Метаболизм обезвреживания этанола

Биотрансформация этанола

Процесс биотрансформации этанола в основном происходит в печени, и имеет три этапа.
1. Этанол окисляется до ацетальдегида. Данная реакция развивается в клетках печени, при помощи специфического фермента, который называется алкогольдегидрогеназ. Этот процесс является обязательным для здоровья человека, так как он направлен на метаболизацию 70-80% попавшего в организм этанола. Примерно 5-10% этанола окисляется печенкой при помощи микросомальнойэтанолокисляющей системы, в аббревиатуре МЭОС, где также принимает участие цитохром Р-450. И около 15% этанола окисляется при участии каталазы, оксидазы и пероксидазы тканей, за пределами печени. У людей больных алкоголизмом, зачастую нарушено нормальное функционирование печени, поэтому возрастает вероятность окисления алкоголя именно последним путем.
2. Трансформация ацетальдегида при содействии ацетальдегиддегидрогеназы (АлДГ) в ацетат или попросту уксусную кислоту.
3. На последнем этапе биотрансформации этанола, происходит окисление ацетата при помощи ацетил-КоА, и расщепления его до состояния углекислого газа и воды.

Спиртовое брожение

Образование этилового спирта из глюкозы происходит в дрожжах и некоторых видах плесневых грибков. Суммарное уравнение реакции:

C₆H₅О₁₀ ® 2 CО₂ + 2 С₂Н₅ОН

До стадии образования пирувата реакции спиртового брожения совпадают с реакциями гликолиза, отличия заключаются только в дальнейшем превращении пировиноградной кислоты. Цель этих превращений – удалить пируват из клетки и окислить НАДН, который образовался в 6-й реакции.

Метаболизм поступающего этанола в организме происходит в печени двумя путями. Первый путь заключается в окислении спирта до уксусной кислоты, которая в виде ацетил‑S‑КоА поступает в ЦТК. Через этот путь проходит от 70% до 90% всего этанола. Оставшаяся часть окисляется в микросомах алкогольоксидазой. При регулярном поступлении этанола доля микросомального окисления возрастает, количество молекул алкогольоксидазы увеличивается.

Так как при обезвреживании этанола образуется большое количество НАДН, в клетках печени активируется реакция превращения пирувата в лактат. Это приводит к гипогликемии, так как пировиноградная кислота является субстратом глюконеогенеза. Свободное проникновение молочной кислоты в кровь обуславливает лактацидемию.

Если запасы гликогена в печени изначально невелики (голодание, недоедание, астеническое телосложение) или израсходованы (после физической работы), то при приеме алкоголя натощак гипогликемия наступает быстрее и может быть причиной потери сознания. К этому стоит добавить сильный диуретический эффект этанола, ведущий к быстрому обезвоживанию организма и снижению кровоснабжения головного мозга со всеми вытекающими последствиями.

Этанол является энергетически ценным соединением: при метаболизме 125 г этанола количество образующегося НАДН такое же, как при окислении 500 г глюкозы. При полноценном питании и частом потреблении этилового спирта, например, в виде пива, "этанольный" ацетил‑S‑КоА не столько сгорает в ЦТК, сколько используется для синтеза холестерина и нейтральных жиров, то есть происходит переход энергии этанола в запасную форму, что приводит к пивному ожирению и повышает риск атеросклероза.

Метаболизм обезвреживания этанола

Этанол может синтезироваться в организме человека или поступать вместе с пищей. Эндогенный этиловый спирт присутствует в крови в концентрации 0,0004 до 0,001 г/л. Источниками этанола являются:

Превращение глюкозы: глюкоза-Пируват-Ацетальдегид- Этанол; спиртовое брожение углеводов микрофлорой кишечника и дыхательных путей.

Источником экзогенного этанола для человека являются спиртные напитки и даже некоторые пищевые продукты (соки, кефир, хлеб). Метаболизм (окисление) этанола берет начало уже в слизистой оболочке рта и продолжается во многих органах, но главным образом в печени (до 70-95% окисляемого этанола).

