+ H - DiFar

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