Toxikológiai ismeretek 1.

Átírás

1 Toxikológiai ismeretek 1. A biotranszformáció I. fázisa Dr. Pálovics Ágnes Tel.: /1112 mellék PalovicsA@mgszh.gov.hu

2 Toxikológia Anyag jellemzői- Xenobiotikum Élő szervezet tulajdonságai Fázisok Expozíció Toxikokinetika Toxikodinámia 2

3 Expozíció útjai Nem inváziv utak Bőrön át Nyálkahártyákon át (tápcsatorna, tüdő, egyéb nyálkahártyák) Inváziv utak injekció Infúzió Dialízis kezelés Beültetett gyógyszer adagoló 3

4 Szájon át bejutó anyagok Kulcsfontosságú tulajdonságok: Méret oldékonyság 4

5 mikromol/100 g szövet Molekulasúly és felszívódás 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 glicerin aldehíd, 85 arabinóz,110 mannóz, 190 laktóz,320 inulin, 5000 keményítő, molekulasúly 5

6 Néhány vegyület oldékonysága és sejtekbe jutása (alga sejteken) P=C octanol /C water vegyület P ow logp ow Mikrog/m 3 propán 570 2, glikoll 50 1, urea 15 1, glicerin 7 0, szukróz 3 0,477 4 etanol 0,4898-0,31 Nincs adat 6

7 A vékonybél nyálkahártyája 7

8 8

9 Diffúzió típusok és aktív transzport 9

10 Endocitózis és exocitózis 10

11 Az endocitózis típusai pinocitózis fagocitózis receptor-függő endocitózis 11

12 Gyógyszermolekulák biológiai membránokon történő átjutásának lehetséges mechanizmusai Mechanizmus Hajtóerő Milyen molekulára jellemző Passzív diffúzió a lipid membránon át Diffúzió a membrán pórusain át Beáramlás a membrán pórusain át Molekulák hőmozgása koncentráció gradiens mentén Molekulák hőmozgása koncentráció gradiens mentén Folyadékáramlás hidrosztatikus vagy ozmotikus gradiens miatt Hidrofób molekulák (etanol, amidopirin Amfetamin, lidokain) Kis, hidrofil molekulák ( Da ; anionok, kationok, acetilszalicilsav, antipirin) Kis, hidrofil molekulák Facilitált diffúzió Molekulák hőmozgása Karrierhez kötődő molekulák Aktív transzport Szervezet energiabefektetése Karrierhez kötődő molekulák (tápanyagok, penicillinek) Pinocitózis, fagocitózis Szervezet energiabefektetése Nagyobb molekulák (ritka ; botulintoxin, ellenanyagok újszülött korban Diffúzió a sejtek között Molekulák hőmozgása hidrosztatikai vagy ozmotikus gyógyszer átjutása a vérből a szövetnedvbe 12

13 Felszívódás: a testidegen molekulák bejutása a vérbe Függ: méret ldékonyság Szférikus jellemzők Közeg ph-ja (savas vagy bázikus jellegű molekuláknál) A gyógyszerek többsége gyenge szerves bázis. 13

14 A közeg ph-jának hatása néhány molekula felszívódására Nikotin pk=8,5 száj nyálkahártyáján át (ph:6,2-7,2) jól felszívódik Nitroglicerin gyenge bázis (koronaér tágító)-nyelv alá téve kell elszopogatni Acetil szalicilsav gyenge sav a szájból nem, de a gyomorból jól felszívódik 14

15 ph értékek a szervezetben Vér 7,35-7,45 Szájüreg 6,2-7,2 Gyomor 1-3 Patkóbél (Duodénum) 4,8-8,2 Éhbél (Jejunum) 6,3-7,3 Csípőbélbél (Ileum) 7,6 Vastagbél 7,8-8,0 Végbél 7,8 Agyfolyadék 7,3-7,4 Hüvely 3,4-4,2 Vizelet 4,8-7,5 Izzadság 4,0-6,8 Tej 6,6-7,0 15

16 A biotranszformációs lépések áttekintése gyógyszermolekula erősen lipofil lipofil poláros hidrofil metabolikusan stabil felhalmozódás (zsírszövet) I. fázis bioaktiváció vagy inaktiváció oxidáció, redukció, hidrolízis kiválasztás epével poláros II. fázis bioinaktiváció konjugáció hidrofil extracelluláris mobilizáció keringés vérplazmával kiválasztás vizelettel 16

17 A biotranszformációs lépések áttekintése gyógyszermolekula erősen lipofil lipofil poláros hidrofil metabolikusan stabil felhalmozódás (zsírszövet) I. fázis bioaktiváció vagy inaktiváció oxidáció, redukció, hidrolízis kiválasztás epével II. fázis poláros bioinaktiváció konjugáció hidrofil extracelluláris mobilizáció keringés vérplazmával kiválasztás vizelettel 17

18 A biotranszformáció I. fázisának lehetséges reakciói reakció típusa szubsztrát I. termék(ek) A. xidáció (MF) aromás hidroxiláció alifás hidroxiláció epoxidáció N-hidroxiláció N H 2 R R H R CH 3 R CH 2 H R CH CH R 1 HC HHN R R 1 CH -dealkiláció R CH 3 RH + CH 2 N-dealkiláció R NH CH 3 R-NH 2 + CH 2 S-dealkiláció R S CH 3 R-SH + CH 2 deamináció + NH 3 R CH 3 R C CH 3 S-oxidáció NH 2 R S R 1 R S R 1 18

