речовини , Що надійшли в організм з їжею, а також лікарські та інші сполуки під впливом ферментів піддаються різним перетворенням. Процес перетворення надійшли в організм речовин називається метаболізмом , Або біотрансформацією, а речовини , Що утворюються при цих перетвореннях, називаються метаболітами .
білки , жири , вуглеводи , гормони , вітаміни і деякі інші речовини , Що надійшли в організм , Є властивими організму . Вони служать джерелом енергії або є структурними елементами для створення клітин , тканин і т. д. Властиві організму речовини піддаються метаболізму за допомогою специфічних ферментних систем, що забезпечують життя тканин і діяльність організму .
Крім властивих організму речовин в нього можуть надходити лікарські препарати, харчові добавки , Хімічні засоби захисту рослин, предмети побутової хімії і багато інших речовини , Які не властиві організму . Вони не забезпечують енергією всі нужденні в ній форми життєдіяльності і не перетворюються в компоненти клітин і тканин . У певних умовах ці речовини можуть порушувати нормальні процеси метаболізму білків , жирів та інших властивих організму з'єднань, викликати отруєння і навіть смерть. такі речовини називаються чужорідними, або ксенобіотиками. Нижче зупинимося тільки на описі метаболізму чужорідних сполук.
переважна кількість метаболітів є менш токсичним, ніж чужорідні речовини , З яких вони утворилися. метаболіти легко виводяться з організму . Тому метаболізм лікарських речовин і особливо отрут є одним із шляхів детоксікаціі.- У зв'язку з цим вивчення метаболізму представляє великий інтерес для фармакологів, токсикологів, клініцистів і фахівців ряду інших галузей науки.
Інтерес хіміків-токсикологів до вивчення метаболізму отруйних речовин пояснюється рядом причин. деякі лікарські речовини і отрути швидко метаболізуються в організмі і можуть бути виявлені тільки у вигляді метаболітів .
Фізичні та хімічні властивості більшості метаболітів
відрізняються від властивостей чужорідних сполук, з яких вони утворилися. Тому методи виділення чужорідних сполук з біологічного матеріалу, що застосовуються в хіміко-токсикологічному аналізі, у багатьох випадках не придатні для виділення метаболітів . Не маючи відповідними методами виділення метаболітів з біологічного матеріалу в ході аналізу об'єктів біологічного походження на наявність отрут, хіміки-токсикологи частково або повністю можуть втратити метаболіти .
Через часткової або повної втрати метаболітів в ході хіміко-токсикологічного аналізу висновок хіміків-експертів про наявність та кількість отрути в відповідних органах або біологічних рідинах не можуть відображати істинного змісту шуканого речовини , Що надійшов в досліджувані об'єкти.
Для більш повного уявлення про кількість отрути, що викликав отруєння , При хіміко-токсикологічному аналізі необхідно виробляти ідентифікацію і кількісне визначення не тільки отруйної речовини , Але і його метаболітів . Однак методи виявлення і кількісного визначення багатьох метаболітів ще не розроблені або розроблені недостатньо.
До теперішнього часу досягнуто певних успіхів в області вивчення метаболізму рядулікарських речовин і отрут. Однак метаболізм цих речовин ще не вивчений або вивчений недостатньо. У літературі є суперечливі дані про метаболітах окремих отрут. Більшість результатів експериментальних досліджень, присвячених вивченню метаболізму чужорідних сполук, приведено в малодоступних джерелах літератури. Є обмежена кількість монографій російською мовою, присвячених метаболізму чужорідних сполук.
методам аналізу метаболітів присвячена книга Ж. Хірца, яка представляє великий інтерес для хіміків-аналітиків і судових хіміків, які вивчають методи дослідження отрут і їх метаболітів . Однак ця книга не може бути керівництвом для фахівців зазначених областей знань. У ній наведена зведення методик аналізу метаболітів без докладного опису основних етапів їх дослідження.
З огляду на велике значення методів аналізу метаболітів для визначення отрут, які можуть викликати отруєння , Розробка зазначених методів має теоретичне і практичне значення. Однак рішення зазначеного завдання пов'язане з деякими труднощами.
Основне утруднення при дослідженні метаболітів полягає в тому, що вони знаходяться в біологічному матеріалі в малих кількостях, для аналізу яких потрібні спеціальні методи. Тому з об'єктів біологічного походження, що містять різні за хімічним складом і властивостями речовини ( білки , Продукти їх розкладання і ін.), Важко виділити метаболіти кількісно. для виділення метаболітів з біологічного матеріалу необхідно застосовувати методи, пов'язані з проведенням ряду складних, а іноді і трудомістких операцій, при виконанні яких може губитися певну кількість цих речовин .
кількість метаболітів , Що виділяються з біологічного матеріалу за допомогою відповідних методів, в ряді випадків є недостатнім для визначення елементного складу, функціональних груп , Хімічної будови, фізичних і хімічних властивостей виділених речовин .
