2020-06-08
135
При связывании субстрата, его гидроксильная группа сближается с ионом Zn2+ и утрачивает протон, превращаясь в алкоголят. В отщеплении протона и стабилизации алкоголята участвует система водородных связей с Ser-48 и His-51.
Каталитический центр АДГ содержит ион Zn2+, который окружен четырьмя лигандами, расположенными в вершинах неправильного тетраэдра. Три из них принадлежат белку и образованы остатками Cys-46, Cys-174 и His-67. Четвертое координационное положение занимает кислород субстрата, а в его отсутствие - молекула воды (Рис. 8).
Гидроксильная группа остатка Ser-48 способна образовывать водородную связь с кислородом лиганда - воды или спирта. Спирт, гидрофобная цепь которого связана в гидрофобном канале фермента, ориентируется так, что его кислород устанавливает непосредственную связь с ионом Zn2+, вытесняя из четвертого координационного положения, находившуюся там молекулу воды (Рис. 8). Это приводит к отщеплению протона гидроксильной группы, а связь с Zn2+ образует алкоголят-анион спирта R-CH2O-:
Алкоголят-анион далее стабилизируется путем смещения электронной плотности от атома кислорода алкоголята к связи С-О, которая в конечном счете превращается в двойную, а гидрид-ион от атома углерода переносится в положение 4 никотинамидного ядра НАД+:
При обратной реакции, перенос гидрид-иона происходит от НАДН к углероду альдегидной группы, двойная связь которой оказывается поляризованной за счет влияния связанного с ферментом иона Zn2+ на атом кислорода. Такая поляризация усиливает частичный положительный заряд на атоме углерода карбонильной группы, что благоприятствует присоединению гидрид-иона.
- Микросомальное окисление
Данный тип окисления этанола протекает в микросомах клеток печени при участии цитохром Р450-зависимой микросомальной этанолокисляющей системы (МЭОС):
С2Н5ОН + НАДФН + Н+ + О2 CH3CHO + НАДФ+ + 2Н2О
МЭОС локализована в мембранах гладкого эндоплазматического ретикулума (ЭР) гепатоцитов.
Данная система обеспечивает у здоровых людей окисление порядка 10% поступившего в организм этанола. При злоупотреблении алкоголем, а также другими спиртами или же лекарственными препаратами типа барбитуратов, роль данной системы в метаболизме данных веществ существенно возрастает. Этот путь окисления этанола осуществляется с участием изофермента цитохрома Р450 - Р450 IIE1 (Cyp2E1). При хроническом алкоголизме, окисление этанола по данному пути ускоряется на 50-70%, за счет гипертрофии ЭР и индукции Р450 IIE1 (Cyp2E1). Побочными продуктами этой реакции являются активные формы кислорода (АФК), ответственные за окислительное повреждение клеточных структур.
Еще одним фактором, способствующим поражению гепатоцитов при хроническом злоупотреблении алкоголем, является употребление и пищей больших количеств полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК). Микросомы играют важную роль в метаболизма ПНЖК. При избытке ПНЖК в диете или при состояниях, характеризующихся высоким уровнем свободных жирных кислот (ЖК) в крови (ожирение, сахарный диабет II типа), повышается ДНК-связывающая активность микросомального пролиферативного α-рецептора (PPAR). Это индуцирует экспрессию генов микросомальных ферментов, Cyp4A1 и Cyp4A2, что приводит к еще более активной генерации АФК и окислительному повреждению клеточных структур. Кроме того, активируется ω-окисление длинноцепочечных ЖК, опосредованное Cyp4A, с образованием токсичных дикарбоновых кислот. Этанол также является субстратом для микросомальной каталазы.
- Окисление с помощью каталазы, тканевых оксидаз и пероксидаз
Данный механизм играет второстепенную роль в процессе окисления этанола. У здоровых людей он ответственен за окисление 2-3% экзогенного этанола. Окисление протекает согласно следующему уравнению:
С2Н5ОН + Н2О2 CH3CHO + 2Н2О
У людей, страдающих алкоголизмом роль этого механизма окисления этанола существенно возрастает.
Суммарно, пути окисления этанола можно представить следующей схемой:
