1.2. Hệ thống enzym ADH và ALDH và chuyển hóa rượu tại gan
1.2.3. Chuyển hóa rượu và ung thư gan
Các con đường chuyển hóa ethanol đã gây ra hậu quả bất lợi, làm tổn thương mô và tế bào, gây bệnh ở những bệnh nhân nghiện rượu. Hậu quả bao gồm thiếu oxy tại gan, hình thành các chất độc, các gốc tự do oxy hóa (ROS), thay đổi tỷ lệ NADH/ NAD+ (thay đổi oxy hóa khử của tế bào).
- Thiếu máu tại gan.
Con đường chủ yến chuyển hóa ethanol dưới xúc tác của ADH và ALDH tạo ra NADH sẽ tiếp tục tham gia vào vận chuyển electron trong ty thể hoặc chuỗi hô hấp tế bào. Để đáp ứng quá trình vận chuyển electrons, tế bào gan cần lượng oxy nhiều hơn mức bình thường. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng chuyển hóa rượu có xu hướng làm tăng hấp thụ oxy từ máu của tế bào gan. Tiêu thụ rượu mãn tính gây thiếu oxy đến gan làm tổn thương tế bào gan. Ngoài ra, ethanol gián tiếp gây tăng sử dụng oxy do hoạt hóatế bào Kuffer ở gan, làm tình trạng thiếu oxy tại tế bào gan trở nên trầm trọng hơn. Khi các tế bào này bị hoạt hóa, chúng giải phóng phân
13
tửnhư prostaglandin E2… gây kích thích một loạt các phản ứng khác đòi hỏi tiêu thụ nhiều oxy hơn tại gan [71].
- Hình thành chất độc.
Chuyển hóa ethanol với sự xúc tác ADH và CYP2E1 hình thành acetaldehyde và ROS tương tác protein và các phân tử khác hình thành chất độc bền vững và không bền vững. Acetaldehyde là chất độc gây đột biến gen và ung thư, Acetaldehyde gắn với DNA hình thành “DNA adduct”. Vai trò của Acetaldehyde gây ung thư do rượu có liên quan đến di truyền. Hiện tượng đa hình thái hoặc biến đổi gen mã hóa có liên quan đến tăng hay giảm nồng độ AA [61].
+ Acetaldehyde“adducts”
Acetaldehyde “adducts” (AA) là cấu trúc màu acetaldehyde gắn với các protein như protein ở màng hồng cầu, lipoprotein, hemoglobin, albumin, collagen và tubulin. AA có thể kết hợp tubulin làm ngăn cản quá trình hình thành vi ống và ảnh hưởng tới sự phân chia tế bào cũng như vận chuyển nội bào hay protein qua màng tế bào [71]. AA kết hợp với collagen, một protein có vai trò quan trọng trong kết nối các mô và kích thích quá trình sinh tổng hợp collagen trong các tế bào hình sao của gan, đây là bước quan trọng trong quá trình hình thành sẹo trong gan, và xơ gan [38].
Acetaldehyde tương tác với các acid amin (cystein, lysine, acid amin nhân thơm…) của các protein hình thành “adducts” [21]. “Acetaldehyde-lysin adducts”
được tìm thấy ở màng tế bào gan của chuột được uống rượu [57]. Những chất độc này gián tiếp gây tổn thương tế bào gan do cơ thể nhận chúng là những kháng nguyên lạ, và sinhkháng thể chống lại, ví dụ kháng thể gây độc tế bào ADCC(antibody dependent cell mediated cytotoxicity) gây phá hủy tế bào gan [71].
AA có khả năng làm thay đổi tính toàn vẹn của DNA bằng nhiều con đường.
Bản chất phản ứng của AA để tạo thành “DNA adduct” là N2-ethyl-2'- deoxyguanosine, N²-propano-dG (PdG). PdG được xem là chất gây đột biến DNA trênđộng vật có vú trong các nghiên cứu in vivo[54], [40].
14
Chuyển hóa ethanol dưới sự xúc tác của CYP2E1 và oxy hóa NADH bởi chuỗi vận chuyển electron hình thành ROS, ROS tham gia vào quá trình lipid peroxidation hình thành các chất MDA, HNE. AA–MDA–protein "adduct” gây tăng đáp ứng miễn dịch và phản ứng viêm tại gan gây ra bệnh lý tại gan [21].
