<<
>>

ИНТЕГРАЦИЯ ФЕРМЕНТНЫХ И ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ

Ферментный и транспортный аппарат микроворсинки привлекает все большее внимание не только исследователей в области мембранного пищеварения, но и биофармацевтов. Объясняется это тем, что мембранное пищеварения обеспечивает особую интеграцию собственно пищеварительных и транспортных процессов.

Напомним, что под всасыванием понимается совокупность процессов, обеспечивающих переход веществ из полости тонкой кишки в жидкости внутренней среды (кровь и лимфу). Предполагается, что высокая эффективность пищеварительнотранспортного конвейера может быть достигнута на этапе передачи продуктов реакции с фермента на вход транспортной системы. Теоретически мыслимы два основных принципа передачи конечных продуктов гидролиза с фермента на вход транспортной системы: 1) образующиеся при гидролизе вещества после диссоциации комплекса фермент—субстрат попадают в водную фазу, откуда путем диффузии вторично поступают на ту же поверхность, где локализованы соответствующие переносчики; 2) вещества передаются или непосредственно с фермента на переносчик, или через промежуточную (адапторную) молекулу без выхода в водную фазу. Следует отметить, что высокая эффективность пищеварительно-транспортного конвейера лучше согласуется со вторым предположением.

Итак, мембранное пищеварение является основным механизмом промежуточных и заключительных стадий гидролиза. В связи с тем, что гидролиз завершается, а транспорт начинается на одной и той же поверхности, оба эти процесса максимально сближены в пространстве и во времени, что достигается также благодаря специальной организации пищеварительных и транспортных функций клеточной мембраны. Эта интегрированная система была названа пищеварительно-транспортным конвейером.

Поисками аналогичного конвейера заняты исследователи, работающие в различных областях системы ADME. В этом случае интеграция ферментных и транспортных систем лекарств может осуществляться, во-первых, при их наличии и, но вторых, при определенной синхронизации их действия.

Ранее (раздел 6.3.3.1.) нами дана характеристика белкам-пе- ргмосчикам, обеспечивающим передвижение лекарств. Имеются сведения и о том, что пищеварительная система содержит и ферменты, катализирующие различные реакции метаболизма лекарств (Глава 8). Следует отметить, что кишечник является вторым после печени, по значимости органом метаболизма лекарственных средств. В стенке кишечника осуществляются реакции первой и второй фаз метаболизма. Более того, уже доказанії значительная роль метаболических превращений лекарств в стенке кишечника в эффекте первичного прохождения (пресистемного метаболизма) таких препаратов как циклоспорин А, ннфедепин, мидазолам, верапамил [80].

Среди ферментов первой фазы метаболизма лекарств особое положение занимает суперсемейство цитохрома Р450 (CYP). Основная изоформа этого гемопротеина представлена CYP3A4, количество которого в тонком кишечнике составляет половину, находящегося в печени [81]. Установлена четкая зависимость содержания CYP3A4 от отделов кишечника. Наибольшее его количество содержится в двенадцатиперстной кишке, несколько ниже — в тощей и совсем незначительно — в подвздошной. Около 10—20 % печеночной активности CYP2D обнаружено в кишечнике. Представленные гемопротеины в стенке кишки являются менее индуцибильными, чем в печени.

В обзорной статье [43] суммированы многочисленные данные, свидетельствующие о синхронном действии в стенке кишечника CYP3A4 и P-gp. Высказаны предположения о том, что обе системы являются лимитирующей стадией проникновения соответствующих веществ через биологические мембраны. Они основаны на следующих фактах. Во-первых, многие лиганды P-gp одновременно являются субстратами CYP3A4.

Во-вторых, оба белка имеют более чем одно место связывания. В-третьих, экспрессия генов обоих белков в различных отделах кишечника — идентична. Таким способом достигается определенный круговорот субстратов, позволяющий более надежно их метаболизировать в стенке кишечника. Синхронность действия CYP3A4 и P-gp, несмотря на незначительное содержание гемопротеина, позволяет более полно извлекать из клетки транспортирующие лекарства.

Благодаря взаимодействию этих белков осуществляется эффект первичного прохождения лекарств и, как следствие, наблюдается нелинейный характер фармакокинетических показателей. Кроме того, они способны вступать во взаимодействие с рядом других субстратов и ингибиторами.

Вторая группа, взаимодействующих белков может быть представлена УДФ-глюкуронозилтрансферазой (UGT) и MRP. Физиологическая функция UGT — образование глюкуронидов эндогенных соединений и лекарств [82]. В тоже время MRP являются переносчиками глюкуронидов (раздел 6.3.2.1).

Еще одним источником ферментных систем, играющим определенную роль в сопряженных транспортных процессах может быть кишечная микрофлора [83, 84].

Различные микроорганизмы составляют микрофлору пищеварительного тракта человека и животных. В основном это — анаэробные формы: энтеробактерии, энтерококки, стрептококки, стафилококки, дрожжи, молочные бактерии, бактероиды, бифидобактерии и клостридии. Распределение микроорганизмов в различных участках желудочно-кишечного тракта неодинаково. В желудке микрофлора ограничена благодаря действию желудочного сока. Немногочисленна она и в тонких кишках. Особенно богата и разнообразна флора в толстых кишках. Однако локализация микроорганизмов вдоль пищеварительного тракта варьирует у различных видов животных и человека (табл. 6.2).

