Метаболические изменения как первая стадия выведения лекарственных веществ, синергизм и антагонизм

препарата (см. разд. 3.7 — о сульфаниламидных препаратах, разд. 9.9 — о изониазиде). Однако большинство аминов конъю­гируют с глюкуроновой или серной кислотой. Так, парацета­мол (3.5), применяемый при головной боли, в организме ча­стично превращается в глюкуронид (3.6) и частично — в эфир серной кислоты (3.7).

Глюкурониды аминов и фенолов легко гидролизуются в ки­шечнике и мочевом пузыре ^-глюкуронидазами. Образование глюкуронидов может в определенной степени замкнуть цикл превращений. Так, орто-аминофенолы, являющиеся канцеро­генными соединениями, обезвреживаются печенью, превращаясь в соответствующие глюкурониды. Однако если активность ^-глюкуронидазы в тканях мочевого пузыря достаточно высока, то орто-аминофенол регенерирует и соответственно возраста­ет вероятность малигнизации [Boyland, Wallace, Williams, 1955].

Лекарственные вещества с более выраженными липофильны­ми свойствами, чем описанные выше соединения, всасываются в почечных канальцах. Если бы они подвергались метаболиче­ской деструкции, то после однократного введения оставались бы в организме в течение многих недель. Обычно эти вещества аккумулируются в печени в особой мембранной органелле — эндоплазматическом ретикулуме (ЭР), которая содержит мно­жество разнообразных обезвреживающих ферментов, химически изменяющих лекарственные вещества, превращая их в более гидрофильные соединения. Такие метаболиты выделяются либо в неизмененном виде, либо в конъюгированной форме (если в них была введена окси-, карбокси- или первичная аминогруп­па).

Из этого примера видно, что процессы метаболической дегра­дации протекают не только в ЭР, хотя он обладает в этом от­ношении наиболее разнообразными функциями. ЭР можно выделить из печени с помощью дифференциального центрифу­гирования гомогенатов печени. В процессе очистки он расщеп­ляется на небольшие сферические образования (микросомы), но не утрачивает своей ферментативной активности. Многочис­ленные ферменты, связанные с микросомами, способны осуще­ствлять реакции окисления, восстановления, гидролиза и, по меньшей мере, один синтез [Fouts, 1962; Gillette, Mitchell, 1975].

Axelrod (1955) показал, что в организме кролика фенамин (9.44) распадается с образованием метилбензилкетона и аммиа­ка, а в ЭР печени присутствует целый набор ферментов, ответ­ственных за превращение химических веществ в более гидро­фильные (а значит, и более легко элиминирующиеся) соедине­ния. Эти превращения химических веществ происходят в основ­ном в ЭР, и только в присутствии NADPH и молекулярного кислорода.

Несколько позже были найдены и другие примеры микро- сомного метаболизма [Brodie, Gillette, LaDu, 1958] и было ус­тановлено, что именно микросомные ферменты регулируют ско­рость выведения химических веществ из организма [Quinn, Axelrod, Brodie, 1958]. Большинство этих ферментных реакций нуждается для своего осуществления в специальном цитохроме, названном Р-450 (по длине волны главного максимума погло­щения) [Omura et al., 1965]. В настоящее время известно, что Р-450 представляет собой набор ферментов (по мнению неко­торых авторов, их не менее восьми), которые можно разделить электрофоретически. Их особенность — индуцибельность различ­ными химическими веществами: фенобарбиталом, 2-нафтофла- воном, цианопрегненолоном и изосафролом [Guengerich et al., 1982; Ryan et al., 1982].

Цитохром P-448, в норме ответственный за биосинтез сте­роидов, индуцируется некоторыми потенциально канцерогенны­ми веществами: 2-ацетамидофлуореном, 3-метилхолантреном и табачным дымом. В цитохроме Р-448 есть сайт, избирательно связывающийся со стерически затрудненными фрагментами молекул, недоступными для Р-450. Он превращает потенциаль­но канцерогенные соединения (например, бензо[а]пирен и 1,2,5,6-дибензоантрацен) в мощные канцерогены (разд. 13.5). В злокачественных клетках цитохрома Р-448 больше, чем цито­хрома Р-450 [Ioannides, Lum, Parke, 1983]. Подробнее о Р-450 см. Schenkman, Kupfer (1982).

