Bioquímica hepática

(VII) Metabolismo hepático de xenobióticos. Las reacciones hepáticas de detoxificación

Prof. J.V. Castell

Al ingerir alimentos, absorbemos muchos compuestos que no tienen valor nutritivo para nuestro organismo...

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INGREDIENTES: Harina de trigo, Agua, Aceite Vegetal, Levadura, Azúcar, Sal, Suero Lácteo, Emulgentes (E(E-471 y EE-481), Conservantes (E(E-281 y E 202), Vinagre y Estabilizador (E412). (E

INGREDIENTES: FLAN:AZUCAR, FECULA, ESTABILIZANTES Y ESPESANTES (E E-410 EE-407), 407 SAL, VAINILLA Y COLORANTES ARTIFICIALES AUTORIZADOS (E(E-102 EE-110). CARAMELO LIQUIDO: GLUCOSA LIQUIDA, AZUCAR Y CONSERVANTE (E(E-211)

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Algunos de los compuestos ingeridos, podrían llegar a ser tóxicos si el organismo no los eliminase y se acumulasen en él... Lo mismo cabe decir de compuestos endógenos y exógenos administrados con fines terapéuticos...

Algunos de los compuestos ingeridos, podrían llegar a ser tóxicos si el organismo no los eliminase y se acumulasen en él...

ENDOBIOTICOS TOXICOS ATOXICOS

XENOBIOTICOS

TERAPEUTICOS

NUTRIENTES

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Biotransformación…por qué RESPIRACIÓ RESPIRACIÓN Volátiles

LipoLipo-soluble… soluble…?

XENOBIOTICOS BIOTRANSFORMACION

Hidro-soluble ORINA

HECES SUDOR

Cómo se biotransforman los xenobióticos...

FASE I

XENOBIOTICOS

ELIMINACIÓN

FASE II

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El metabolismo de xenobióticos por el hígado... Xenobió Xenobiótico (RH) Fase I

ROH

Fase II

R-O-Conj

Finalidad: Finalidad: aumentar la polaridad de las molé moléculas, introduciendo nuevos grupos funcionales

Finalidad: Finalidad: aumentar su solubilidad en agua, inactivació inactivación de su actividad bioló biológica

Eliminació Eliminación por la sangre / bilis

Reacció Reacción de Fase I: I reacciones en las que se introducen nuevos grupos funcionales en la molécula aumentando su polaridad y reactividad

Reacció Reacción de Fase II: II Conjugación con moléculas endógenas de la célula, por ej. ácido glucorónico, aumentando notablemente su solubilidad

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Biotransformació Biotransformación de xenobió xenobióticos

Fase I

•Hidroxilación •Epoxidación •Desalquilación •Desaminación •S- y N-oxidación

Fase II

no sti e t In Piel

Hígado

Pulmones Riñón

•Glucuronidación •Glucosidación •Sulfatación •Metilación •Acetilación •Conjug. con GSH •Conjug. con aminoácidos Vías de eliminación de los metabolitos Metabolitos

Eliminació Eliminación (detoxificación)

• Canalículo biliar • Sinusoide

Retí Retículo endoplá endoplásmico

Fármaco

Por qué enzimas…? 3. Enzimas microsomales extrahepá extrahepáticos (P450, FMN monooxigenasas

1. Enzimas hepá hepáticos microsomales (P450, FMN monooxigenasas)

2. Enzimas hepá hepáticos nono-microsomales: ¾Alcohol/ aldehí aldehído deshidrogenasa hidrolasas, reductasas (Fase (Fase I) I) ¾Acetil transferasas, sulfato transferasas, GSH transferasas, glucoronil transferasas (Fase (Fase II) II)

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Reacciones de biotransformación de Fase I

