2020-06-08
111
Всасывание этанола начинается в ротовой полости и пищеводе. Примерно 20% этанола всасывается в желудке и 80% - в двенадцатиперстной кишке. Из крови этанол путем пассивной диффузии быстро проникает во все органы и ткани, преимущественно концентрируясь в ткани головного мозга, где его концентрация всегда превышает содержание в крови, а также в секрете простаты, в яичках, сперме.
Этанол может выводится в неизменном виде легкими, почками, молочными и потовыми железами, с калом, а также подвергается биотрансформации в организме. Метаболизм этанола осуществляется на 90% в печени и включает три механизма:
- Окисление под действием алкогольдегидрогеназы (АДГ)
АДГ метаболизирует примерно 12 г этанола за 1 ч. Окисление этанола под действием АДГ с образованием уксусного альдегида (ацетальдегида) осуществляется в цитозоле гепатоцитов. Коферментом реакции является НАД+:
С2Н5ОН + НАД+ CH3CHO + НАДН + Н+
Этот путь окисления этанола играет ключевую роль у здоровых людей. Следует отметить, что этанол обладает высокой калорийностью. При окислении в организме 100 г этанола выделяется 710 ккал (2970,64 кДж) энергии. Однако, большое количество НАДН, образующееся при окислении этанола, подавляет работу ЦТК, в результате чего активируются другие пути использования ацетил-СоА, направленные на синтез холестерола, жирных кислот и кетоновых тел. Реакция, катализируемая АДГ обратима и является скорость-лимитирующей реакцией окисления этанола.
Алкогольдегидрогеназа катализирует перенос гидрид-иона (Н-) от группы СН2ОН первичных спиртов различной структуры на никотинамидную часть кофермента НАД+:
Этот же фермент способен катализировать и обратную реакцию - восстановление альдегида до спирта.
Существуют три изоформы АДГ, различающиеся по строению протомеров, локализации и активности: АДГ1, АДГ2 и АДГ3. Для европейцев характерно преобладание изоформ АДГ1 и АДГ3. У некоторых восточных народов преобладает изоформа АДГ2, характеризующаяся высокой активностью, что может быть причиной их повышенной чувствительности к алкоголю. АДГ печени состоит из двух одинаковых субъединиц, каждая из которых построена из одной полипептидной цепи, содержащей 374 аминокислотных остатка и образует 2 домена. Каталитический домен, в котором локализованы все компоненты активного центра фермента, в том числе и остатки, связывающие ион Zn2+, участвующий в катализе, объединяет N-концевой (остатки 1-175) и С-концевой (остатки 319-374) фрагменты полипептидной цепи. Кофермент(нуклеотид)связывающий домен, сформирован центральным фрагментом (остатки 176-318). По вторичной и третичной структуре, он очень сходен с нуклеотидсвязывающими доменами других НАД-зависимых дегидрогеназ. Считается, что характерная пространственная структура нуклеотидсвязывающего домена возникла на очень ранних этапах эволюции и многократно использовалась как готовый функциональный модуль, который мог объединяться с соответствующими каталитическими центрами, образуя различные НАД-содержащие ферменты.
Контакт между субъединицами определяется преимущественно взаимодействием нуклеотидсвязывающих доменов, которые образуют "ядро" димера. При этом, β-складчатый лист одной субъединицы "стыкуется" с такой же структурой другой субъединицы, образуя протяженный β-складчатый слой. Это взаимодействие дополняется развитой сетью гидрофобных контактов, в которых участвуют порядка 30 аминокислотных остатков, что затрудняет диссоциацию димера даже в 8 М мочевине.
Аденозиндифосфатрибозный фрагмент НАД+ создает множество нековалентных контактов с ферментом. Остаток аденина располагается в гидрофобном кармане, 2ʹ-ОН группа аденозина образует водородную связь с карбоксильной группой Asp-223, пирофосфатная группа образует электростатическую связь с остатком гуанидина Arg-47, принадлежащего каталитическому домену. "Концевой" (т.е. ближайший к никотинамиду) остаток рибозы образует водородные связи с карбонильными группами Gly-293 и Ile-269. Множественность нековалентных связей обеспечивает точное размещение кофермента в активном центре алкогольдегидрогеназы.
Зона связывания субстрата располагается в глубоком "кармане" канала между каталитическим и нуклеотидсвязывающим доменами одной из субъединиц, однако, в нее входят отдельные аминокислотные остатки и второй субъединицы. Этот канал "выстлан" гидрофобными боковыми радикалами, что позволяет установить гидрофобные контакты с R-радикалом спирта. Важно отметить, что формирование этого канала завершается после связывания НАД+ и вызванного этим изменения конформации фермента. АДГ печени может связывать различные спирты - от этанола до производных бензилового спирта (С6Н5СН2ОН), ω-оксикислот и даже стероидных спиртов. Наиболее важным условием является содержание гидрофобного фрагмента в структуре. Например, в связывании бензилового спирта принимают участие остатки Leu-116 и Leu-57, а также Phe-93 и Val-294. Сорбируясь, субстрат выталкивает из зоны связывания несколько молекул воды и в определенной мере стягивает прилегающую часть фермента в более компактную структуру. Это весьма небольшое изменение конформации, как полагают, играет существенную роль в катализе.
