Chuyển hóa xenobiotic

Bài giảng Chuyển hóa xenobiotic Ts. Phan Hải Nam Nội dung: Đại cương 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/ư của cytochome P450 III-Các phản ứng trong 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 và cảm ứng các enzym CH xenobiotic 4.1- Hiện tượng ức chế .. 4.2. Hiện tượng cảm ứng… Mở đầu Cơ thể sống- hệ thống mở: luôn tiếp nhận các chất từ môi trường 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 ≠.. được 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 trưởng.. 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 được 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 nhưng ko có biến đổi cấu trúc hoá học. 3- Phân bố: Phân bố ở các mô,t/chức đặc trưng 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.tư (Albumin). X+ pro h.tư ->”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. Gồm 2 gđ: X X-OH X-O-CO-R Gđ 1: các f.ư ko tổng hợp (f.ư thuỷ phân, f.ư O-K) Gđ 2: gồm các f.ư liên hợp(với a.glucuronic, a.sulfuric/ este) các sp liên hợp dễ đào thải ra khỏi cơ thể. ( Đa số X được 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 đường: qua da, hơi thở. qua thận và NT, qua đường tiêu hoá ra theo phân. I II 1- Enzym chuyển hoá X: - E chuyển hoá G, L, P – E thường 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 tính xúc tác của 2 nhóm E: II.Chuyển hoá xenobiotic trong tế bào Ko bắt buộc H.động/ điều kiện tổ hợp Vai trò của P.Lipid Ko cần thiết 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 + CO -> phức Cyt.P450-CO (điểm hấp thụ max/450 nm) - Đặc điểm cấu tạo của Cyt.P450 : 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. - Đặc tính quan trọng của cyt.P450: Nó + X -> 2 loại phổ: Loại 1 Loại 2  (nm) 390 420 OD L1: Đường biểu diễn có đỉnh hấp thụ cực đại ở 390 nm (hexobarbital, codein..) L2: Ngược lại- ..có đỉnh hấp thụ cực đại ở 420 nm (loại anilin, gồm: nicotin, VitaPP, cloramphenicol, .... Đặc tính quan trọng: chứng tỏ Cyt.P450 là E chuyển hoá X, có 2 vị trí gắn ≠ Chu trình phản ứng Cyt.P450 1- Gắn cơ chất vào Cyt.P450: Cyt.P450(Fe+3) + Thuốc Cyt.P450 (Fe+3) –Thuốc 2. P/ư khử lần 1: Cyt.P450(Fe+3)-Thuốc Cyt.P450(Fe+2)-Thuốc 3. P/ư 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 - (Fe+2): Cyt.P450 - (Fe+2) Cyt.P450 - (Fe+3) 5. Giải phóng Thuốc-OH & tạo lại Cyt.P450: Cyt.P450 - (Fe+3) + NADPH+ H+ NADP+ Thuốc-O2 2H+ H2O Thuốc-OH Thuốc-OH Cyt.P450 (Fe+3) Thuốc-OH: ít độc hơn, dễ đào thải hơn => Vai trò khử độc, bảo vệ cơ thể của gan Thuốc-OH 2.3 Chu trình f.ư Cyt.P450 : Tham khảo 2.3 Chu trình f.ư Cyt.P450 : 1- Gắn cơ chất-> Cyt.P450 2- khử lần 1-> P450-Thuốc 3- Gắn O2 -> P450-Thuốc-O2 4- khử lần 2 -> P450-Thuốc-OH 5- Giải phóng P 450 ban đầu, Thuốc-OH -> Đào thải III. Các P/Ư trong chuyển hoá Xenobiotic 1.Các f/ư trong gđ 1( f/ư ko tổng hợp): + f/ư thuỷ phân: vd: achetylcholin Cholin+a.acetic + f/ư khử : E= reductase. VD: Cl3C-CHO Cl3C-CH2-OH Chloral Trichloethanol + f/ư oxy hoá (hydroxy hoá): . Hydroxyl hoá chuỗi alkyl:tạo thành alcol bặc 1 hoặc bậc 2. . Hydroxyl hoá nhân thơm: tạo phenol là con đường CH chung của thuốc ở 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 CHE H2O Reductase +2H 2. 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) do enzym UDPG dehydrogenase xúc tác, gắn với các X thành hợp chất liên hợp. E: UDP- Glucuronyltransferase. Các f/ư như sau: G-1P + UTP UDPG + P~Pi UDPG UDPGA UDPGA 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. 2NAD 2NADH2 X X-Glucuronic acid UDPG- transferase UDPG-dehydrogenase + Liên hợp mercapturic + Liên hợp acetyl: xảy ra với chất có nhóm amin như histamin + Metyl hoá: vd: Histamin + CH3 4- Metylhistamin IV. Hiện tượng ức chế và cảm ứng Enzym CH Xenobiotic: 4.1.Hiện tượng ức chế E ch.hoá X: - Là hiện tượng 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: SKF525 A. SKF525 A là 2 dietylamincetyl 2,2 diphenyl valerianat , ko có td dược lý, ƯC hệ thống microsome gan, làm kéo dài giắc ngủ do Hexobarbital , kéo dài tác dụng của các thuốc khác như codein, pyramydon, ephedrin. ý nghĩa thực tiễn điều trị trong trường 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. Giảm NADP và NADPH 2. Các chất nhận e (xanhmetylen, riboflavin) làm mất điện tử. 3. Chất ƯC cạnh tranh với cơ chất, vd SKF 525 A . 