P450 monooxigenasas

Peroxidasas Deshidrogenasas NADPH reductasas Esterasas

FMN oxigenasas

Tipos de reacciones catalizadas por el citocromo P450

Hidroxilación aromática

Hidroxilación alifática

N-Dealquilación

O-Dealquilación Deaminación N-Oxidación Sulfoxidación

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El citocromo P450 ” Hemoproteína. Absorbancia a 450 nm (forma Fe++) ” Una cadena de 35-45 KDa y grupo prostético heme ” Asociado a otros componentes en la membrana del retículo endoplásmico ” Actividad “monooxigenasa” ” Baja especificidad de substrato

Hemoproteínas implicadas en reacciones de oxidación ” Oxigenasas O2  R + O2 → RO OH + H2 O + D  RH + O2 +DH2 → R-O

Dioxigenasas Monooxigenasas

” Oxidasas  RH2 + O2 → R + H2O2 (2 θ )  2 RH2 + O2 → 2 R + H2O (4 θ )

” Peroxidasas  ROOH +2DH2 → R-OH + 2 DH + H2O

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Estequiometría de la actividad “monooxigenasa” del Citocromo P450

RH + NADPH + H+ + O2 → R-OH + NADP+ + H2O

Origen de los electrones en la reacciones de oxidación catalizadas por P450 dadores de θ

O2

NAD(P)H

Xenobiótico (reducido)

P450 Reductasa

P450

FADH FMNH

Redoxina Fe/S

Xenobiótico (oxidado) oxidado)

H2O

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Reacciones catalizadas por el citocromo P450

O2

dadores de θ NAD(P)H

Xenobiótico (reducido)

P450 Reductasa

P450

FADH FMNH

Xenobiótico (oxididado) oxididado)

H2O

Redoxina Fe/S

RH + NADPH + H+ + O2 → R-OH + NADP+ + H2O

OH

Producto

H

Substrato Fe3+

s OH

Substrato

P450

n

Fe3+

Fe3+

Substrato

H

P450

P450

e-

r H

Substrato

Mecanismo de la catálisis por el citocromo P450

3+O) (Fe (FeO)

P450 P450

CitP450 Reductasa

o

Substrato

Fe2+

H

P450

H2O H

q H+

Substrato Fe2+OOH

Substrato

H+

e-

P450

H

O2

Fe2+ O2 P450

p

Cit-b5

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Componentes del sistema P450 Citoplasma NADPH

e-

H2O

O2

Citocromo P450 reductasa FMN

e-

Fe2+/Fe3+

FAD

Citocromo b5

P450

R

Retículo endoplásmico

R-OH

Citoplasma

Nomenclatura del P450 ” Superfamilia de genes constituida por familias y subfamilias FAMILIA: FAMILIA: homologí homología del 40% aa

CYP 1 A 2

NUMERO del gen

SUBFAMILIA: SUBFAMILIA: homologí homología del 5555-60 % aa

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Isoenzimas del Citocromo P450 Familias 1

2

3

5

7

3A3 3A4 3A5 4A9 4B1 4F2 4F3 3A7 4A11

Subfamilias 1A1

4

1B1

1A2

8

11

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19

21

24

27

21A2 11A1

11B1 11B2

2A6 2B6 2C8 2D6 2E1 2F1 2A7 2C9 2C10 2C18 2C19

Abundancia relativa y variabilidad de los CYPs implicados en el metabolismo humanos de fármacos y xenobióticos CYP 1A2 1B1 2A6 2B6 2C 2D6 2E1 3A4

Abundancia

Grado de variabilidad

(% total)

~ 13 6g), cabe la posibilidad de que el fármaco de oxide (3) por el CYP2E1, formándose el intermedio reactivo N-Acetil-p-benzoquinona imina • Este intermedio, más reactivo y tóxico es conjugado con GSH y posteriormente eliminado como un derivado del ácido mercaptúrico • En el caso de una sobredosis mayor (>10g), y dado que la capacidad de producción y conjugación con GSH es limitada, el intermedio reactivo puede reaccionar con grupos SH de proteínas críticas, modificándolas (inactivándolas) y formando aductos covalentes • Ello lleva a una necrosis del hepatocito que se manifiesta como una insuficiencia hepática fatal • La administración de precursores de GSH (N-acetilcisteína) previene la toxicidad

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