Bài giảng Chuyển hóa xenobiotic Ts Phan Hải Nam Nội dung: Đại cơng 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/ cytochome P450 III-Các phản ứng 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 cảm ứng enzym CH xenobiotic 4.1- Hiện tợng ức chế 4.2 Hiện tợng cảm ứng Mở đầu Cơ thể sống- hệ thống mở: tiếp nhận chất từ môi tr ờng 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 đợc 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 tr ởng 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 đợc 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 nhng ko có biến đổi cấu trúc hoá học 3- Phân bố: Phân bố mô,t/chức đặc trng 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.t (Albumin) X+ pro h.t ->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 I II Gồm gđ: X X-OH X-O-CO-R Gđ 1: f ko tổng hợp (f thuỷ phân, f O-K) Gđ 2: gồm f liên hợp(với a.glucuronic, a.sulfuric/ este) sp liên hợp dễ đào thải khỏi thể ( Đa số X đợc 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 đờng: qua da, thở qua thận NT, qua đờng tiêu hoá theo phân II.Chuyển hoá xenobiotic 1- Enzym chuyển hoá X: tế bào - E chuyển hoá G, L, P E thờng có (Enzym normal) - E ch.hoá chất lạ vào thể E ch.hoá X H.thống E oxidase/ MMFO( Microsomal mixted function oxidase) - Đặc ờng nhóm Đặc tính tính xúc tác E th có E: E xenobiotic Tính chất chất Số lợng Tính đặc hiệu Hiện tợng cảm ứng Vị trí kh trú Quen thuộc Rất phong phú Rất cao, chặt chẽ Không rõ, ko quan trọng Ty thể tiểu phần ko phải Khả hydroxy microsome Tham gia:Các đ hoá Ko CH bắt H.động/ điều kiện ờng chất & CH buộc tổ hợp lợng Ko cần Vai trò thiết Lạ ít, nghèo nàn Thấp Rất rõ quan trọng Microsome Th.gia vào trình khử độc bảo vệ thể Bắt buộc 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 Đặc + CO -> phức Cyt.P450-CO (điểm hấpDạng thụ điểm Dạng max/450 nm) KLPT 48.100 55.300 KL chuỗi polypeptid 47.600 - Đặc điểm cấu tạoprotein) Cyt.P450 : H.L ợng Hem (nmol/mg 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 cyt.P450: Nó + X O -> loại phổ: L1: Đờng biểu diễn có đỉnh hấp thụ cực đại L2: Ngợc lại- có đỉnh hấp thụ cực đại 420 nm (loại 390 nm anilin, gồm: nicotin,ởVitaPP, (hexobarbital, codein ) cloramphenicol, D Loại Loại 390 420 (nm) Đặc tính quan trọng: chứng tỏ Cyt.P 450 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 NADPH+ H+ NADP P/ khử lần 1: + Cyt.P450(Fe+3)-Thuốc Cyt.P450(Fe+2)Thuốc P/ 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 2H H2 Thuốc+2 Thuốc(Fe ): + O OH O2 +2 Cyt.P450 - (Fe ) Cyt.P450 - (Fe+3) Cyt.P450 (Fe+3) Thuốc-OH Giải phóng ThuốcThuốc-OH & tạo lại Cyt.P450: OH hơn, dễ Thuốc-OH: độc +3)đào thải => Vai trò khử độc, Cyt.P 450 - (Fe + bảo vệ thể gan 2.3 Chu trình f Cyt.P450 : Tham khảo 2.3 Chu trình f Cyt.P450 : 1- Gắn chất-> Cyt.P 450 O -> P 3- Gắn 450Thuốc-O 5- Giải phóng P 450 2- khử lần 1-> P450Thuốc 4khử lần -> P450banThuốc-OH đầu, Thuốc-OH -> Đào III Các P/Ư chuyển hoá Xenobiotic 1.Các f/ 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 bậc Hydroxyl hoá nhân thơm: tạo phenol đờng CH chung thuốc 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 Các f/ gđ 2: (các f/ 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/ 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 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 nh histamin + Metyl hoá: vd: Histamin + CH 4- Metylhistamin IV Hiện tợng ức chế cảm ứng Enzym CH Xenobiotic : 4.1.Hiện tợng ức chế E ch.hoá X: - Là tợng 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: SKF 525 A SKF525 A dietylamincetyl 2,2 diphenyl valerianat , ko có td dợc lý, ƯC hệ thống microsome gan, làm kéo dài giắc ngủ Hexobarbital , kéo dài tác dụng thuốc khác nh codein, pyramydon, ephedrin ý nghĩa thực tiễn điều trị trờng 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 gây chảy máu