L’essere umano può essere esposto a differenti classi chimiche:
– Agenti chimici industriali [79%]
– Fitofarmaci (insetticidi, erbicidi, fungicidi, fumiganti, biocidi) [5%]
– Additivi alimentari (antiossidanti, conservanti, aromatizzanti,
coloranti, edulcoranti) [4%]
– Farmaci [7%]
– Cosmetici (prodotti igienici per la casa) [2%]
– Sostanze presenti nell’ambiente (metalli, idrocarburi policiclici) [3%]
Tratto gastro-intestinale
Polmoni
Cute e
annessi
Stomaco
Sangue
Fluidi
extracellulari
Intestino
Polmoni
Fegato
Reni
Bile
Feci
Urine
Aria
espirata
Ossa
Grasso
Tessuti
molli
• Ampia estensione superficiale (c.a. 2 m2)
• Fattori:
differenza in base agli gli annessi cutanei,
spessore strato corneo (sua idratazione),
grado di vascolarizzazione,
abrasioni, ferite, infiammazioni.
• Assorbimento avviene per diffusione passiva.
• Favorite sostanze gassose o in soluzione lipofile e non polari.
• Sfavorite sostanze solide.
• Elevata superficie di scambio (100 m2).
• Ricca vascolarizzazione.
• Struttura appiattita dell’epitelio respiratorio (10 µM).
• Favorite sostanze gassose o aerosol.
• Fattori: dimensioni aerosol, solubilità in acqua.
• Fattori influenzanti assorbimento polmonare:
- pressione parziale,
- solubilità (coefficiente di ripartizione sangue-aria).
• Il sistema respiratorio può essere la via di assorbimento dei tossici,
tossicologia per inalazione, e/o la sede in cui si manifestano gli
effetti tossici, tossicologia del tratto respiratorio.
• Bocca, esofago: scarso assorbimento.
• Stomaco: assorbimento di sostanze acide e neutre (pH acido).
• Intestino: assorbimento di sostanze basiche e neutre (pH 7-8).
Fattori influenzanti:
- peristalsi intestinale,
- flora batterica.
• L’azione delle sostanze tossiche
è intimamente legata alla loro
trasformazione metabolica.
– Detossificazione:
modificazione chimica che
promuove l’eliminazione della
sostanza e riduce la sua
tossicità.
– Tossificazione (attivazione):
trasformazione di una
sostanza non tossica in una
tossica.
Sostanze lipofile o
scarsamente solubili in
acqua, xenobiotici
ancora non
metabolizzati.
Citocromo P-450
Prodotto più solubile in acqua e reattivo, ad es.:
epossido,
prodotto con gruppo OH, SH o idrossilammino…
Enzimi dotati di bassa specificità.
Enzimi microsomiali (reticolo endoplasmatico liscio)
e citosolici (mitocondri e citoplasma).
Ossidasi a funzione mista
Ossidasi a funzione mista
Ossidasi/deidrogenasi
Co-ossidazioni
Cit. P-450
FMO flavino mono ossidasi
Vari
PHS prostaglandina H sintetasi
microsomiale
microsomiale
citosoliche/non microsomiale
citosoliche/non microsomiale
Riduttasi
Riduttasi
Idrolasi
Cit. P-450
Vari
Vari
microsomiale
citosoliche/flora batterica
citosoliche/non microsomiale
• Ossidasi.
• Il sito attivo contiene un
gruppo eme.
CH2
CH3
CH2
H3C
N
N
FeII
N
N
CH3
H3C
COOH
COOH
• Nomenclatura:
• CYP450s sono una superfamiglia
di enzimi codificati nell’uomo da
CYP 3 A 4
c.a 60 geni, appartenenti a 18
famiglie suddivisi in 43
famiglia genica
sottofamiglie.
sottofamiglia
gene
È un’ossidasi a funzione mista, perché della molecola di O2
attivata un atomo viene ridotto ad H2O ed un atomo viene viene
inserito nel substrato ossidandolo.
