生物转化的反应类型
氧化、还原、水解等反应直接改变物质的基团或使之分解,被称为生物转化的第一相反应。有的物质经过第一相反应即可充分代谢或迅速排出体外,但有许多物质即使经过第一相反应后,极性的改变仍不大,必须与某些极性更强的物质(如葡萄糖醛酸、硫酸、氨基酸等)结合,增加了溶解度,或者甲基化、乙酰化等改变了反应性,才最终排出。肝内的这种结合反应被称为生物转化的第二相反应。
现举数例说明上述生物转化的具体过程:
例一,乙酰胆碱是正常生理活动所需的神经递质,因此正常人体内要不断合成和降解,其降解就是在胆碱酯酶作用下加水分解的转化过程,反应式:
反应生成的乙酸和胆碱可被机体进一步利用,无需进行第二相转化反应。
例二,解热镇痛药非那西汀是一种中性脂溶性化合物,它在人体内的生物转化需要连续地进行一相和二相反应。首先在肝微粒体酶系作用下氧化脱乙基生成乙酰氨基苯酚(即扑热息痛),在后者的苯环上出现了一个羟基,增加了极性,但仅是pKa为10的弱酸,pH7.4的血浆中仅0.25%呈解离状态,不易排出。所以,乙酰氨基苯酚需再与极性很强的葡萄糖醛酸结合,生成乙酰氨基苯β-葡萄糖醛酸苷,其羧基的pKa为3.5,在血液中有99%以上解离成离子状态,又具有多个羟基,所以水溶性大,易随尿排出。其反应式:
例三,皮质醇是肾上腺皮质生成的类固醇激素,属生理活性物质。它不断地进行合成与降解,降解的过程就是生物转化的过程,转化过程连续的还原反应和结合反应。皮质醇先在还原酶催化下,由NADPH+H+供氢,先后生成二氢皮质醇和四氢皮质醇,生成的四氢皮质醇虽然原有的生物活性基本丧失,极性有所增强,但还不易排泄,因此需再与葡萄糖醛酸(以UDPGa形式参与反应)结合生成四氢皮质醇葡萄糖醛酸酯,后者呈水溶性,是皮质醇通过肾脏排泄的主要降解产物。其反应简要过程:
例四,乙醇是一种人们日常广为饮用的饮料和调味品,人类摄入的乙醇30%由胃,70%经肠上段迅速被吸收,80%-90%在肝脏进行代谢,这是由于肝细胞内含有非常活跃的醇脱氢酶(alcohol dehydrogenase ADH), 约2%-10%通过肾和肺排出体外。人类血中乙醇的清除率约为100-200mg/h.×kg 体重。大量饮酒除经ADH氧化外,还可诱导微粒体乙醇氧化系统(microsomal ethanol oxidizing system,MEOS), MEOS是乙醇-p450.加单氧酶,其催化的产物是乙醛。只有血液中乙醇浓度很高时,该系统才发挥催化作用。乙醇的持续摄入或慢性乙醇中毒时,可诱导MEOS 活性增加50%-100%,乙醇总量的50%可由此系统代谢。但是,乙醇诱导MEOS活性不但不能使乙醇氧化产生ATP,反而增加对氧和NADPH的消耗,造成肝细胞能量的耗竭,肝脏受损。
例五,血红素生成结合胆红素的过程也是一个生物转化过程。结合胆红素生成过程见本章第三节。
体内许多非营养物质均可通过氧化、还原、水解和结合反应进行生物转化。