Ниже приведены типичные окислительные реакции, проте­кающие с участием микросомных ферментов (в каждом процес­се участвует по крайней мере один фермент):

1) С-гидроксилирование алифатических соединений (RCH₃—► ~^RCH₂OH), обычными субстратами служат боковые цепи барбитуратов;

2) С-гидроксилирование ароматических соединений, например превращение ацетанилида в пара-оксиацетанилид. Ароматиче­ская гидроксилаза детоксицирует некоторые углеводороды, окис­ляя их в фенолы, однако в других случаях образуются канце­рогенные эпоксиды;

3) N-окисление (R₃N--- >R₃NO), подходящими субстратами слу­

жат и алифатические, и ароматические третичные амины;

4) S-окисление (R₂S---- >R₂SO), например, окисление амина­

зина;

5) О- и N-дезалкилирование (ROC₂H₅------ >ROH + CH₃—СНО),

хорошо известным субстратом служит фенацетин;

6) N-дезалкилирование (RNH-CH₃— ->-R-NH₂+H—СНО), на­пример, превращение метиланилина в анилин;

7) дезаминирование (R—CH(NH₂)—СНз--Ч?СОСНз + НН₃), например, метаболическое превращение боковых цепей фена­мина.

В ЭР могут, кроме того, протекать и такие процессы, как дехлорирование хлорсодержащих углеводородов. Этот процесс может быть как окислительным — образование кетонов, так и восстановительным — например, превращение четыреххлористо­го углерода в высокотоксичный свободный радикал СН₂" [Sal­mon, Jones, Mackrodt, 1981].

Многие галогенсодержащие углеводороды, алифатические и ароматические, в печени образуют связи с —SH группами глу­татиона, при этом высвобождается галогенводород. Такой конъюгат бромбензола (3.8), например, превращается в S-фе- нилцистеин (3.9), выводящийся из организма в неизмененном виде или ацетилирующийся с образованием «фенилмеркаптуро- вой кислоты» (3.10). Этот процесс может идти не только в ЭР, но и в цитозоле и митохондриях [Hirom, Millburn, 1981].

Brodie (1956) убедительно показал, что в функции фермен­тов ЭР входит разложение токсичных веществ, в норме попада­ющих в организм с пищей или образующихся в результате жизнедеятельности бактерий в кишечнике. Возможно, что эти ферменты, кроме того, участвуют в метаболизме стероидов, в ча­

стности в реакции гидроксилирования эстрадиола, тестостерона, прогестерона и кортикостероидов [Conney et al., 1968]. Они не обнаруживают строгой специфичности в отношении субстрата и поэтому способны воздействовать на многие лекарственные вещества. В этом состоит отличие NADP-зависимых ферментов от NAD-зависимых ферментов, играющих столь важную роль в промежуточном обмене. Более того, ферменты ЭР не оказы­вают действия ни на нормальные первичные субстраты, ни на промежуточные продукты их метаболизма из-за неспособ­ности двух последних групп гидрофильных веществ проникать в ЭР.

Среди возможных избирательных ингибиторов ЭР можно назвать 6-аминохризем, подавляющий N-деметилирующий фер­мент, но повышающий активность гидроксилаз и О-деметили- рующего фермента [Russo et al., 1976]. Ферменты метаболизма лекарственных веществ сосредоточены преимущественно (но не полностью) в ЭР печени. Чужеродные вещества, попадающие в дыхательные пути, претерпевают аналогичные превращения в ЭР легких [Matsubara, Nakamura, Tochino, 1975].

Устойчивость лекарственного вещества к действию фермен­тов ЭР можно повысить введением группы, ухудшающей его способность быть субстратом. Так, введение в положение 17 эс­традиола этинильной группы (—С=СН) удлиняет время его контрацептивного действия от минуты до одного дня.