4. 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 tượng cảm ứng X: * Một số đặc điểm: -  về số lượng( do  tổng hợp E) nên tốc độ CH chất tương ứng . - Chỉ xảy ra ở hệ thống E của microsome gan. Do đó X nào ko CH ở gan thì ko chịu hiện tượng 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 dược lý cũng khác nhau. Hiện nay xác định được 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 được 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 như peroxxide, các steroid dạng oxy hoá như ergosterol . + Các hydrocarbua đa vòng làm tăng độc tính của etyl-para- nitrophenyl 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 được tăng CH có thể là X khác với X gây cảm ứng nhưng cũng có trường hợp là một. Vd: chất gây cảm ứng thuốc như Phenobarbital (PB), dưới tác dụng của nó sau 24h lượng cyt.P450 ở microsome gan tăng 3 lần, tăng tốc độ đổi mới của cyt.P450 lên 1,5 lần. Bảng 5: Một số X gây cảm ứng E ch.hoá X trên người: * ý nghĩa thực tiễn của hiện tượng cảm ứng E ch.hoá X + Khi BN dùng 1 thứ thuốc nhiều và trong thời gian dài, thuốc đó gây hiện tượng cảm ứng E ch.hoá thuốc đó làm cho nó mất t/dụng. Khi BN chuyển sang dùng loại thuốc ≠ cùng t/d nhưng cũng ko có kết quả vì CH thuốc này bị thuốc ban đầu c/ứng. Đây chính là cơ chế của hiện tượng “nhờn thuốc” trong điều trị. VD: Trước đây BN dùng Luminal, lâu ngày thuốc gây cảm ứng Cyt.P450, dần.. -> mất tác dụng. BN chuyển dùng meprobamat nhưng cũng ko kết quả vì chuyển hoá chúng đã bị luminal cảm ứng. + áp dụng hiện tượng cảm ứng thuốc có lợi cho điều trị, tránh được 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 hưởng đến biến đổi sinh học X Gồm: - Yếu tố bên trong cơ thể, hoặc do chính bản thân X như cấu trúc hoá học, dạng bào chế, liều lượng. - Yếu tố bên ngoài X như đặc điểm SL, SH người dùng thuốc, đặc điểm môi trường. Dưới đây đề cập tới những yếu tố chính ảnh hưởng 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 lượng Cyt.P 450 tiến tới trị số của người trưởng thành. - Tuổi thanh thiếu niên: E ch.hoá X đạt cả số lượng và chất lượng như người trưởng thành [8]. - Người trưởng thành:20-50 tuổi ch.hoá X mạnh vì hệ thống E đã hoàn chỉnh cả số lượng và chất lượng . - Người 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 hưởng 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 người : phụ nữ thường 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 thường cũng ảnh hưởng 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 được nhốt riêng lẻ. Cũng thu được kết quả tương tự đối với td của Hexobarbital. 4. Chế đọ ăn: Chế độ ăn giàu nghèo protid có ảnh hưởng 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 tượng 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 như strignin, phenobarbital... ↓ nếu tăng protid trong thức ăn. Ngược lại, nhiễm độc CCL4 ↓ với chế độ protid nghèo. Các ose làm ↓ kích thích hệ TK do cafein. Dùng chè/ đường 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 trường 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 trương lực cơ. 5. Các yếu tố môi trường: Các chất gây ô nhiễm môi trường như DDT, CCl4, tabun, sarin... ngày càng được thải ra nhiều, gây ra những tđ xấu đối với cơ thể sống, gây tổn thương nặng nề với các cơ quan như hệ thống máu, gan, phổi, và ảnh hưởng đến ch.hoá X. - Một số chất gây cảm ứng E ch.hoá X( thuốc)->tăng td CH thuốc thuốc nhanh chóng mất td,ngược lại làm tăng độc tính của thuốc. Vd: công nhân tiếp xúc lâu với DDT, T/2 của antipyrin ở những người 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 như: các thuốc trừ sâu, diệt cỏ, CCl4, CO... 6. ảnh hưởng của chu kỳ sinh học:...