–PAGE_BREAK–Еще один механизм токсического действия ксенобиотиков связан с образованием реакционноспособных метаболитов. Многие ферментные системы способны превращать молекулу токсина в активные ацетилирующие, алкилирующие или арилирующие метаболиты, которые ковалентно связывается с критическими для гепатоцита макромолекулами [N.R. Pumford, N.C. Halmes., 1997; Rombach E.M., Hanzlik R.P., 1999; J.A. Hinson, et al., 2000]. Так, цитохром P450-зависимое окисление ксенобиотиков типа бромбензола или парацетамола ведет к образованию электрофильных интермедиатов, способных образовывать ковалентные аддукты с тиол-содержащими мембранными белками, которые регулируют гомеостаз кальция. Возрастание содержания внутриклеточного кальция может стать причиной гибели клеток.
В зависимости от дозы ксенобиотика и степени повреждения, некроз гепатоцитов может проявляться от бессимптомного повышения трансаминаз до печеночной недостаточности. Наиболее известным примером является дозозависимый некроз печени, вызванный парацетамолом. Метаболизм препарата включает его окисление цитохромами Р4502Е1, 1А2 и 3А, глюкуронирование и(или) сульфатацию и коньюгацию с глутатионом электрофильного интермедиата — N-ацетил-p-бензохинонимина [Nelson S.D.,1995; Pirmohamed M., Madden S., Park B.K., 1996]. В норме активность глюкуронил- и сульфотрансфераз достаточно высока и только небольшая часть парацетамола метаболизируется цитохромом P450. Если количество препарата превышает емкость этих ферментов, реакционноспособный метаболит N-ацетил-p-бензохинонимин ковалентно связывается с макромолекулами клетки, нарушает митохондриальную и ядерную функции [C.A. Lee et al., 1991; S. Jaw, E.H. Jeffery, 1993; J.F. Snawder et al., 1994; S.S. Lee et al., 1996; Sinclair J., et al., 1998]. Коньюгация с глутатионом способствует превращению его в меркаптуровую кислоту — нетоксический водорастворимый метаболит, экскретируемый почками. В случае передозировки парацетамола или повышенной чувствительности у отдельных лиц (обусловленной индукцией цитохрома P-450, истощением восстановленного глутатиона, ослаблением глюкуронирования и сульфатации), системы детоксикации исчерпываются и образующийся метаболит арилирует нуклеофильные макромолекулы, вызывая некроз печени [H.J. Zimmerman, W.C. Maddrey, 1995; L. Zhou et al., 1996; A.M. Matthews et al., 1997 Cohen S.D., Khairallah E.A., 1997]. Еще один путь реализации токсического действия парацетамола состоит в активации образования активных форм кислорода и оксида азота.
Кроме цитохрома Р450, другиефферменты также способны генерировть гепатотоксические метаболиты. В частности алкогольдегидрогеназа, катализирует окисление аллилового спирта в токсический метаболит – ненасыщенный альдегид акролеин, который вызывает окислительный стресс, вызывая истощение восстановленного глутатиона и блокируя сульфгидрильные группы белков [Miccadei S., Nakae D., Kyle M.E., Gilfor D., Farber J.L.,1988; Rikans L.E., Cai Y, Hornbrook K.R., 1994]
Токсические метаболиты образуются не только в процессе окислительных превращений ксенобиотиков, но и в реакциях конъюгации. К гепато- и нефротоксическим метаболитам, образующимся в этих реакциях относятся ацилглюкурониды многих нестероидных противовоспалительных препаратов. Так, например, ацилглюкуронид дифлунизала легко вступает в реакцию трансацилирования и ковалентно связывается с белками печени с образованием аддукта типа белок-лекарство [Wang M., Dickinson R.G., 1998].
Примером комбинированной токсико-аллергической реакции является галотановая гепатотоксичность. Восстановительное дегалогенирование галотана в печени идет в анаэробных условиях с образованием 2-хлор-1,1-дифторэтилена и 2-хлор-1,1,1-трифторэтана. В этом процессе принимают участие цитохромы Р4502В1, 2Е1 и 3А2, что показано в реконструированных системах [Chow et al., 1996; Ferrara et al., 1997]. Путь восстановительного дегалогенирования сопряжен с образованием свободно-радикальных (неспаренный электрон) или карбеновых (2 неспаренных электрона) интермедиатов, оказывающих прямое цитотоксическое действие или опосредованное, через активацию образования активных форм кислорода и перекисного окисления липидов, действие. Окислительный метаболизм галотана, происходящей при участии цитохрома Р4502Е1 и других монооксигеназ, ведет к образованию трифторацетилхлорида – высокоактивного соединения, которое образует аддукты с микросомальными белками печени и инициирует перекисное окисление липидов [J.G. Kenna, 1997; F. Hasan, 1998; Kharasch E.D. et al., 2000]. Именно прямой гепатотоксичностью галотана обьясняют факт повышения уровня трансаминаз у 1/3-1/5 пациентов сразу после галотановой анестезии.