19 Deklorináció CCl 4 [CCl 3. ] CHCl 3 oxidatív deszulfuráció S R 3 R 3 P P R 1 R 2 R 1 R 2 19

20 A biotranszformáció I. fázisának lehetséges reakciói II. reakció típusa szubsztrát termék(ek) A.xidáció ( nem MF) II. Amino oxidáció R CH + NH 3 III. Dehidrogenáció R CH 2 NH 2 H 3 C CH 2 H B. Redukció CH 3 CH + CH 3 CH Azoredukció R N = N R 1 R NH 2 + R 1 NH 2 nitroredukció R N 2 R NH 2 karbonil redukció R C R 1 C. Hidrolízis Észterek + R C R CH R 1 H R C H R 1 R 1 H amidok R CNH 2 R CH + NH 3 20

21 A klórfentermin és az amfetamin biotranszformációja I. fázis CH 3 Cl CH 2 C NH 2 CH 3 Cl CH 2 C NHH klórfentermin CH 3 CH 3 CH 2 CH NH 2 CH 3 CH 2 C CH 3 + NH 3 amfetamin 21

22 A kevert funkciójú oxidáz rendszer elhelyezkedése a sima endoplazmás retikulumban kofaktorok xenobiotikum fp1, fp2: flavoproteinek b5: citokróm b 5 22

23 A citokróm P 450 abszorpciós spektruma (szénmonoxid differencia spektruma) 23

24 A vas protoporfirin IX. beépülése a citokróm P-450 molekulába víz H 3 C CH 2 H 3 C N CH 3 H N Fe N N Cys (a P-450 molekulából) H 2 C H CH 3 24

25 A citokróm P 450 monooxigenáz működésének vázlata 2+, 3+: a vas ion vegyértéke e: elektron SH: szubsztrát SH + NADPH + H SH + NADP + H 2 25

26 A citokróm P 450 molekulához kötődött I. és II. típusú szubsztrát molekula differencia spektruma 26

27 A benzol átalakulása fenollá H H C + H - H benzol epoxid NIH-SHIFT fenol H H H 27

28 Reaktív köztes termékek keletkezése xenobiotikumokból kevert funkciójú oxidáz enzimek segítségével Vegyület neve képlete feltételezett köztes termék toxicitás típusa bróm-benzol Br Br májsejtek nekrózisa H H H H vinil-klorid májdaganat anilin N H 2 H Cl H H NH Cl methemoglobinémia H 3 C dimetil-nitrózamin N N H 3 C + karcinogenezis C H 3 szén-tetraklorid CCl 4. CCl 3 májsejtek nekrózisa kloroform CHCl 3 vesesejtek nekrózisa 28

29 Néhány citokróm P-450 enzim jellemzője CYP 1 A-1 (bél) Indukálhatók: PAH, dohányfüst, de novo fehérjeszintézis CYP 1 A-2 (máj) Gy.j.: nem genotox karcinogén (omeprazol ind., mégis forgalomban van) Szubszt.: teofillin, koffein, prekarcinogének aktiválása (karcinogének inaktiválása) Int. akció: flavonoidok gátolják működésüket CYP 2 A-6 Kis mennyiségben van, nem jelentős Szubsztrátja: kumarin, nikotin CYP B-6 Rágcsálókban van nagyobb jelentősége Szubsztrátja: ciklofoszfamid prodrug-aktív daganatellenes szer CYP 2 C-9 Gyengén indukálható (fenobarbitál, rifampicin) Szubsztrátja: tolbutamid, warfarin CYP 2 C-19 Polimorf enzim Szubsztrátja: mefenitoin, thalidomide 29

30 További citokróm P-450 enzimek jellemzői CYP 2 D-6 Polimorf (debrizokvint a kaukázusi populáció 8%-a gyengén metabolizálja nincs elegendő aktív enzim) Nem indukálható Szubsztrátja: bétablokkolók (propranolol) Gyógyszer.jelölt:: van-e más metabolikus út CYP 2 E-1 Indukálható: alk, aceton: fehérjét st., izoniazid mrns stab. Szubsztrátja: kis molekulák, oldószerek CYP 3 A Legtöbb gyógyszer átalakítása, legnagyobb mennyiségben jelenlevő citokróm P-450 Indukálható: fenobarbitál, dexametazon, rifampicin Bélfalban is nagyon aktív CYP 4 A Rágcsálókban indukálható peroxiszóma proliferátokkal (klofibrát), embernél: a fibrátok receptora nem fejlődik ki olyan mértékben, nincs jelentősége CYP 26 A 1 all transz retinoic acid fő metabolizáló enzimje 30

31 Biotranszformáció a májon kívül Biotranszformáció a szervezet minden sejtjében történhet. Bélfal Légutak bőr 31

32 A citokróm P 450 molekulák jellemzői Négy molekulacsaládba tartoznak, izoformák száma az ember májában >40 Katalizált reakciók száma >60 Gyenge szubsztrát-specificitás egy enzim több szubsztrátot is átalakíthat egy szubsztrátot több enzim is átalakíthat (az enzimek átvehetik egymás szerepét) 32

33 Nem az MF által katalizált, de a biotranszformáció 1. fázisához tartozó reakciók Nem az MF katalizált oxidációs reakciók aminooxidáció dehidrogenáció Redukció Azonitrokarbonil-vegyületek Hidrolízis: észterek amidok 33