Окисление этанола с участием NAD-зависимых дегидрогеназ

Уксусная кислота превращается в ацетил-КоА, который является конечным продуктом метаболизма этанола. Ацетил-КоА окисляется в цитратном цикле до СО₂, а при его избытке у больных, страдающих хроническим алкоголизмом, используется в печени для синтеза жирных кислот, жира и холестерина. Около 10% экзогенного этанола выводится в неизменном виде с выдыхаемым воздухом, мочой, потом.

Биологические эффекты этанола неспецифичны и многогранны: физико-химические, мембранотропные, метаболические, наркотические, токсические и канцерогенные. Этанол как амфифильное вещество усиливает проницаемость гематоэнцефалического барьера для других веществ, проникает в мозг, нарушает структуру и функции мембран и вызывает изменение метаболизма практически во всех органах.Ацетальдегид способен взаимодействовать с функциональными группами (NH₂, SH, ОН) белков, ферментов, рецепторов, глутатиона, нарушая их функции, что может вызывать рак полости рта, глотки и мочевых путей. Ацетальдегид ингибирует NADH-дегидрогеназу и снижает способность гемоглобина переносить кислород, что приводит к нарушению энергетического обмена и синтеза АТФ. При хроническом алкоголизме ацетальдегид вступает в реакции с дофамином и серотонином, образуя алкогольные опиоиды, реагирующие с опиатными рецепторами и являющиеся факторами развития алкогольной эйфории и влечения к алкоголю. Один из таких опиоидов выделяется с мочой и служит клинико-биохимическим маркером систематического употребления алкоголя.

При употреблении больших количеств этанола (для барбитуратов есть свой Р450) индуцируется особая микросомальная этанолокисляющая система (МЭОС), в которой главную роль играет цитохром Р450 II Е1 - один из изоферментов цитохрома Р450. В этой ситуации окисление этанола происходит следующим образом:

Ацетальдегид далее окисляется ацетальдегиддегидрогеназой (кофермент FAD).

Кроме того, цитохром P450 II E1 катализирует образование активных (токсических) форм кислорода, которые стимулируют перекисное окисление липидов и вызывают повреждения мембран многих органов.

Последствием воздействия этанола и ацетальдегида являются нарушения обмена белков, липидов, углеводов, биогенных аминов, нейропептидов, а также заболевания внутренних органов (висцеральный алкоголизм) и поражение нервной системы с формированием алкогольной зависимости и алкогольной толерантности к этанолу.

42.. Метод определения 17-кетостероидов по Келлоу и Тальботу основан на способности некоторых стероидов давать в щелочном растворе красное окрашивание с m-динитробензолом. Исследование довольно сложно и требует наряду с применением исключительно чистых реактивов, большого опыта и точности выполнения. Поэтому этот метод доступен только хорошо оснащенным лабораториям. При направлении мочи на исследование в лаборатории, удовлетворяющие этим требованиям, используется сборная моча, собранная за 3 суток (за 24 — 48 — 72 часа), к которой для консервирования добавляют несколько миллилитров концентрированной соляной кислоты. Необходимое для анализа количество мочи составляет 50 — 100 мл. Следует указать суточное количество мочи, так как результат анализа выражается в миллиграммах выделения 17-кетостероидов за сутки. Введение АКТГ при проведении 48-часовой пробы или пробы с депо (см. стр. Проба Торна) вызывает у здорового человека после окончания опыта отчетливое повышение выделения 17-кетостероидов. Этого не наступает при наличии первичной недостаточности коры надпочечников. Состояния повышенной функции надпочечников дают совершенно другую клиническую картину в зависимости от того, в каком слое надпочечника имеется преимущественное поражение.

32.

В последние 10-15 лет проблема патогенеза заболеваний сердца, а также ряда других органов обогатилась раскрытием механизма повреждения клеточных структур. Основным фактором повреждения оказался кислород - тот самый кислород, из-за недостатка которого возникает гибель клеток. Выяснилось, что так называемые активные формы кислорода (АФК), имеющие неспаренный электрон, обладают биологическим эффектом, который в зависимости от концентрации АФК может быть регуляторным или токсическим. Окислительный стресс играет важную, если не ключевую роль в патогенезе старения и широкого спектра сердечно-сосудистых заболеваний, в том числе кардиомиопатии, атеросклероза, ИБС, клапанных поражений и застойной сердечной недостаточности. Поэтому использование антиоксидантов для терапии и профилактике процесса старения и сердечных заболеваний выглядит вполне оправданным.

Виды супероксидов.

Свободные радикалы - это молекулярные частицы, имеющие непарный электрон на внешней электронной оболочке и обладающие высокой реакционной способностью. Их изучение ведется методом ЭПР (спиновые ловушки), хемилюминесценции и путем применения ингибиторов реакций, в которых участвуют радикалы определенного типа. Основные радикалы, образующиеся в клетках - это радикалы кислорода (супероксид и гидроксильный радикал), монооксид азота, радикалы ненасыщенных жирных кислот, радикалы, образующиеся в окислительно-восстановительных реакциях (например, убихинол). Радикалы образуются также при действии ультрафиолетовых лучей и в ходе метаболизма некоторых чужеродных соединений (ксенобиотиков), в том числе некоторых препаратов, одно время применявшихся в качестве лекарств.

Супероксид-анион (радикал)

Ключевой активной формой кислорода является супероксид анион - радикал (О2-), образующейся при присоединении одного электрона к молекуле кислорода в основном состоянии. Супероксид радикал сам по себе обладает малой реакционной способностью. Он может действовать как окислитель (акцептор электрона), как восстановитель (донор эелектрона). В водной среде может спонтанно дисмутировать (один атом может выступать в качестве акцептора эелектрона, а другой в качестве донора).

Время его жизни в биологических субстратах составляет около 10-6 с. Супероксид анион-радикал представляет опасность тем, что способен повреждать белки, содержащие железо-серные кластеры, такие как аконитаза, сукцинатдегидрогеназа и НАДН-убихинон оксидоредуктаза.

При кислых значениях рН супероксид анион-радикал может протонироваться с образованием более реакционноспособного пероксильного радикала (НО2.), представляющего собой слабую кислоту

H2O2 (перекись водорода)

Присоединение двух электронов к молекуле кислорода или одного электрона к супероксид-аниону приводит к образованию перекиси водорода, которая является окислителем умеренной силы. Однако из перекиси водорода может образовываться гидроксид-радикал (ОН.), который является весьма сильным окислителем. ОН радикал может образовываться при трехэлектронном восстановлении кислорода или при взаимодействии перекиси водорода с супероксид радикал - анионом - реакция Габера-Вейса. В процессе реакции генерируется OH (гидроксил-радикал) из H2O2 (пероксида водорода) и супероксида (O2?). Реакция может возникать в клетке и вызывать окислительный стресс. Реакция проходит довольно медленно, однако катализируется ионами железа. Первая стадия каталитического цикла включает восстановление Fe3+:

Fe3+ + O2? > Fe2+ + O2

Вторая стадия:

Fe2+ + H2O2 > Fe3+ + OH? + OH

Возникновение цепи:

O2? + H2O2 > OH + HO? + O2

В обычных условиях эта реакция протекает достаточно слабо. Токсичность перекиси водорода резко возрастает в присутствии металлов переменной валентности, что объясняется ускорением образования ОН. (Halliwell and Gutteridge)