XH + O2 + NAD(P)H + H+ XOH + NAD(P)+ + H2O
Citocromo P450 reduttasi (flavoproteina) e citocromo P450
Prodotto
SOH
G
NADPH
F
A. Legame del substrato
B. Riduzione Fe3+
C. Legame di O2
Substrato
SH
E
A
D. Formazione del complesso
Fe3+-O2- (più stabile)
E. Seconda riduzione
F. “Cleavage” di O2
B
D
C
G. Formazione e rilascio del
prodotto
• Monossidazioni
• Ox alifatica
Cyt-P450
tricloroetilene
H
OH
O
O2
H
H
Cyt-P450
benzene
OH
OH
PHS
del midollo
OH
idrochinone
O
radicale reattivo
fenolo
Epossido
idrolasi
Cyt P-450
Cyt P-450
PHS
O
NH
C
O
CH3
NH
O
C
CH3
NH
C
CH3
CH3CHO
O
CH2CH3
O
fenacetina
H3C
CHCH3
OH
paracetamolo
OH
H
HOH2C
N
CH3
H3C
N
H3C
N
O
CH3
N
N
CH3
H3C
N
O
N
O
CH3
N
CH3
N
HCHO
CH3
piramidone
S
CH3
S
N
N
CH2OH
N
N
SH
N
N
HCHO
N
N
H
S-metiltiopurina
N
N
H
N
tiopurina
N
H
Dealogenazione riduttiva
+H-X-
deidroalogenazione
Dealogenazione ossidativa
desulfurazione
ossidativa
In tessuti poveri di Cit. P-450 (rene, cervello, polmone, piastrine).
Accoppia la riduzione di perossidi e di lipidoperossidi all’ossidazione di
xenobiotici.
Complesso con due attività catalitiche: cicloossigenasi e perossidasi.
Ammine aromatiche,
fenoli, idrochinoni,
idrocarburi policiclici…
Si possono
generare
metaboliti reattivi
• Enzima citosolico, contenente zinco, presente nel fegato, ma
anche nel rene, polmone e mucosa gastrica.
CH3CH2OH
etanolo
ADH
NAD+
O
CH3 C
H
acetaldeide
O
CH3 C
OH
acido acetico
Entra nel ciclo di Krebs e si
trasforma in CO2 ed H2O.
Ox
Red
O
R
R'
• Sono realizzate da enzimi reduttasi
endogene (fegato, reni) e/o da
microorganismi della flora batterica
intestinale.
• Avvengono a carico di gruppi funzionali quali esteri, ammidi,
esteri organofosforici.
• Arilesterasi, carbossilesterasi, colinesterasi, epossido idrolasi,
amidasi (peptidasi).
• Sono reazioni di coniugazione.
• Avvengono su xenobiotici, xenobiotici attivati (fase I) o sostanze
endogene.
O
Carbossile:
C
OH
Idrossile:
Xenobiotico,
spesso proveniente
da reazioni di fase I
OH
Alogeno: F, Cl, Br, I
Epossido:
Ammino:
Agente
endogeno
coniugante
O
NH2
Gruppi funzionali che
reagiscono con
l’agente coniugante
Prodotto di
coniugazione
• maggiore polarità
• maggiore solubilità in acqua
• più facilmente eliminato
UDP-glucuronidiltrnsferasi si trova vicino al citocromo P-450 nella
membrana del reticolo endoplasmatico.
Acido uridin-5’-difosfato-α-D-glucuronico
Escreto direttamente (raro)
GSH
Acido glutammico-cisteina-glicina
Glutatione-S-transferasi
abbondante nel fegato, a
livello citoplasmatico
acetilazione
Perdita di acido glutammico e
glicina
Prodotto di coniugazione con la
cisteina
Acido mercapturico
Bioattivazione dell’1,2-dibromoetano
via coniugazione con il glutatione
• Richiede il consumo di molta energia.
• Produce un prodotto ionico e quindi facilmente eliminabile con le urine.
• Avviene su alcoli, fenoli, arilammine.
3’-fosfoadenosina-5’-fosfosolfato
-
-SO42-
• Avviene preferenzialmente su ammine aromatiche.
• Produce un prodotto non solubile in acqua ed in genere meno tossico.
acetiltransferasi
O
H2N
SO2 NHR
sulfamidico
H3C
C
HN
SO2 NHR
• Gli aa che coniugano gli xenobiotici sono:
• Esempi:
• Avviene su ammine, N di eterocicli, fenoli, gruppi SH.
H
H
S-adenosil-metionina
nicotina
H
H