Однако иногда развивается тяжелый гепатит, связанный с образованием неоантигенов, которыми являются трифторацетилированные белки эндоплазматического ретикулума, включая и сами ферменты, катализирующие метаболизм галотана [J.Feher et al., 1993; J.G. Kenna, 1997 Dansette P.M. et al., 1998]. Эти неоантигены образуются практически у всех экспонированных к галотану лиц, но лишь у незначительной части развивается иммунная реакция на них. При повторных анестезиях галотаном распознавание неоантигенов облегчается. Факторами риска галотановой гепатотоксичности являются повторные анестезии, женский пол, ожирение (повышение активности CYP 2Е1), индукция ферментов метаболизма, генетическая предрасположенность [Cousins M.J., Plummer J.L., Hall P.D., 1989; J.L. Raucy et al., 1991; J.G. Kenna, 1997; Ferrara et al., 1997; Larrey D., Pageaux G.P., 1997].
Trump BF, Berezesky IK, Chang SH, Phelps PC. The pathways of cell death: oncosis, apoptosis, and necrosis. Toxicol Pathol 1997 Jan-Feb;25(1):82-8
ДЛЯ ЗАМЕНЫ
Department of Pathology, University of Maryland School of Medicine, Baltimore 21201, USA.
The pathways and identification of cell injury and cell death are of key importance to the practice of diagnostic and research toxicologic pathology. Following a lethal injury, cellular reactions are initially reversible. Currently, we recognize two patterns, oncosis and apoptosis. Oncosis, derived from the Greek word «swelling,» is the common pattern of change in infarcts and in zonal killing following chemical toxicity, e.g., centrilobular hepatic necrosis after CC14 toxicity. In this common reaction, the earliest changes involve cytoplasmic blebbing, dilatation of the endoplasmic reticulum (ER), swelling of the cytosol, normal or condensed mitochondria, and chromatin clumping in the nucleus. In apoptosis, the early changes involve cell shrinkage, cytosolic shrinkage, more marked chromatin clumping, cytoplasmic blebbing, swollen ER on occasion, and mitochondria that are normal or condensed. Following cell death, both types undergo postmortem changes collectively termed «necrosis.» In the case of oncosis, this typically involves broad zones of cells while, in the case of apoptosis, the cells and/or the fragments are often phagocytized prior to their death by adjacent macrophages or parenchymal cells. In either case, the changes converge to a pattern that involves mitochondrial swelling, mitochondrial flocculent densities and/or calcification, karyolysis, and disruption of plasmalemmal continuity. The biochemical mechanisms of cell death are currently under intense study, particularly concerning the genes involved in the process. Pro-death genes include p53, the ced-3/ICE proteases, and the Bax family. Anti-death genes include ced-9/Bcl-2 and the adenovirus protein EIB. It is clear that ion deregulation, particularly that of [Ca2+]i plays an important role in cell death following either apoptosis or oncosis. Genetic evidence strongly indicates that activation of proteases is an important step, possibly very near to the point where cell death occurs.
Publication Types:
* Review
* Review, tutorial
Поражения печени ксенобиотиками имеют топографические особенности, что отображает структурную и функциональную неоднородность ацинуса печени. В первой зоне ацинуса гепатоциты прилежат к портальному тракту и получают большее количество кислорода и питательных веществ, в сравнении с гепатоцитами второй и особенно третьей зоны [Kedderis G.L., 1996; Oinonen T., Lindros K.O., 1998]. Перипортальные гепатоциты (зона 1) содержат больше митохондрий и в них более интенсивно протекают энергетические процессы, включая бета-окисление жирных кислот, обмен аминокислот и синтеза мочевины, глюконеогенез. Перивенозные гепатоциты (зона 3) содержат меньше митохондрий, но больше эндоплазматического ретикулума, и в них в большей мере, чем в гепатоцитах первой и второй зон сосредоточены процессы окисления и конъюгации ксенобиотиков. Однако в перевенозных гепатоцитах имеется дисбаланс между продукцией токсических метаболитов и их обезвреживанием, поскольку глутатионпероксидаза, ферменты конъюгации с глюкуроновой кислотой, глутатионом, сульфатом экспрессируются слабее, чем изоформы цитохрома Р450. Поэтому в гепатоцитах 3 зоны образуется большее количество реакционноспособных метаболитов ксенобиотиков и они хуже обезвреживаются. Вследствии особенностей метаболизма и кровоснабжения гепатоцитов поражения печени ксенобиотиками, как впрочем и другие виды поражений (воспалительное, ишемическое) чаще всего затрагивают гепатоциты перивенозной зоны [Mayumi T., Chan C.K., Clemens M.G., Bulkley G.B. 1996 Kedderis G.L., 1996 Nakamura Y., Takahashi T., 1998], которые морфологически расцениваются как центролобулярные поражения.