chân 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 tợng cảm ứng X: * Một số đặc điểm: - số lợng( tổng hợp E) nên tốc độ CH chất tơng ứng - Chỉ xảy hệ thống E microsome gan Do X ko CH gan ko chịu tợng 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 dợc lý khác Hiện xác định đợc 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 đợc 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 nh peroxxide, steroid dạng oxy hoá nh 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 đợc tăng CH X khác với X gây cảm ứng nhng có trờng hợp Vd: chất gây cảm ứng thuốc nh Phenobarbital (PB), dới tác dụng sau 24h lợng cyt.P450 microsome gan tăng lần, tăng tốc độ đổi cyt.P450 Chất gây cảm ứng X Cơ chất lên 1,5 lần Phenobarbital Diphenylhydantoin Bảng 5: Một số X gây cảm ứng E ch.hoá X ngời: Phenylbutazon, Chloranhydrat Meprobamat DDT, 666 Diphenylhydantoin, Phenobarbital Dicoumaron Meprobamat Antipyrin Cortisol Bilirubin * ý nghĩa thực tiễn tợng cảm ứng E ch.hoá X gian dài, thuốc + Khi BN dùng thứ thuốc nhiều thời gây tợng cảm ứng E ch.hoá thuốc làm cho t/dụng Khi BN chuyển sang dùng loại thuốc t/d nhng ko có kết CH thuốc bị thuốc ban đầu c/ứng Đây chế tợng nhờn thuốc điều trị VD: Trớc BN dùng Luminal, lâu ngày thuốc gây cảm ứng Cyt.P450, dần -> tác dụng BN chuyển dùng meprobamat nhng ko kết chuyển hoá chúng bị luminal cảm ứng + áp dụng tợng cảm ứng thuốc có lợi cho điều trị, tránh đợc 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 hởng đến biến đổi sinh học X Gồm: - Yếu tố bên thể, thân X nh cấu trúc hoá học, dạng bào chế, liều lợng - Yếu tố bên X nh đặc điểm SL, SH ngời dùng thuốc, đặc điểm môi trờng Dới đề cập tới yếu tố ảnh hởng 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 lợng Cyt.P 450 tiến tới trị số ngời trởng thành - Tuổi thiếu niên: E ch.hoá X đạt số lợng chất lợng nh ngời trởng thành [8] - Ngời trởng thành:20-50 tuổi ch.hoá X mạnh hệ thống E hoàn chỉnh số lợng chất lợng - Ngời già: thay đổi trạng thái tinh thần, SL nên khả hấp thu tiết giảm 2.Giới: - ĐV giới tính có ảnh hởng 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 - ngời : phụ nữ thờng nhạy cảm với X gặp nhiều td phụ so với nam giới [10] Trạng thái tinh thần: Trạng thái tinh thần bất thờng ảnh hởng đến ch.hóa X Vd: chuột nhắt trắng bị nhốt với lồng hẹp độc tính Emphetamin cao chuột nhắt đợc nhốt riêng lẻ Cũng thu đợc kết tơng tự td Hexobarbital 4 Chế đọ ăn: Chế độ ăn giàu nghèo protid có ảnh hởng 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 tợng xảy chuột nhắt trắng rõ ngững đực ĐV non, nhiễm độc số thuốc nh strignin, phenobarbital tăng protid thức ăn Ngợc lại, nhiễm độc CCL với chế độ protid nghèo Các ose làm kích thích hệ TK cafein Dùng chè/ đờng làm kích thích chất Chế độ ăn giàu saccharose làm hoạt tính NADPH- Cyt.C-reductase, CH hexobarbital anilin Lipid môi trờng 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 trơng lực 5 Các yếu tố môi trờng: Các chất gây ô nhiễm môi trờng nh DDT, CCl 4, tabun, sarin ngày đợc thải nhiều, gây tđ xấu thể sống, gây tổn thơng nặng nề với quan nh hệ thống máu, gan, phổi, ảnh hởng đến ch.hoá X - Một số chất gây cảm ứng E ch.hoá X( thuốc)->tăng td CH thuốc thuốc nhanh chóng td,ngợc lại làm tăng độc tính thuốc Vd: công nhân tiếp xúc lâu với DDT, T/2 antipyrin ngời giảm nhiều, T/2 phenylbutazon giảm ~20% - Một số thuốc khác lại có tác dụng giảm CH thuốc ƯC hệ thống MMFO vd nh: thuốc trừ sâu, diệt cỏ, CCl 4, CO ảnh hởng chu kỳ sinh học: ... 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/ cytochome P450 III-Các phản ứng CH xenobiotic. .. 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... Một số chất h.cơ cấu tạo ~ chất cấu tạo thể (G, L, P) Số lại có CT đợc gọi chất xenobiotic (chất lạ) Các xenobiotic gồm: - Thuốc dùng/ điều trị - Hóa chất dùng: NN- thuốc trừ sâu diệt cỏ,