метаболіти , Виділені з біологічного матеріалу, необхідно піддавати дослідженню за допомогою відповідних реакцій і методів. Результати цих досліджень необхідно порівнювати з результатами досліджень свідомо відомих сполук. Такі сполуки в більшості випадків відсутні в хімічних лабораторіях. Їх потрібно отримувати синтетичним шляхом. синтез передбачуваних метаболітів , Як правило, є досить складним. Тому питання дослідження метаболітів іноді повинні вирішуватися спільно хіміками-аналітиками і хіміками-синтетики.
Незважаючи на труднощі, що виникають при вивченні метаболізму , В цій області вже отримані певні результати, що дозволяють встановити склад і будова багатьох метаболітів і вивести деякі загальні закономірності процесів біотрансформації.
метаболізм чужорідних сполук (лікарських препаратів, отрут і ін.) в організмі людей і тварин відбувається під впливом ферментних систем. Більшість з отрут Метабо-лізується в печінки , В якій продукується значне число ферментів . ці ферменти локалізуються в мітохондріях , Микросомах, лизосомах клітин печінки . метаболіти , Що утворюються в печінки , Надходять в жовч , Потім в кишки і виводяться з калом або надходять в нирки і виділяються з сечею . метаболізм чужорідних сполук частково відбувається в нирках, легенях, травному каналі, шкірі та ін.
багато ферменти , Під впливом яких відбувається метаболізм чужорідних сполук, притаманні організму . Вони каталізують перетворення близьких за хімічною природою речовин . Однак деякі ферменти , Необхідні для перетворення чужорідних речовин , Відсутні в організмі , Але утворюються в'процессе метаболізму . У цих випадках чужорідні сполуки індукують утворення ферментів , Які каталізують їх метаболізм , Такі ферменти називаються індукованими.
В процесі метаболізму під впливом ферментів чужорідні сполуки піддаються ряду перетворень, в результаті яких утворюються метаболіти . В молекулах метаболітів містяться певні функціональні групи , Від наявності яких залежить полярність і розчинність цих речовин . Як правило, метаболіти є більш полярними, ніж чужорідні речовини , З яких вони утворилися. Зі збільшенням полярності метаболітів зростає їх розчинність в воді . Ця обставина призводить до збільшення можливості виділення метаболітів з організму через нирки з сечею .
За невеликим винятком метаболіти є менш токсичними, ніж чужорідні сполуки, з яких вони утворилися. Таким чином, метаболізм є одним із шляхів дезактівірованія (дезінтоксикації) чужорідних сполук в організмі .
Однак в ряді випадків метаболіти можуть бути більш токсичними, ніж чужорідні сполуки, з яких вони утворилися. Відомо що гексаметилентетрамин не володіє антибактеріальною активністю , а його метаболіт - формальдегід - проявляє зазначену активність і є токсичним. метиловий спирт має значно меншу токсичність , ніж формальдегід , який є метаболитом цього спирту . при метаболізмі кодеїну може утворюватися морфін , Більш токсичний, ніж кодеїн . хлоралгідрат проявляє снодійну дію тільки після перетворення його в більш токсичний метаболіт - тріхлоретанол. метаболітом фенацетина є парацетамол , Який має більш виражений фармакологічна дія на організм , ніж фенацетин . прикладів освіти метаболітів токсичніших, ніж чужорідні сполуки, можна навести ще багато.
Більш токсичними, ніж вихідні речовини , Є продукти летального синтезу. При летальному синтезі з простіших чужорідних сполук в організмі утворюються більш складні з'єднання, що володіють токсичною дією. Це можна показати на такому прикладі: нетоксична фторуксусная кислота F-СН 2 -СООН в організмі піддається синтезу, в результаті якого утворюється фторлімонная кислота
на метаболізм чужорідних сполук впливають різні чинники. метаболізм одних і тих же чужорідних сполук в організмі людей може протікати не так, як в організмі деяких тварин. зміни метаболізму чужорідних речовин можуть залежати від віку, статі, харчування, різних захворювань, стресових станів, наявності інших чужорідних сполук в організмі і деяких інших чинників.
метаболізм ряду чужорідних сполук відбувається в дві фази. У першій фазі під впливом ферментних систем чужорідні сполуки перетворюються в їх метаболіти . У другій фазі метаболіти і деякі чужорідні сполуки з певними речовинами , Що знаходяться в організмі , Утворюють кон'югати.
У першій фазі метаболізму під впливом ферментних систем чужорідні сполуки можуть піддаватися окислення , відновленню , гідролізу , дезамінуванню , Дезалкілірова-нию, десульфірування і іншим перетворенням.
ЗМІСТ
ПОПЕРЕДНЯ | НАСТУПНА
