Первая фаза метаболизма ксенобиотиков. 

С точки зрения каталитической активности в отношении огромного числа ксенобиотиков среди ферментов 1-й фазы ведущее место занимает именно система цитохрома Р450. Наибольшая концентрация цитохрома Р450 обнаруживается в эндоплазматическом ретикулуме гепатоцитов (микросо- мах). Печеночные микросомальные цитохромы Р450 играют важнейшую роль в определении интенсивности и времени действия чужеродных соединений и ключевую - в детоксикации ксенобиотиков, а также в активации их до токсичных и/или канцерогенных метаболитов.

Цитохром Р450-зависимые монооксигеназы это мультиферментная электрон-транспортная система. Все цитохромы Р450 - гемсодержащие бел-

3+

ки. Обычно гемовое железо находится в окисленном состоянии (Fe ). Восстанавливаясь до состояния Fe2+, цитохром Р450 способен связывать лиганды, такие как кислород или монооксид углерода. Комплекс восстановленного цитохрома Р450 с СО имеет максимум поглощения 450 нм, что и явилось основанием для названия этих ферментов.

Цитохром Р450 - монооксигеназная система катализируют основную реакцию в которой один атом кислорода взаимодействует с субстратом (RH), а другой восстанавливается до Н20. В качестве восстановителя в реакции участвует НАДФН:

RH (субстрат) + 02 + НАДФН + H+ ^ ROH (продукт) + Н20 + НАДФ+

Механизм, благодаря которому цитохром Р450 получает электрон от НАДФИ, зависит от его внутриклеточной локализации.

Цитохром Р450 обнаруживается во всех организмах, начиная от бактерий. Полагают, что в процессе эволюции этот фермент появился для превращения (конверсии) инертных углеводородов из окружающей среды до продуктов, используемых с энергетической и пластической целью, либо для удаления токсичных гидроперекисей у примитивных организмов, использующих кислород в клеточном дыхании. В результате процессов дупликации, конверсии, мутации генов образовалось множество изоформ цитохрома Р450, осуществляющих окислительный, восстановительный метаболизм стероидов, жирных кислот, ретиноидов, желчных кислот, биогенных аминов, лейкотриенов, а также экзогенных соединений, в том числе различных лекарственных препаратов и токсикантов.

В настоящее время известно, что цитохромы Р450 млекопитающих представляют собой структурно и функционально различные изоферменты. Они кодируются суперсемейством генов. В 1987 году была разработана классификация Р450, основанная на дивергентной эволюции и гомологии нуклеотид/аминокислотных последовательностей. Суперсемейство было разделено на семейства, подсемейства и индивидуальные гены. В настоящее время описано 36 семейств генов Р450, из них 12 обнаружено у млекопитающих.

Независимо от структуры и хромосомной локализации, цитохромы P450 подразделяют на конститутивные и индуцибельные изоформы. Конститутивные изоформы Р450 постоянно продуцируются клеткой,

независимо от внешних условий. В отличие от конститутивных форм, экспрессия индуцибельных ферментов может вызываться химическими соединениями. Специфическая индукция отдельных форм Р450 - одно из важнейших свойств этих ферментов, приобретенных в процессе эволюции.

Одним из важнейших свойств компонентов монооксигеназной системы, в частности цитохрома Р450, является способность к индукции под действием внешнего стимула, в роли которого могут выступать ксенобиотики, различные стресс-факторы физической и биологической природы.

Индукция цитохромов Р450 синтетическими или природными соединениями зарегистрирована у млекопитающих, птиц, рыб, беспозвоночных, растениях, дрожжах и бактериях. Все это свидетельствует о биологической важности этого явления. Эффективными индукторами цитохрома Р450 являются макролидные антибиотики, синтетические стероиды, галогенированные по- лициклические углеводороды (ПАУ) и др.

Цитохромы Р450 катализируют следующие типы реакций: гидроксилирова- ние алифатического или ароматического атома углерода; окисление атома (S, N, I) или N-гидроксилирование; перенос окисленной группы; разрушение эфирной связи; дегидрогенирование и ряд других реакций.

Основные типы реакцийи микросомального окисления с участием цитохрома Р450 и НАДФН: Гидроксилирование ароматического атома углерода

-аминофемол

Гидроксилирование циклических предельных углеводородов или органических соединений по насыщенной С-Н связи (ациклическое):

Гидроксилирование гетероциклических углеводородов:

Oi

N F45C, НОДФН Н ПИРИДИН              З-ОКСИПИрИДИМ