肝脏的生物转化作用
一、概述
机体将一些内源性或外源性非营养性物质进行化学转变、增加其极性(水溶性),使其易随胆汁或尿液排泄,这种体内转化过程称为生物转化(biotransformation)。肝脏是生物转化作用的主要器官,在肝细胞的微粒体、胞浆、线粒体等部位都存在着有关生物转化的酶类。其他组织如肾、胃肠道、肺、皮肤及胎盘等也有一定的生物转化功能,但以肝脏为最重要,其生物转化功能最强。进行生物转化的物质是体内的非营养性物质,它们即不能作为构成组织细胞的原料,又不能供应能量,其中许多物质对机体有一定的生物活性或毒性作用。根据其来源不同可分为两大类:⑴内源性物质:如代谢中所产生的各种生物活性物质如激素、神经递质及胺类等,有些则是有毒的代谢产物如氨、胆红素等。⑵外源性物质:如药物、毒物、食物防腐剂、色素及其他化学物质等。
二、生物转化的反应类型
氧化、还原、水解等反应直接改变物质的基团或使之分解,被称为生物转化的第一相反应。有的物质经过第一相反应即可充分代谢或迅速排出体外,但有许多物质即使经过第一相反应后,极性的改变仍不大,必须与某些极性更强的物质(如葡萄糖醛酸、硫酸、氨基酸等)结合,增加了溶解度,或者甲基化、乙酰化等改变了反应性,才最终排出。肝内的这种结合反应被称为生物转化的第二相反应。
现举数例说明上述生物转化的具体过程:
例一,乙酰胆碱是正常生理活动所需的神经递质,因此正常人体内要不断合成和降解,其降解就是在胆碱酯酶作用下加水分解的转化过程,反应式:
反应生成的乙酸和胆碱可被机体进一步利用,无需进行第二相转化反应。
例二,解热镇痛药非那西汀是一种中性脂溶性化合物,它在人体内的生物转化需要连续地进行一相和二相反应。首先在肝微粒体酶系作用下氧化脱乙基生成乙酰氨基苯酚(即扑热息痛),在后者的苯环上出现了一个羟基,增加了极性,但仅是pKa为10的弱酸,pH7.4的血浆中仅0.25%呈解离状态,不易排出。所以,乙酰氨基苯酚需再与极性很强的葡萄糖醛酸结合,生成乙酰氨基苯β-葡萄糖醛酸苷,其羧基的pKa为3.5,在血液中有99%以上解离成离子状态,又具有多个羟基,所以水溶性大,易随尿排出。其反应式:
例三,皮质醇是肾上腺皮质生成的类固醇激素,属生理活性物质。它不断地进行合成与降解,降解的过程就是生物转化的过程,转化过程连续的还原反应和结合反应。皮质醇先在还原酶催化下,由NADPH+H+供氢,先后生成二氢皮质醇和四氢皮质醇,生成的四氢皮质醇虽然原有的生物活性基本丧失,极性有所增强,但还不易排泄,因此需再与葡萄糖醛酸(以UDPGa形式参与反应)结合生成四氢皮质醇葡萄糖醛酸酯,后者呈水溶性,是皮质醇通过肾脏排泄的主要降解产物。其反应简要过程:
例四,乙醇是一种人们日常广为饮用的饮料和调味品,人类摄入的乙醇30%由胃,70%经肠上段迅速被吸收,80%-90%在肝脏进行代谢,这是由于肝细胞内含有非常活跃的醇脱氢酶(alcohol dehydrogenase ADH), 约2%-10%通过肾和肺排出体外。人类血中乙醇的清除率约为100-200mg/h.×kg 体重。大量饮酒除经ADH氧化外,还可诱导微粒体乙醇氧化系统(microsomal ethanol oxidizing system,MEOS), MEOS是乙醇-p450.加单氧酶,其催化的产物是乙醛。只有血液中乙醇浓度很高时,该系统才发挥催化作用。乙醇的持续摄入或慢性乙醇中毒时,可诱导MEOS 活性增加50%-100%,乙醇总量的50%可由此系统代谢。但是,乙醇诱导MEOS活性不但不能使乙醇氧化产生ATP,反而增加对氧和NADPH的消耗,造成肝细胞能量的耗竭,肝脏受损。
例五,血红素生成结合胆红素的过程也是一个生物转化过程。结合胆红素生成过程见本章第三节。
体内许多非营养物质均可通过氧化、还原、水解和结合反应进行生物转化。
三、生物转化的意义
生物转化的生理意义在于机体对非营养性物质具有改造的能力。通过上述氧化、还原、水解和结合等反应,使物质的溶解度增加,有利于转化产物从胆汁或尿液排出体外。在大多数情况下,通过生物转化,对生物活性物质、药物等使其生物活性降低或消失,或使有毒物质降低或失去其毒性,所以是一种生理解毒作用(detoxication),对机体是一种保护作用。
但是,生物转化作用并不都是解毒作用。有些物质经过生物转化后不但没有降低毒性,反而增加其毒性。例如多环芳烃类物质在多环芳烃羟化酶(一种混合功能氧化酶系)催化下,由NADPH和O2的参与,转化为多环芳烃环氧化物,后者是一种致癌物质,可进入细胞核,与DNA发生共价结合,导致基因的突变而产生癌变。黄曲霉素亦是经转化后才具有致癌作用的。所以,以上例子说明生物转化实际上具有解毒与致毒的两重性特点。
四、影响生物转化的因素
肝细胞损伤时,生物转化功能低下,药物的灭活速度较低,药物的治疗剂量与毒性剂量之间的差距缩小,因此对肝病病人用药应慎重。同时应注意选择,掌握剂量,避免加重肝脏的负担。
关注"566执业医师考试"官方微信第一时间获取成绩查询、最新资讯、内部资料信息!
执业医师题库【手机题库】 | 搜索微信公众账号"566执业医师考试"
相关推荐:
国家 | 北京 | 天津 | 上海 | 江苏 |
安徽 | 浙江 | 山东 | 江西 | 福建 |
广东 | 河北 | 湖南 | 广西 | 河南 |
海南 | 湖北 | 四川 | 重庆 | 云南 |
贵州 | 西藏 | 新疆 | 陕西 | 山西 |
宁夏 | 甘肃 | 青海 | 辽宁 | 吉林 |
黑龙江 | 内蒙古 |