Некоторые реакции окисления этанола и ацетальдегида показаны ниже. При малых и умеренных дозах этанол окисляется с участием NAD-зависимых ферментов (рис. 1).

 

Рисунок 1. Окисление этанола с участием NAD-зависимых дегидрогеназ.

 

Уксусная кислота превращается в ацетил-КоА, который является конечным продуктом метаболизма этанола. Ацетил-КоА окисляется в цитратном цикле до СО2, а при его избытке у больных, страдающих хроническим алкоголизмом, используется в печени для синтеза жирных кислот, жира и холестерина.холестерина. Около 10% экзогенного этанола выводится в неизменном виде с выдыхаемым воздухом, мочой, потом.

Этанол как амфифильное вещество увеличивает проницаемость гематоэнцефалического барьера для других веществ, проникает в мозг, нарушает структуру и функции мембран и изменяет метаболизм практически во всех органах. Ещё более выраженное токсическое действие оказывает продукт метаболизма этанола ацетальдегид.

Ацетальдегид может взаимодействовать с функциональными группами (NH2, SH, ОН) белков, ферментов, рецепторов, глутатиона, при этом нарушая их функции, что может вызывать рак полости рта, глотки и мочевых путей Ацетальдегид ингибирует NADH-дегидрогеназу и снижает способность гемоглобина переносить кислород, что приводит к нарушению энергетического обмена и синтеза АТФ. При хроническом алкоголизме ацетальдегид вступает в реакции с дофамином и серотонином, при этом образуются алкогольные опиоиды, реагирующие с опиатными рецепторами и являющиеся факторами развития алкогольной эйфории и влечения к алкоголю. Один из таких опиoидов выводится с мочой и служит клинико-биохимическим маркером систематического, постоянного употребления алкоголя.

При употреблении больших количеств этанола (для барбитуратов есть свой P450) индуцируется особая микросомальнаяэтанолокисляющая система (МЭОС), в которой главную роль играет цитохром Р450 II E Один из изоферментов цитохрома Р450. В этой ситуации окисление этанола происходит следующим образом:

C2H5OH+NADPH+H+O2->CH3CHO+NADP+2H2O

Далее ацетальдегид окисляется ацетальдегиддeгидрогеназой (кофермент FAD)

Кроме того, цитохром P450 II El ускоряет образование активных токсических) форм кислорода, стимулирующих перекисное окисление липидов и вызывают повреждения мембран многих органов.

Цитoxром P450 II Е, как и другие цитохромы P450, не обладает абсолютной специфичностью и может с меньшей скоростью катализировать реакции с другими веществами, в том числе лекарствами, вызывая их биотрансформацию. У лиц, страдающих алкоголизмом, этанол увеличивает активность «своего» цитохрома Р450 по отношению к этанолу путем индукции. И поэтому из-за относительной специфичности этого фермента биотрансформация лекарственных веществ протекает более активно и эффективность действия принимаемых препаратов снижается. В результате окисления этанола и ацетальдегилаалкогольдегидрогеназой и ацетальдегиддeгидроreназой, происходит повышение содержания NADH, который вызывает разнообразные метаболические эффекты лактоaцидоз, угнетение глюконeогенеза, гипогликемию, снижение активности ферментов цитратного цикла и нарушение энергетического обмена. Последствиями воздействия этанола и ацетальдегида являются нарушения обмена белков, липидов, углеводов, биогенных аминов, нейропептидов, а также заболевания внутренних органов (висцеральный алкоголизм) и поражения энергетического обмена.

Последствием воздействия этанола и ацетальдегида могут являться нарушения метаболизма белков, липидов, углеводов, биогенных аминов, нейропептидов, а также заболевания внутренних органов (висцеральный алкоголизм) и поражение нервной системы с формированием алкогольной зависимости и алкогольной толерантности к этанолу