第二节 肝的生物转化功能
在人整个生命过程中经常有某些外来异物(如毒物、药物、致癌物)进入体内,代谢过程中体内也不断产生一些生物活性物质及代谢物(激素、胺类等)。这些外来及内生物质大部分在肝内进行代谢转化。在肝内有关酶的催化下,一方面使上述物质的极性或水溶性增加,有利于从尿或胆汁排出,同时也改变了它们的毒性或药理作用。通常将这些物质在体内(主要是肝细胞微粒体内)的代谢转变过程称为生物转化作用(biotransformation)。
现已证明:肝、肾、胃肠道、肺、神经、皮肤及胎盘等组织都存在一些使毒物、药物及激素等进行生物转化的酶系,但以肝为最重要,其生物转化功能最强。
随着工业化和科学技术的发展,人们与各种化学物质接触的机会越来越多,常用的化学物质有63000种以上。对于人体来说,这些化学物质有的可能是药物,有的可能是对人体有害的毒物,有的可能是能诱发细胞癌变的致癌物。阐明这些物质在肝内生物转化的规律,对于保障人类的健康是很有意义的。
一、生物转化的反应类型
通常将生物转化反应分为两相反应。第一相反应包括氧化、还原、水解反应,第二相反应即结合反应。每一相反应又各自包括多种不同的反应,分别在不同的部位中进行(表10-1)。
表10-1 生物转化反应的一般类型
反应类型 |
反应性质 |
细胞内酶的主要定位 | |||||||||||||||||||||||
羟化反应 |
微粒体 | ||||||||||||||||||||||||
第 |
脱烷基反应 |
微粒体 | |||||||||||||||||||||||
环氧化反应 |
微粒体 | ||||||||||||||||||||||||
表10-2 与生物转化有关的几种氧化酶类
存在于微粒体中的以细胞色素P450为重要成分的加单氧酶系具有十分重要的生理意义。在该系统所催化的反应中,由于氧分子中的一个氧原子掺入到底物中,而另一个氧原子使NADPH氧化生成水,即一种氧分子发挥了两种功能,故又称混合功能氧化酶,从底物的角度来看,只掺入一个原子的氧,故称加单氧酶。 应当指出:依赖细胞色素P450的电子传递系统存在于各种生物膜系统中。在高等动物组织中有微粒体型及线粒体内膜型两大类。微粒体型又包括单一电子传递系统和复合电子传递系统,后者中既有NADPH参与,又有NADP参与。线粒体内膜型则有铁氧还原蛋白、NADPH及细胞色素P450参加。多样的细胞色素P450系统催化外来异物的羟化和脱烷基反应,还参与类固醇激素的生物合成、灭活胆汁酸的生物合成及维生素D3的羟化反应等。许多毒物、药物或致癌物经过混合功能氧化酶的催化而产生各种羟化反应产物。现将微粒体混合功能氧化酶催化的氧化反应类型列于表10-3。 表10-3 微粒体混合功能氧化酶催化的氧化反应类型 ⒉还原作用肝细胞中生物转化的还原反应主要有偶氮还原酶和硝基还原酶所催化的两类反应。硝基还原酶存在于肝、肾、肺等细胞微粒体中,是FAD型还原酶,可使对-硝基苯甲酸、硝基苯、氯霉素等的-NO2还原成-NH2,反应在厌氧条件下进行,由NADH供氢。偶氮还原酶存在于肝细胞微粒体中,由NADPH供氢,中间经氢偶氮复合物最后生成胺,反应可在有氧条件下进行,此酶属P450酶类。 ⒊水解作用如某些酯类(普鲁卡因)、酰胺类(异丙异菸肼)及糖苷类化合物(洋地黄毒苷)可分别在酯酶、酰胺酶、糖苷酶等水解酶的作用下被水解。这类酶在体内分布广泛,种类繁多,肝外组织也含有这些酶类。 (二)第二相反应 有机毒物或药物,特别是具有极性基团的物质,不论是否经过氧化、还原及水解反应,大多要与体内其他化合物或基团相结合,从而遮盖了药物或毒物分子中的某些功能基团,使它们的生物活性、分子大小以及溶解度等发生改变,这就是生物转化中的结合反应。结合反应往往属于耗能反应,它在保护有机体不受外来异物毒害、维持内环境稳定方面具有重要意义。结合反应可在肝细胞的微粒体、胞液和线粒体内进行。不同形式的结合反应由肝内特异的酶系所催化。常见的结合反应有葡萄糖醛酸结合、硫酸结合、乙酰基结合、甘氨酰基结合、甲基结合、谷胱甘肽结合及水化等。但其中以葡萄糖醛酸结合最为重要。(表10-4)。 表10-4 结合反应的主要类型
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