Связывание токсикантов белками крови. 

Плазма крови животных содержит около 80 г/л белка. Основная масса представлена альбуминами (35 - 55 г/л), выполняющими, главным образом, транспортные функции. К числу других групп относятся белки

свертывающей системы крови, иммуноглобулины, белки системы комплемента, ингибиторы протеолиза, липо- и гликопротеины. Взаимодействие этих белков с токсикантами приводит к понижению концентрации свободно циркулирующих в плазме веществ, вследствие чего понижается фракция токсиканта, способного к диффузии в ткани. Липофильные вещества, взаимодействуют в основном с липопротеинами. Водорастворимые токсиканты прежде всего связываются с альбуминами и кислыми а1-гликопротеидами. Концентрация последних в плазме крови составляет около 0,9 г/л.

Альбумины плазмы крови хорошо растворяются в воде. Их молекулярная масса - около 66000 дальтон. Они состоят из 585 остатков аминокислот. Третичная структура альбуминов фиксируется 17 дисульфидными связями. При рН=7,35 эти белки находятся в форме анионов. Большинство попавших в кровь веществ фиксируются на альбуминах, не зависимо от того являются они нейтральными, кислыми или основными соединениями.

Выделяют 6 основных центров связывания ксенобиотиков на молекуле альбумина. Различные центры отличаются друг от друга неодинаковым сродством к веществам с различными значениями константы диссоциации (рКа), механизмами взаимодействия с ксенобиотиками, различной кривой насыщения связи, числом на молекуле белка, величинами константы диссоциации комплекса белок-ксенобиотик.

Физиологическая функция альбуминов состоит в связывании свободных жирных кислот и билирубина, циркулирующих в крови.

Кислые а1-гликопротеиды состоят из одной полипептидной цепи и остатка углевода. Молекулярная масса белков - около 41000. Полисахарид-ный фрагмент молекулы составляет около 38% ее

массы. Гликопротеиды связывают, прежде всего, молекулы, обладающие свойствами слабых оснований. Из-за невысокой концентрации этих белков в плазме процесс связывания ими химических веществ быстро насыщается.

Липопротеиды прежде всего связывают жирорастворимые вещества. Основной центр связывания - липидный фрагмент молекулы.

Кроме указанных, в плазме крови содержатся специфические транспортные белки, активно связывающие некоторые токсиканты (церулоплазмин, металотионеины и т.д.).

Связь различных веществ, в том числе и токсических с белками - спонтанно протекающая реакция, не требующая затрат энергии и зависящая только от их строения.

В основе процесса, как правило, лежит установление гидрофобных, реже ионных и водородных, связей между участниками взаимодействия. Установлено, что с увеличением молекулярной массы ксенобиотика, длины алкильных радикалов в его молекуле вероятность связывания его белками возрастает. Включение в молекулу галогенов делает связь вещество-белок более прочной. Влияние различных заместителей возрастает в ряду: Cllt;Brlt;J. Наличие N-ацильных радикалов в молекуле также упрочивает связь. Галогениро- ванные углеводороды прочно связываются с альбуминами, но еще прочнее с липопротеинами. Липофильные ФОС связываются и с альбуминами и с липо- протеинами.

Связывание с белками - один из важных факторов, определяющих особенности токсикокинетики некоторых металлов. Ключевую роль здесь играют низкомолекулярные, содержащие SH-группы металлосвязывающие белки металлотионеины, усиленно синтезируемые в ответ на поступление целого ряда металлов (Cd, Zn и т.д.) в организм. Эти белки активно соединяются с металлами, формируя ковалентную связь, и при острых воздействиях снижают их токсичность.

Печень и почки - органы, в которых синтез металлосвязывающих белков (металлотионеинов) проходит с наивысшей скоростью. Именно в этих органах первоначально накапливается и большая часть металла, поступившего в организм. При длительном поступлении в организм (это хорошо изучено на примере кадмия) комплекс металл-белок появляется в крови. Источником циркулирующего в крови комплекса является печень. Накопление связанного кадмия в почках в большом количестве приводит к развитию нефропатии. Комплекс Cd-белок при введении экспериментальным животным вызывает некроз клеток эпителия проксимального отдела почечных канальцев. Вероятно, в этих структурах происходит захват циркулирующего в крови комплекса Cd-белок. Для того, чтобы развились явления нефропатии концентрация комплекса Cd-специфический белок в сыворотке крови должна стать достаточно высокой.

Если в растворе белка находится несколько химических соединений, между ними могут возникнуть конкурентные отношения за образование связи с белками. Эта закономерность прослеживается, например, при одновременном введении в организм сульфаниламидных препаратов и фенобарбитала. При увеличении концентрации барбитурата (с 0,85 мм до 3,25 мм) количество сульфаниламида, связавшегося с альбумином плазмы крови человека уменьшается. Подобные отношения отмечаются между веществами как близкого, так и совершенно разного строения, вместе с тем не являются обязательными для всех соединений. Более того, в ряде случаев выявляется усиление связи веществ с белками в присутствии других соединений. Так, гало- тан повышает способность альбумина связывать самые различные химические вещества, вероятно модифицируя его конформацию.

Известна способность веществ к взаимному вытеснению из связей с белками. Это особенно характерно для слабых кислот, например таких лекарственных препаратов, как фенилбутазон, сульфинпиразон и т.д.

соединения в плазме крови возрастает. Это явление определяется следующими факторами: относительным сродством вещества и его конкурента к белкам плазмы крови с одной стороны, и тканям - с другой; объемами, в которых распределяются вещества; скоростью разрушения комплекса токсикант-белок.

Если объем распределения вещества невелик и при этом в плазме крови обнаруживается его высокая концентрация в сравнении с тканями, то вытеснение из связи с белками крови заметно повлияет на содержание соединения в тканях. Для веществ с большим объемом распределения вытеснение практически не скажется на характере распределения в организме.

При попадании в кровь нескольких биологически активных веществ, конкурирующих за один и тот же участок связывания на белках плазмы крови, возможна существенная модификация их токсичности и продолжительности действия. Так, при введении экспериментальным животным фенилбу- тазона или его производных, на фоне предварительного введения переносимой дозы антикоагулянта кумарина, отмечается вытеснение последних из связи с белками плазмы крови, что приводит к гибели животных.

Введение в организм конкурентов связывания может привести к высвобождению соединения не только из комплекса с белками плазмы, но и тканей.