Токсикација

Токсикација или токсификација је конверзија хемијског једињења у токсичнију форму у живим организмими или у супстратима као што су земљиште или вода. Конверзија може да буде узрокована ензиматским метаболизмом у организмима, као и абиотичким хемијским реакцијама. Док је родитељски лек обично мање активан, родитељски лек и његов метаболит заједно могу да буду хемијски активни и да узрокују токсичност, доводићи до мутагенезе, тератогенезе, и карциногенезе.^[1]^[2] Различите класе ензима, као што су П450-монооксигеназе, епоксидне хидролазе, или ацетилтрансферазе могу да катализују процес у ћелији, углавном у јетри.^[2]

Родитељске нетоксичне хемикалије се генерално називају протоксинима. Док је токсикација генерално непожељна, у појединим случајевима она је неопходна за ради ин виво конверзије пролека у метаболит са жељеним фармаколошким или токсиколошким активностима. Кодеин је пример пролека, који се метаболизује у телу до опијата познатог као морфин.

Токсикација ензиматским метаболизмом

ЦYП450 ензими

Ензим ЦYП3А4, иy ЦYП3А потфамилије, доприноси хепатотоксичности током метаболизма.

Фаза I метаболизма лекова су биоактивациони путеви, који су катализовани ЦYП450 ензимима, и потенцијално може доћи до продукције токсичних метаболита и ћелијског оштећења. Необично висок ниво активности ЦYП450 ензима може да доведе до промена у метаболизму лека и конверзије лека у његове токсичније форме. Међу ЦYП450 ензимима фазе I, потфамилије ЦYП2Д6 и ЦYП3А су одговорне за хепатотоксичност током метаболизма лека знатног броја различитих лекова, као што су флуклоксацилин, триолеандомицин, и троглитазон.^[3] Хепатотоксичност се испољава као токсичност лека у јетри.

Парацетамол (ацетаминофен, АПАП) се конвертује у хепатотоксични метаболит НАПQИ путем система цитохром П450 оксидазе, углавном посредством потфамилије ЦYП2Е1. Хепатички редукован глутатион (ГСХ) може да брзо детоксикује НАПQИ, ако се АПАП узима у одговарајућим количинама. У случају предозирања, залихе ГСХ нису довољне за НАПQИ детоксикацију, те долази до акутних повреда јетре.^[4]

Друге оксидоредуктазе

Оксидоредуктазе су ензими који катализују реакције којима се преносе електрони. Сам метанол је токсичан услед његових својствава депресије централног нервног система, али он додатно може да буде конвертован у формалдехид помоћу алкохолне дехидрогеназе и затим да буде претворен у мрављу киселину посредством алдехидне дехидрогеназе, што су знатно токсичније супстанце. Мравља киселина и формалдехид могу да узрокују озбиљну ацидозу, оштећења оптичког нерва, и друге компликације опасне по живот.^[5]

Етилен гликол (обични антифриз) може да буде конвертован у токсичну гликолну киселину, глиоскилну киселину и оксалну киселину посредством алдехидне дехидрогеназе, лактатне дехидрогеназе (ЛДХ) и гликолатне оксидазе у организмима сисара.^[5]^[6] Акумулација крајњег продукта метаболизма етилен гликола, калцијум оксалата, може да узрокује поремећаје рада бубрега и да доведе до озбиљнијих последица.^[5]

Други примери

Други примери токсикације ензиматским метаболизмом су:

Конверзија секундарних амина у желуцу у карциногене нитрозамине преко ${\ce {NO}}$ пута.^[7]
Претварање никотина у карциногени ННК (4-(метилнитрозамино)- 1-(3-пиридил)-1-бутанон) у плућима.^[8]
Бензо[а]пирен у карциногени бензо[а]пирен диол епоксид (БП-7,8-дихидродиол-9,10-епоксид)
Хипоглицин А у високо токсични МЦПА-КоА

Токсикација абиотичким хемијским реакцијама

Повећана токсичност исто тако може да буде узрокована абиотичким хемијским реакцима. Неживи елементи утичу на абиотичке хемијске реакције. Антропогени трагови једињења могу потентијално да буду токсични за организме у акватичном систему.^[9]

Арсенска контаминација пијаће воде може да буде хемијски токсична. Унос и метаболизам арсена може да доведе до оштећења у телу. Кад се органски арсен конвертује у токсичнији неоргански арсен, он узрокује карциногенезу, цитотоксичност (токсичност за ћелије) и генотоксичност (узрокује мутације гена).^[10]

Види још

Детоксикација

Референце

^ Pirmohamed, Dr Munir; Kitteringham, Neil R.; Park, B. Kevin (26. 10. 2012). . „The Role of Active Metabolites in Drug Toxicity”. Drug Safety (на језику: енглески). 11 (2): 114—144. ISSN 0114-5916. doi:10.2165/00002018-199411020-00006.
^ ^а ^б Meyer, Urs A. (1. 10. 1996). . „Overview of enzymes of drug metabolism”. Journal of Pharmacokinetics and Biopharmaceutics (на језику: енглески). 24 (5): 449—459. ISSN 0090-466X. doi:10.1007/BF02353473.
^ Andrade, Raúl J; Robles, Mercedes; Ulzurrun, Eugenia; Lucena, M Isabel. . „Drug-induced liver injury: insights from genetic studies”. Pharmacogenomics. 10 (9): 1467—1487. doi:10.2217/pgs.09.111.
^ Michaut, Anaïs; Moreau, Caroline; Robin, Marie-Anne; Fromenty, Bernard (1. 8. 2014). . „Acetaminophen-induced liver injury in obesity and nonalcoholic fatty liver disease”. Liver International (на језику: енглески). 34 (7): е171—е179. ISSN 1478-3231. doi:10.1111/liv.12514.
^ ^а ^б ^в Kruse, James A. (2012). . „Methanol and Ethylene Glycol Intoxication”. Critical Care Clinics. 28 (4): 661—711. PMID 22998995. doi:10.1016/j.ccc.2012.07.002.
^ Wayne Wingfield; Marc Raffe (29. 9. 2002). The Veterinary ICU Book. Teton NewMedia. стр. 1042—. ISBN 978-1-893441-13-2.
^ d’Ischia, Marco; Napolitano, Alessandra; Manini, Paola; Panzella, Lucia (30. 9. 2011). . „Secondary Targets of Nitrite-Derived Reactive Nitrogen Species: Nitrosation/Nitration Pathways, Antioxidant Defense Mechanisms and Toxicological Implications”. Chemical Research in Toxicology (на језику: енглески). 24 (12): 2071—2092. doi:10.1021/tx2003118.
^ Brunnemann, Klaus D.; Prokopczyk, Bogdan; Djordjevic, Mirjana V.; Hoffmann, Dietrich (1. 1. 1996). . „Formation and Analysis of Tobacco-SpecificN-Nitrosamines”. Critical Reviews in Toxicology. 26 (2): 121—137. ISSN 1040-8444. doi:10.3109/10408449609017926.
^ Gerbersdorf, Sabine U.; Cimatoribus, Carla; Class, Holger; Engesser, Karl-H.; Helbich, Steffen; Hollert, Henner; Lange, Claudia; Kranert, Martin; Metzger, Jörg (1. 6. 2015). . „Anthropogenic Trace Compounds (ATCs) in aquatic habitats — Research needs on sources, fate, detection and toxicity to ensure timely elimination strategies and risk management”. Environment International. 79: 85—105. doi:10.1016/j.envint.2015.03.011.
^ Shankar, Shiv; Shanker, Uma; Shikha (1. 1. 2014). . „Arsenic contamination of groundwater: a review of sources, prevalence, health risks, and strategies for mitigation”. TheScientificWorldJournal. 2014: 304524. ISSN 1537-744X. PMC 4211162 . PMID 25374935. doi:10.1155/2014/304524.

[1] Pirmohamed, Dr Munir; Kitteringham, Neil R.; Park, B. Kevin (26. 10. 2012). . „The Role of Active Metabolites in Drug Toxicity”. Drug Safety (на језику: енглески). 11 (2): 114—144. ISSN 0114-5916. doi:10.2165/00002018-199411020-00006.

[:0-2] а ^б Meyer, Urs A. (1. 10. 1996). . „Overview of enzymes of drug metabolism”. Journal of Pharmacokinetics and Biopharmaceutics (на језику: енглески). 24 (5): 449—459. ISSN 0090-466X. doi:10.1007/BF02353473.

[3] Andrade, Raúl J; Robles, Mercedes; Ulzurrun, Eugenia; Lucena, M Isabel. . „Drug-induced liver injury: insights from genetic studies”. Pharmacogenomics. 10 (9): 1467—1487. doi:10.2217/pgs.09.111.

[4] Michaut, Anaïs; Moreau, Caroline; Robin, Marie-Anne; Fromenty, Bernard (1. 8. 2014). . „Acetaminophen-induced liver injury in obesity and nonalcoholic fatty liver disease”. Liver International (на језику: енглески). 34 (7): е171—е179. ISSN 1478-3231. doi:10.1111/liv.12514.

[:1-5] а ^б ^в Kruse, James A. (2012). . „Methanol and Ethylene Glycol Intoxication”. Critical Care Clinics. 28 (4): 661—711. PMID 22998995. doi:10.1016/j.ccc.2012.07.002.

[WingfieldRaffe2002-6] Wayne Wingfield; Marc Raffe (29. 9. 2002). The Veterinary ICU Book. Teton NewMedia. стр. 1042—. ISBN 978-1-893441-13-2.

[7] ’Ischia, Marco; Napolitano, Alessandra; Manini, Paola; Panzella, Lucia (30. 9. 2011). . „Secondary Targets of Nitrite-Derived Reactive Nitrogen Species: Nitrosation/Nitration Pathways, Antioxidant Defense Mechanisms and Toxicological Implications”. Chemical Research in Toxicology (на језику: енглески). 24 (12): 2071—2092. doi:10.1021/tx2003118.

[8] Brunnemann, Klaus D.; Prokopczyk, Bogdan; Djordjevic, Mirjana V.; Hoffmann, Dietrich (1. 1. 1996). . „Formation and Analysis of Tobacco-SpecificN-Nitrosamines”. Critical Reviews in Toxicology. 26 (2): 121—137. ISSN 1040-8444. doi:10.3109/10408449609017926.

[9] Gerbersdorf, Sabine U.; Cimatoribus, Carla; Class, Holger; Engesser, Karl-H.; Helbich, Steffen; Hollert, Henner; Lange, Claudia; Kranert, Martin; Metzger, Jörg (1. 6. 2015). . „Anthropogenic Trace Compounds (ATCs) in aquatic habitats — Research needs on sources, fate, detection and toxicity to ensure timely elimination strategies and risk management”. Environment International. 79: 85—105. doi:10.1016/j.envint.2015.03.011.

[10] Shankar, Shiv; Shanker, Uma; Shikha (1. 1. 2014). . „Arsenic contamination of groundwater: a review of sources, prevalence, health risks, and strategies for mitigation”. TheScientificWorldJournal. 2014: 304524. ISSN 1537-744X. PMC 4211162 . PMID 25374935. doi:10.1155/2014/304524.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]