У человека и кролика незначительное количество микроорганизмов встречается в желудке и проксимальном отделе тонкого кишечника. Основное количество микрофлоры у человека

Таблица 6.2

Количество микроорганизмов (lg организмов на I г сырой массы) в желудочно-кишечном тракте человека и различных видов животных

bgcolor=white>8—9
Участок тракта Человек Кролики Морские

свинки

Крысы Мыши
Желудок 0—5 0-6 5-6 7—9 7—9
Тонкий кишечник: проксимальная часть 0—5 0—5 5-6 7—8 7—9
дистальная часть 6—7 6—7 6—7 7—8 7—8
Толстый кишечник 7—10 8—9 8—9 8—9
Прямая кишка 10—11 9—10 9—10 9—10 9—10

и кроликов находится в толстом кишечнике и прямой кишке, в то время как у крыс, мышей и морских свинок она равномерно распределена вдоль всего желудочно-кишечного тракта.

В кишечнике животных ксенобиотики претерпевают метаболические превращения, которые катализируются ферментами микроорганизмов. На основании химической природы их можно классифицировать как реакции гидролиза, восстановления, синтеза и др.

Из всех систем организма, метаболизирующих лекарства, наиболее сложная и малоизученная связь между ферментами микрофлоры кишечника и слизистой. В кишечном тракте практически нет стерильных участков, и число микроорганизмов увеличивается от тонкого кишечника к прямой кишке. Между отдельными участками пищеварительного тракта имеются и качественные отличия, а некоторые штаммы микроорганизмов живут в слизистом слое.

Исследования, проведенные на крысах, выращенных в стерильных условиях, показали, что микроорганизмы кишечника играют существенную роль в регуляции процессов метаболизма в кишечнике. Активность щелочной фосфатазы, АТФазы и мальтазы в тонком кишечнике этих животных почти в два раза выше, чем у обычных крыс. Скорость глюкуронидной конъюгации в двенадцатиперстной кишке у первых животных также намного больше, чем у вторых. Объясняется это конкуренцией между УДФ-глюкуронозилтрансферазами слизистой и Р-глюкуронида- зой микроорганизмов. Микрофлора кишечника заметно не влияет на скорость и направление метаболизма в печени и легких, поскольку активность ферментов названных тканей одинакова у обычных крыс и животных, выращенных в стерильных условиях.

В целом же для кишечной микрофлоры главные пути трансформации ксенобиотиков — гидролиз и восстановление, в то время как для тканевых ферментов — гидроксилирование и синтез. Такое разделение химических процессов, обезвреживающих организм от чужеродных соединений, повышает возможность конкуренции разнообразных ферментов за субстрат. Несмотря на существенные различия в метаболизме ксенобиотиков, осуществляемых микрофлорой кишечника и тканевыми ферментами, многие вещества могут служить субстратами для тех и других ферментативных систем. Тем не менее, в последнее время установлено, что ферменты микрофлоры катализируют только для них характерные реакции. Примером может служить расщепление цикламата до циклогексиламина, дегидроксилирова- ние гомопротокатеховой кислоты, гидроксилирования фенилаланина и др.

К ферментно-транспортному конвеєру могут быть отнесены и молибден-зависимые оксигеназы (ксантиноксидаза и альдеги- доксидаза), а также переносящие белки NT, использующие одни и те же вещества в качестве субстратов и лигандов.

6.6.

<< | >>
Источник: Головенко М. Я.. Фізико-хімічна фармакологія: Монографія. — Одеса: Астропринт,2004. —720 с.. 2004

Еще по теме ИНТЕГРАЦИЯ ФЕРМЕНТНЫХ И ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ:

  1. Транспортные системы
  2. ТРАНСПОРТНЫЕ СИСТЕМ ОРГАНИЧЕСКИХ АНИОНОВ (ОАТ)
  3. ТРАНСПОРТНЫЕ СИСТЕМЫ ОРГАНИЧЕСКИХ КАТИОНОВ (ОСТ)
  4. ТРАНСПОРТНЫЕ СИСТЕМЫ МЕМБРАН КАНАЛЬЦЕВЫХ КЛЕТОК
  5. ЛИЦО, НАХОДИВШЕЕСЯ В ТРЕХКОЛЕСНОМ МОТОРНОМ ТРАНСПОРТНОМ СРЕДСТВЕ И ПОСТРАДАВШЕЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ ТРАНСПОРТНОГО НЕСЧАСТНОГО СЛУЧАЯ (V30-V39)
  6. ФЕРМЕНТНЫЕ СВОЙСТВА МИОГЛОБИНА И ГЕМОГЛОБИНА
  7. Многообразие различных физиологических регуляций и их интеграции
  8. ДРУГИЕ И НЕУТОЧНЕННЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ НЕСЧАСТНЫЕ СЛУЧАИ (V98-V99)
  9. ТРАНСПОРТНЫЕ НЕСЧАСТНЫЕ СЛУЧАИ (V01-V99)
  10. Глава 9. Транспортная травма
  11. КЛАССИФИКАЦИЯ И ИНСТРУКЦИИ ПО КОДИРОВАНИЮ ТРАНСПОРТНЫХ НЕСЧАСТНЫХ СЛУЧАЕВ
  12. СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ТРАНСПОРТНЫХ БЕЛКОВ
  13. ВЕЛОСИПЕДИСТ, ПОСТРАДАВШИЙ В РЕЗУЛЬТАТЕ ТРАНСПОРТНОГО НЕСЧАСТНОГО СЛУЧАЯ (V10-V19)
  14. ПЕШЕХОД, ПОСТРАДАВШИЙ В РЕЗУЛЬТАТЕ ТРАНСПОРТНОГО НЕСЧАСТНОГО СЛУЧАЯ (V01-V09)
  15. МОТОЦИКЛИСТ, ПОСТРАДАВШИЙ В РЕЗУЛЬТАТЕ ТРАНСПОРТНОГО НЕСЧАСТНОГО СЛУЧАЯ (V20-V29)
  16. 13.2. Основные вопросы, решаемые судебно-медицинской экспертизой при водно-транспортной травме