- Hình thành ROS và sự giảm chất chống oxy hóa.
ROS bao gồm các gốc tự do O•, H2O2, OH•, OCL• được tạo ra bởi nhiều phản ứng khác nhau trong cơ thể. ROS hoạt động bằng cách lấy đi ion H+ từ các phân tử khác để chuyển các phân tử thành các gốc tự do có hoạt tính cao. Ngoài ra, ROS kết hợp các phân tử có tính ổn định hình thành gốc tự do khác nhau. Thông qua 2 cơ chế trên, ROS có vai trò quan trọng trong quá trình hình thành ung thư. Trong điều kiện bình thường, có sự cân bằng giữa ROS và các chất chống oxy hóa tồn tại trong các tế bào. Khi cân bằng này bị xáo trộn, ROS sẽ bị dư thừa được gọi tình trạng stress oxy hóa. Trong hầu hết các tế bào, ROS được gắn với chuỗi vận chuyển điện tử ở ty thể. Ngoài ra, ROS còn được tạo ra từ phản ứng do enzym CYP2E1 xúc tác và tế bào Kuffer hoạt hóa tại gan [12]. Tiêu thụ rượu mạn tính và cấp tính đều gây tăng ROS dẫn tới tình trạng stress oxy hóa [56], [20], [59].
Tăng mức ROS gây nên những ảnh hưởng có hại như ROS kích thích tế bào Kuffer giải phóng TNFα, cytokinelàm hoạt hóa quá trình viêm gây tổn thương mô và hình thành tổ chức xơ tại gan. Ngoài ra, ROS còn tương tác với lipid, protein, DNA được gọi peroxidation. Peroxidation tại màng ty thể sẽ gây biến đổi màng ty thể, các phân tử ở ty thể được giải phóng ra bào tương, kích hoạt các chuỗi phản ứng hóa học gây hiện tượng chết tế bào (apoptosis). Hơn nữa, peroxidation các phân tử màng tế bào và ty thể làm thay đổi điện tích qua màng, kết quảgiảm ATP trong tế bào gây hoại tử tế bào gan. Như vậy, ROS không những làm tăng stress oxy hóa mà còn gây tổn thương DNA, đây là yếu tố quan trọng làm phát triển ung thư gan do rượu [12], [18], [71].
- Thay đổi tỷ lệ NADH/NAD+, hoạt hóa gen
Quá trình chuyển hóa ethanol làm tăng tỷ lệ NADH/ NAD+trong bào tương và ty thể của tế bào gan. Trong bào tương NADH được tạo ra từ phản ứng ethanol
15
thành acetaldehyde bởi enzym ADH, sau đó được vận chuyển vào ty thể. Tại ty thể NADH được hình thành nhờ enzym ALDH. Tỷ lệ này ảnh hưởng đến biểu hiện của gen, kích hoạt các gen [45].
Tóm lại: Quá trình chuyển hóa rượu gây nhiều yếu tố có hại cho tế bào, mô, các cơ quan, và các chuyển hóa khác trong cơ thể. Tại gan, người ta thấy ảnh hưởng của rượu làm tổn thương tế bào gan là thường gặp nhất. Nghiện rượu, giai đoạn đầu là gan nhiễm mỡ, sau đó là hiện tượng viêm, xơ hóa vàxơ gan do rượu. Stickel (2002) đã chứng minh rằng nghiện rượu có vai trò rất quan trọng phát triển UTGNP (hình 1.2) [28].
Hình 1.2. Chuyển hóa rƣợu ở gan và vai trò hình thành ung thƣ gan Alcohol được chuyển hóa thành acetaldehyde dưới tác dụng của enzym ADH và cytochrom P4502E1, acetaldehyde gắn với DNA tạo thành “DNA adduct” và gắn protein tạo thành sản phẩm gây độc cho cơ thể, có thể hình thành ung thư.
Enzym ALDH chuyển acetaldehyde thành sản phẩm không độc là acetate, chất này đi vào chu trình Krebs. Quá trình chuyển hóa ethanol hình thành ROS tạo ra chất MDA-4HNE có thể gắn DNA tạo “DNA adduct”, chất này tạo ra có thể hình thành ung thư gan.
Chu trình Krebs
Hình thành ung thƣ gan?