch.hóa X Vd: chuột nhắt trắng bị nhốt với lồng hẹp độc tính Emphetamin cao chuột nhắt nhốt riêng lẻ Cũng thu kết tương tự td Hexobarbital 4 Chế đọ ăn: Chế độ ăn giàu nghèo protid có ảnh hưởng đến ch.hoá X aa thành phần cấu tạo E ch.hoá X Nếu chế độ ăn thiếu protid làm hoạt tính E ch.hoá X Hiện tượng xảy chuột nhắt trắng rõ ngững đực ĐV non, nhiễm độc số thuốc strignin, phenobarbital tăng protid thức ăn Ngược lại, nhiễm độc CCL4 với chế độ protid nghèo Các ose làm kích thích hệ TK cafein Dùng chè/ đường làm kích thích chất Chế độ ăn giàu saccharose làm hoạt tính NADPH- Cyt.C-reductase, CH hexobarbital anilin Lipid môi trường hoà tan nhiều X Chế độ ăn giàu lipid làm tăng tác dụng thuốc gây mê, thuốc có td lên hệ tim mạch, thuốc làm tăng trương lực 5 Các yếu tố môi trường: Các chất gây ô nhiễm môi trường DDT, CCl4, tabun, sarin ngày thải nhiều, gây tđ xấu thể sống, gây tổn thương nặng nề với quan hệ thống máu, gan, phổi, ảnh hưởng đến ch.hoá X - Một số chất gây cảm ứng E ch.hoá X( thuốc)->tăng td CH thuốc thuốc nhanh chóng td,ngược lại làm tăng độc tính thuốc Vd: công nhân tiếp xúc lâu với DDT, T/2 antipyrin người giảm nhiều, T/2 phenylbutazon giảm ~20% - Một số thuốc khác lại có tác dụng giảm CH thuốc ƯC hệ thống MMFO vd như: thuốc trừ sâu, diệt cỏ, CCl4, CO ảnh hưởng chu kỳ sinh học: