Индукция ферментов. 

Несколько сот химических веществ совершенно разного строения, как установлено, являются индукторами монооксигеназ и других ферментативных систем.

Многочисленные индукторы монооксигеназных систем можно отнести к одному из двух классов. Представителем первого класса является фенобарбитал, другие барбитураты, некоторые лекарства и инсектициды. Ко второму классу индукторов относятся в основном полициклические углеводороды: ТХДД, 3-метилхолантрен, бенз[а]пирен и т.д. Самым сильным из известных индукторов монооксигеназ является 2,3,7,8-тетрахлордибензо-пара-диоксин (ТХДД). Его эффективная доза составляет 1 мкг/кг массы. В подавляющем большинстве случаев ксенобиотики проявляют свойства индукторов, действуя в значительно больших дозах (более 10 мг/кг).

Фенобарбитал вызывает выраженную пролиферацию гладкого эндо- плазматического ретикулума в гепатоцитах и увеличение активности цитохрома Р-450. В результате возрастает мощность таких процессов, как деметилирование, гидроксилирование и эпоксидирование ксенобиотиков.

Индукция, вызываемая полициклическими углеводородами не сопровождается пролиферацией гладкого эндоплазматического ретикулума, но при этом существенно возрастает активность цитохрома Р450, УДФГ-трансфе- разы, гидроксиолаз.

Поскольку ксенобиотики, как правило, вызывают индукцию более чем одной ферментативной системы (барбитураты, полигалогенированные бифенилы одновременно вызывают индукцию цитохрома Р450, УДФГТ, GST и др.), предсказать влияние индукторов на токсикокинетику и

токсикодинамику ксенобиотика практически не возможно. Эффект может быть определен только экспериментально.

Индукция предполагает синтез дополнительного количества того или иного фермента в органах и тканях de novo. Ингибиторы синтеза белка (пу- ромицин, циклогексимид), а также ингибиторы синтеза РНК (актиномицин Д) блокируют индукцию микросомальных ферментов. Так как блокаторы синтеза ДНК (гидроксимочевина) не эффективны, то из этого следует, что феномен индукции ферментов биотрансформации ксенобиотиков реализуется на уровне транскрипции генетической информации.

Помимо усиления синтеза ферментов дополнительным механизмом индукции является стабилизация информационной РНК и белковых молекул в клетке.

Достаточно часто усиление метаболизма ксенобиотиков приводит к снижению их токсичности. Так, повторное введение фенобарбитала белым крысам самцам приводит к увеличению резистентности животных примерно в полтора раза к высокотоксичным ФОС. Понижается чувствительность экспериментальных животных к цианидам. Вместе с тем токсичность других веществ, при этом, существенно возрастает. Например, усиливается гепато- токсическое действие алкалоида монокротолина и циклофосфамида, канцерогенная активность 2-нафтиламина. Вследствие индукции усиливается также токсичность четыреххлористого углерода, бромбензола и др.

Другим последствием индукции может быть изменение соотношения интенсивности метаболизма ксенобиотиков в разных органах и тканях, в результате чего основным органом биотрансформации ксенобиотика у экспериментального животного, получавшего индукторы, становится иной орган, чем у интактных животных. Так, после введения крысам 3-метилхолантрена (индуктор) основным органом метаболизма 4-ипомеанола (токсичный дериват фурана) становятся не легкие (как в норме), а печень.

Индукторы из группы производных барбитуровой кислоты способны одновременно активировать синтез одних изоферментов (например, цитохром Р450 зависимых оксидаз) и угнетать активность других.

У животных индукция микросомальных ферментов нередко становится следствием экологического контакта с такими токсикантами, как ПАУ, органические растворители, диоксины, галогенированные инсектициды и т.д. или длительного применения некоторых лекарственных препаратов (барбитураты, антибиотики типа рифампицин и т.д.).

Многие вещества способны угнетать активность ферментов, катализирующих биотрансформацию ксенобиотиков.

Группа ингибиторов включает: конкурентные ингибиторы ферментов. Например, этиловый спирт - ингибитор метаболизма метанола или этиленгликоля; никотинамид - угнетает N-деметилирование аминопирена и т.д.; неконкурентные ингибиторы. Это, как правило, алкилирующие агенты, угнетающие активность фермента, но не конкурирующие с субстратом. Например, метирапон является хорошо известным ингибитором монооксиге- назных реакций биотрасформации. К этой же группе относится вещество SKF-525 - известный ингибитор Р450; «суицидные ингибиторы» - вещества, образующиеся в процессе метаболизма ксенобиотика при участии данного фермента и одновременно являющиеся его ингибиторами. Например, ингибиторами такого рода цитохрома Р450 являются дигидропиридины; метаболиты пиперонилбутоксида угнетают микросомальное окисление многих ксенобиотиков в печени, таких как альдрин, анилин, аминопирен, карбарил и др; реакционноспособные промежуточные метаболиты, ингибирующие активность ферментов нескольких типов в месте их образования. К таким

веществам относятся метаболиты четыреххлористого углерода, дихлорэтана и т.д.; ингибиторы синтеза кофакторов и простетических групп ферментов. К числу таких относятся, например, кобальт, блокирующий синтез гема, являющегося простетической группой цитохром-Р450-зависимых оксидаз; вещества истощающие запасы глутатиона в клетках.

Если ксенобиотик подвергается в организме детоксикации, угнетение процесса его биотрансформации приводит к повышению токсичности, если происходит активация ферментов биотрансформации - токсичность вещества понижается.

Наиболее простым методом выявления способности веществ влиять на метаболизм ксенобиотиков является опыт с определением продолжительности сна лабораторных животных, вызванного гексобарбиталом. Это вещество довольно быстро разрушается печеночными микросомальными энзимами и поэтому эффект может быть оценен в течение относительно короткого промежутка времени. Ингибиторы метаболизма, введенные до наркотического препарата, удлиняют продолжительность сна. Так, хлорамфеникол в дозах 5200 мг/кг, при введении за 0,5-1,0 час до гексобарбитала дозозависимо увеличивает продолжительности сна мышей (в высоких дозах - десятикратно).

Многие ингибиторы микросомальных энзимов одновременно вызывают и их индукцию. Ингибирование, как правило, процесс быстрый,

состоящий в прямом взаимодействии ксенобиотика с ферментом. Индукция - более длительный во времени процесс. В этой связи нередко после действия вещества наблюдается период кратковременного снижения активности мо- нооксигеназ, сменяющийся периодом относительно стойкого повышения их активности.

Многие ткани являются мишенью для повреждающего действия продуктов метаболизма некоторых ксенобиотиков. Как правило, чем менее токсично вещество, то есть, чем большее его количество вызывает интоксикацию, тем выше вероятность того, что в основе инициации различных форм токсического процесса может лежать действие реактивных промежуточных продуктов метаболизма. Некоторые вещества активируются уже в ходе однократного превращения, другие в результате многоэтапных превращений, локализующихся порой в разных органах и тканях. Одни метаболиты проявляют свое пагубное действие непосредственно в месте образования, другие способны мигрировать, производя эффект в других органах.