Окисление

В ЭПР функционируют НАДФ•Н- и НАД•Н-зависимые дыхательные цепи. В НАДФ•Н-зависимой

системе терминальным переносчиком электронов является цитохром Р- 450 — мембраносвязанный

липофильный фермент группы многоцелевых монооксигеназ2, гемопротеин, состоящий из белка и

системы порфирина с трехвалентным железом. буква Р в названии происходит от слова пигмент,

число 450 означает, что восстановленный, связанный с окисью углерода цитохром максимально

поглощает свет с длиной волны 450 нм.

Цитохром Р- 450 глубоко погружен в липидный бислой мембраны ЭПР и функционирует

совместно с НАДФ•Н-зависимой цитохром Р- 450-редуктазой (коферменты —

флавинадениндинуклеотид и флавинаденин-мононуклеотид). Соотношение количества молекул

цитохрома Р- 450 и редуктазы составляет 10:1. Активный центр этих ферментов ориентирован на

цитоплазматическую поверхность ЭПР. Цикл окисления лекарственных средств при участии

цитохрома Р- 450 состоит из следующих реакций (рис. 1):

· окисленный цитохром Р- 450 присоединяет лекарственное средство;

· бинарный комплекс цитохром — лекарство восстанавливается цитохром Р- 450-редуктазой,

используя электрон НАДФ•Н;

· восстановленный комплекс цитохром Р- 450 — лекарство связывается с молекулярным

(триплетным) кислородом;

· происходит активация кислорода электроном НАДФ•Н (триплетный кислород становится

синглетным);

· на финальном этапе один атом кислорода включается в молекулу окисляемого лекарственного

средства, второй — включается в молекулу воды;

2 Монооксигеназы включают кислород в окисляемые субстраты

· цитохром Р- 450 регенерирует в исходную окисленную форму.

НАД•Н-зависимая электрон-транспортная цепь включает цитохром b5, НАД•Н-цитохром b 5-

редуктазу и стероид-КоА-десатуразу. Гемсодержащий фермент цитохром b5 представляет собой

двухдоменный белок. Глобулярный цитозольный домен связывается с редуктазой, короткая

спирализованная гидрофобная цепь погружена в мембрану ЭПР. Электроны от НАД•Н переносятся

редуктазой на окисленное железо цитохрома bs. Стероил-Ко А -десатураза катализирует образование

двойных связей в жирных кислотах.

Суперсемейство цитохромов Р- 450 поражает своими почти неограниченными метаболическими

возможностями. Оно включает более 1000 клонированных вариантов, способных катализировать

около 60 типов энзиматических реакций с тысячами потенциальных субстратов. В клетках человека

обнаружено 17 семейств цитохрома Р- 450, разделенных на 39 подсемейств. Изоферменты

обозначаются следующим образом: первая цифра обозначает семейство, затем латинская буква

указывает на подсемейство, последняя цифра соответствует конкретному изоферменту. В молекулах

изоферментов одного семейства идентичны более 40 % аминокислот, в молекулах одного

подсемейства — более 55 %.

Метод фенотипирования позволяет установить субстратную специфичность изоферментов

цитохрома Р- 450 по соотношению концентраций неизмененного вещества и его метаболитов в крови.

Методом генотипирования с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР) изоферменты

идентифицируют по их генам, так как каждый изофермент кодируется одним из 53 генов,

локализованных в разных локусах хромосом. Большинство реакций катализируют изоферменты

цитохрома Р-450 семейств 1, 2 и 3 (рис. 2, табл. 7).

Реакция окисления ксенобиотиков при участии цитохрома Р-450 расщепляется с образованием

свободных радикалов кислорода и токсических промежуточных продуктов (эпоксиды, N-, S-окиси,

альдегиды). свободные радикалы и активные интермедиаты, инициируя перекисное окисление

мембранных липидов, вызывают некроз клеток, появление неоантигенов, тератогенный,

эмбриотоксический эффекты, мутации, канцерогенез и ускорение старения. По этой причине не

существует абсолютно безвредных ксенобиотиков.

Рис. 1. Механизм окисления лекарственных

средств при участии цитохрома Р-450 Рис. 2. Изоферменты цитохрома Р-450

Таблица 7. Содержание изоферментов цитохрома Р-450 в печени человека, их вклад в окисление

лекарственных средств, локализация в хромосомах, индукторы и ингибиторы

Изофер

Менты