Метаболические изменения чужеродных веществ часто назы­вают детоксикацией, однако в некоторых случаях ферменты ЭР, атакуя молекулы этих веществ, могут вызывать увеличение их токсичности (разд. 3.6).

Обзор по микросомному окислению и восстановлению см. Gillette и сотр. (1969) и Gillette, Mitchell (1975) *.

В качестве источника ферментов ЭР в различных экспери­ментах чаще, всего используют печень крыс. Доказано, что у человека и крыс эти ферменты качественно схожи, но функцио­нируют с различными скоростями [Kuntzman et al. 1966]. Предполагают, что значительная разница величин эффек­тивной дозы для человека и лабораторных животных обусловле­на различиями скоростей деструктивных реакций, а не чувст­вительностью соответствующих органов-мишеней. Из этого следует, что данный фармакологический эффект должен реали­зоваться у всех млекопитающих при одном и том же уровне лекарственного вещества в крови, хотя дозы, необходимые для достижения этого уровня, у разных видов значительно разли-

¹ О микросомном окислении и его роли в метаболизме ксенобиотиков см. также Арчаков А. Н. Микросомальное окисление. — М., 1975, 327 с.; Головен­ко Н. Я- Механизмы реакций метаболизма ксенобиотиков в биологических мембранах. — Киев, 1981, 219 с. — Примеч. ред.

Таблица 3.4. Сходство и различие в действии миорелаксанта изопротана (3.11) (внутрибрюшинное введение 0,2 г/кг) в опытах на разных видах животных

чаются [Brodie, 1964].

В рамки этой гипотетической схемы, безусловно, не уклады­ваются случаи (возможно, редкие), когда у двух разных видов основной метаболический путь оказывается неодинаковым. Так, например, у мышей 6-пропилтиопурин (3.13) гидролизуется с образованием 6-меркаптопурина (3.14) и поэтому обладает для них выраженным канцеростатическим действием. В организме человека происходит двукратное окисление 6-пропилпурина без гидролиза, и образующийся в результате продукт (3.12) некан- цербгенен [Elion et al., 1963].

Видовые различия в действии лекарственных веществ связа­ны также с особенностями реакций конъюгации у разных жи­вотных. Например, фенилуксусная кислота у человека и шим­панзе (только) конъюгирует с глутамином, у большинства дру­гих млекопитающих — с глицином и глюкуроновыми кислотами, а у кур — с орнитином [Williams, 1959]. Основной путь метабо­лизма фенамина у крысы — парагидроксилирование, а у челове­ка, обезъяны и морской свинки — дезаминирование [Dring, Smith, Williams, 1970].

К числу превращений лекарственных веществ, осуществляю­щихся в цитозоле печени (а не в ЭР), относятся: окисление циклогексана в бензол, спиртов — в альдегиды: окисление и вос­становление альдегидов, а также конъюгация желчных кислот (и арил-, и арилоксиуксусных) с таурином (2-аминоэтансульфо- новой кислотой), частично осуществляющаяся в организме со­бак [Caldwell, 1982].

110

Хотя печень безусловно основной метаболизирующий орган, метаболическая деградация лекарственных веществ происходит во всем организме. Например, в кровяном русле присутствуют неспецифические эстеразы, быстро гидролизирующие эфиры почти всех классов, а наряду с ними — несколько менее актив­ная неспецифическая амидаза. Множество ферментов метабо­лизма в стенках кишечника и в почках. Инактиватор катехола­минов, катехол-О-метилтрансфераза (К.ОМТ), найден во многих тканях; в нервно-мышечных волокнах обнаружен фермент, гид­ролизующий АХ {разд. 2.5).

Как правило, в результате метаболических изменений моле­кула лекарственного вещества становится более гидрофильной, однако в некоторых редких случаях гидрофильность вещества в процессе метаболизма уменьшается. Так, если для снижения содержания липидов в крови применяют лекарственные веще­ства типа 4-