Mikrozomální oxidace: sada reakcí

Úloha mikrosomální oxidace v životě těla je obtížné přeceňovat nebo si nevšimnout.

Definice

Mikrozomální oxidace je kaskáda reakcí vstupujících do první fáze transformace xenobiotik. Podstatou tohoto procesu je hydroxylace látek používajících atomy kyslíku a tvorbu vody. Tím se změní struktura původní látky a její vlastnosti mohou být potlačeny i posíleny.

Mikrosomální oxidace nám umožňuje pokračovat v konjugační reakci. Jedná se o druhou fázi transformace xenobiotik, na jejímž konci se molekuly, které se produkují uvnitř organismu, připojí k již existující funkční skupině. Někdy se tvoří meziprodukty, které způsobují poškození jaterních buněk, nekrózu a degeneraci rakovinových tkání.

Oxidační oxidace

Reakce mikrosomální oxidace se vyskytují mimo mitochondrie, takže spotřebovávají asi deset procent veškerého kyslíku, který vstupuje do těla. Hlavními enzymy v tomto procesu jsou oxidázy. V jejich struktuře, atomy kovů jsou přítomny s proměnlivou valencí, jako je například železo, molybden, měď, atd, a proto jsou schopny přijímat elektrony. V buňce oxidázy se nachází v určitých vezikuly (peroxisomů) nacházející se na vnější mitochondriální membrány a v EPR (hrubé endoplasmatického retikula). Substrát, který se dostává na peroxisomy, ztrácí molekuly vodíku, kteří se připojují molekula vody a tvoří peroxid.

Existuje pouze pět oxidáz:

- monoaminooxygenasa (MAO) - pomáhá oxidovat adrenalin a další biogenní aminy tvořené v nadledvinách;

- diaminooxygenasa (DAO) - se podílí na oxidaci histaminu (mediátor zánětu a alergie), polyaminů a diaminů;

- oxidáza L-aminokyselin (tj. levotočivé molekuly);

- oxidáza D-aminokyselin (pravotočivé molekuly);

- xantin oxidasy - oxiduje adenin a guanin (dusíkaté báze vstupující do molekuly DNA).

Význam mikrosomální oxidace oxidázovým typem je při eliminaci xenobiotik a inaktivace biologicky aktivní látky. Tvorba peroxidu, který má baktericidní účinek a mechanické čištění v místě poškození, je vedlejším účinkem, který zaujímá mimo jiné významné místo.

Oxidace oxidace

Reakce typu oxygenáza v buňce se také vyskytují na granulárním endoplazmatickém retikulu a na vnějším obalu mitochondrie. To vyžaduje specifické enzymy - oxygenázy, které mobilizují molekulu kyslíku ze substrátu a začleňují ho do oxidovatelné látky. Pokud je zaveden jeden atom kyslíku, enzym se nazývá monooxygenasa nebo hydroxyláza. V případě zavedení dvou atomů (tj. Celé molekuly kyslíku) se enzym nazývá diaksigenasa.

Oxygenázové oxidační reakce jsou součástí třísložkového komplexu s více enzymy, který se podílí na přenosu elektronů a protonů ze substrátu s následnou aktivací kyslíku. Celý tento proces probíhá za účasti cytochromu P450, který bude podrobněji popsán.

Příklady reakcí typu oxygenasy

Jak již bylo uvedeno výše, monooxygenázy pro oxidaci používají pouze jeden atom kyslíku ze dvou dostupných. Druhý se připojují ke dvěma molekulám vodíku a vytvářejí vodu. Jedním příkladem takové reakce je tvorba kolagenu. kyslík dárce v tomto případě působí jako je vitamin C. Prolingidroksilaza okrade molekuly kyslíku a dává ho na prolin, což je součástí prokolagenu molekuly. Tento proces poskytuje sílu a pružnost pojivové tkáně. Když tělo postrádá vitamin C, pak vzniká dna. Projevuje slabost pojivové tkáně, krvácení, modřiny, ztrátu zubů, to znamená, že kvalita kolagenu v těle je níže.

Jiným příkladem je hydroxyláza, která převádí molekuly cholesterolu. Jedná se o jednu z fází tvorby steroidních hormonů, včetně pohlaví.

Nízko specifické hydroxylázy

Jedná se o hydrolázy nezbytné pro oxidaci cizích látek, jako jsou xenobiotika. Význam reakcí spočívá v tom, aby byly tyto látky více poddajné pro vylučování, více rozpustné. Tento proces se nazývá detoxikace a stává se to převážně v játrech.

Kvůli začlenění celé molekuly kyslíku do xenobiotik se rozbíhá cyklus reakcí a rozklad jedné komplexní látky do několika jednodušších a přístupnějších pro metabolické procesy.

Aktivní formy kyslíku

Kyslík je potenciálně nebezpečná látka, neboť oxidace je ve skutečnosti procesem spalování. Ve formě molekuly O₂ nebo vodu, je stabilní a chemicky inertní, protože jeho elektrické hladiny jsou naplněny a nové elektrony se nemohou spojit. Ale sloučeniny, v nichž kyslík nemá všechny elektrony, mají páru vysokou reaktivitu. Proto se nazývají aktivní.

Takové sloučeniny kyslíku:

1. Při reakcích s oxidem uhelnatým se vytváří superoxid, který se oddělí od cytochromu P450.
2. Oxidázové reakce vytvářejí peroxidový anion (peroxid vodíku).
3. Během reoxygenace tkání, u kterých došlo k ischemii.

Nejsilnější oxidant je hydroxylový radikál, existuje ve volné formě pouze miliontina sekundy, ale během této doby může projít mnoho oxidačních reakcí. Jeho zvláštnost spočívá v tom, že hydroxylový radikál ovlivňuje látky pouze na místě, kde byl vytvořen, protože nemůže pronikat přes tkáně.

Superoxidanion a peroxid vodíku

Tyto látky jsou aktivní nejen na místě vzniku, ale také v určité vzdálenosti od nich, protože mohou pronikat přes buněčné membrány.

Hydroxylová skupina indukuje oxidaci aminokyselinových zbytků: histidin, cystein a tryptofan. To vede k inaktivaci enzymových systémů, stejně jako k narušení transportních proteinů. Kromě toho mikrosomální oxidace aminokyselin vede k destrukci struktury nukleových dusíkových bází a následkem toho trpí genetickým aparátem buňky. Oxidované a mastné kyseliny, které jsou součástí bilipidové vrstvy buněčných membrán. To ovlivňuje jejich propustnost, činnost membránových elektrolytických čerpadel a umístění receptorů.

Inhibitory mikrosomální oxidace jsou antioxidanty. Jsou obsaženy v potravinách a jsou vyráběny uvnitř těla. Nejslavnější antioxidant je vitamin E. Tyto látky mohou inhibovat mikrosomální oxidaci. Biochemie popisuje interakci mezi nimi na principu zpětné vazby. To znamená, že čím více oxidází, tím silnější jsou potlačeny a naopak. To pomáhá udržovat rovnováhu mezi systémy a trvalost vnitřního prostředí.

Elektrický dopravní řetězec

Mikrozomální oxidační systém nemá v cytoplazmě rozpustné složky, proto se všechny jeho enzymy shromažďují na povrchu endoplazmatického retikulu. Tento systém zahrnuje několik proteinů, které tvoří řetězec elektrotransportu:

- NADP-P450-reduktáza a cytochrom P450;

- NAD-cytochrom B5-reduktáza a cytochrom B5;

- steartyl-CoA desaturázy.

Dárcem elektronů v ohromném počtu případů je NADP (nikotinamidadenin dinukleotid fosfát). Je oxidován NADP-P450 reduktázou, která obsahuje dva koenzymy (FAD a FMN) pro akceptaci elektronů. Na konci řetězce je PMN oxidován P450.

Cytochrom P450

Je to enzym mikrosomální oxidace, proteiny obsahující hem. Vázat kyslík a substrát (obvykle xenobiotikum). Její název je spojen s absorpcí světla s vlnovou délkou 450 nm. Biologové ji našli ve všech živých organismech. V současné době je do systému cytochromu P450 zařazeno více než jedenáct tisíc proteinů. U bakterií se tato látka rozpustí v cytoplazmě a předpokládá se, že tato forma je nejvíce evolučně stará než u lidí. V naší zemi je cytochrom P450 parietální protein fixovaný na endoplazmatické membráně.

Enzymy této skupiny se podílejí na výměně steroidů, žlučových a mastných kyselin, fenolů, neutralizace léků, jedů nebo léků.

Vlastnosti mikrosomální oxidace

Procesy mikrosomální oxidace mají širokou substrátovou specifičnost a to zase umožňuje neutralizovat různé látky. Jedenáct tisíc proteinů cytochromu P450 může být složeno do více než sto padesát isoforem tohoto enzymu. Každá z nich má velké množství substrátů. To umožňuje tělu zbavit se prakticky všech škodlivých látek, které se tvoří uvnitř nebo pocházejí zvenčí. Vyvinuté v játrech, mikrosomální oxidační enzymy mohou působit jak in situ, tak ve značné vzdálenosti od tohoto orgánu.

Regulace aktivity mikrosomální oxidace

Mikrozomální oxidace v játrech je regulována na úrovni informačních RNA, nebo spíše její funkce - transkripce. Všechny varianty cytochromu P450, například zaznamenán na molekule DNA, a aby se objevil na ESR nezbytné pro „přepsat“ informace z DNA na RNA. Pak je mRNA směrována na ribosomy, kde se tvoří molekuly proteinu. Počet těchto molekul je regulován externě a závisí na objemu látek, které je třeba deaktivovat, stejně jako na dostupnosti esenciálních aminokyselin.

V současné době bylo popsáno více než dvě stě padesát chemických sloučenin, které aktivují mikrosomální oxidaci v těle. Tito zahrnují barbituráty, aromatické uhlohydráty, alkoholy, ketony a hormony. Přes tuto zjevnou rozmanitost jsou všechny tyto látky lipofilní (rozpustné v tucích), a proto jsou náchylné k cytochromu P450.