Конечно, при центролобулярных поражениях, в той или иной мере затрагиваются и гепатоциты других зон. В значительной мере распространенность поражения определяется тяжестью поражения. Так, например, в зависимости от тяжести отравления кокаин вызывает преимущественно перипортальные некрозы, при фульминантных гепатитах некрозы могут захватывать среднюю зону и даже перивенозную зону [Kanel G.C., Cassidy W., Shuster L., Reynolds T.B.,1990; Powell C.J., Charles S.J., Mullervy J., 1995].
Преимущественно центролобулярные поражения вызывают большинство классических гепатотоксинов: галогенированные углеводороды — четыреххлористый углерод, хлороформ, галотан и другие [Larson J.L., Wolf D.C., Butterworth B.E., 1993; Mizuoka H., Shikata N., Yang J., Takasu M., Inoue K., Tsubura A., 1999], диметилнитрозамин, диэтилнитрозамин [Mizuoka H, Shikata N., Yang J., Takasu M., Inoue K., Tsubura A., 1999], бромбензол, парацетамол [Lee V.M., Cameron R.G., Archer M.C., 1998], N-метилформамид [Tulip K., Timbrell J.A.., 1988], кумарин [Lake B.G., Evans J.G., 1993], метимазол [Mizutani T., Murakami M., Shirai M., Tanaka M., Nakanishi K., 1999], нимесулид [Roskams T., Desmet V., 1998] и другие.
К токсинам, вызывающим преимущественно перипортальные некрозы, относят аллиловый спирт [Sell S., 1997], линдан [Videla L.A., Arisi A.C., Fuzaro A.P., Koch O.R., Junqueira V.B., 2000], кокаин [Rosenberg D., Ilic Z., Yin L., Sell S., 2000], витамин А [Shintaku T., Murata T., Yamaguchi K., Makita T., 1998], железо [Houglum K., Bedossa P., Chojkier M., 1994], метилэтилкетонпероксид [Karhunen P.J., Ojanpera I., Lalu K., Vuori E., 1990]
Одним из объяснений преимущественно перипортальных поражений печени ксенобиотиками, является то, что именно гепатоциты зоны 1, первыми контактируют с кровью воротной вены, с которой поступают ксенобиотики. Поэтому прямо действтующие токсины (не требующие метаболической активации в токсические метаболиты) будут вызывать поражение именно этой зоны. Однако эта гипотеза является малоубедительной, поскольку и типичный перипортальный гепатоксин требует превращения в токсический метаболит – акролеин, а катализируемое алкогольдегидрогеназой окисление аллилового спирта в акролеин идет одинаково интенсивно, как в гепатоцитах зоны 1, так и зоны 3 [Belinsky S.A., Matsumura T., Kauffman F.C., Thurman R.G., 1984], так же как и кокаин для проявления токсичности требует метаболической активации в токсические метаболиты цитохром Р450-зависимыми монооксигеназами.
К токсинам, вызывающим преимущественно поражение зоны 2 (среднезональные некрозы), относят конканавалин А [Satoh M., Kobayashi K., Ishii M., Igarashi T., Toyota T. 1996], микробные эндотоксины в комбинации с этанолом [Horie Y., Kato S., Ohki E., Tamai H., Yamagishi Y., Ishii H., 2000].
Токсический гепатит. Токсический гепатит развивается в результате идиосинкразической реакции на введение ксенобиотиков и сопровождается системными проявлениями гиперчувствительности – лихорадкой, лимфаденопатией, сыпью, гистологической основой которого является диффузный некроз гепатоцитов, наличие моноцитарных и еозинофильных инфильтратов при сохраненной дольковой структуре печени [Sturgill M.G., Lambert G.H., 1997].
Изониазид считается классическим примером препарата, вызывающего гепатит в результате идиосинкразии. У 15-20% получающих изониазид пациентов отмечается повышение сывороточного уровня трансаминаз, из них лишь у 1% развивается гепатит, требующий отмены лекарства [Sturgill M.G., Lambert G.H., 1997]. Факторами риска являются голодание, прием индукторов Р450 (алкоголя, рифампицина, прогестерона и др.), возрастные изменения печеночного метаболизма и индивидуальная предрасположенность [Aziz S., Agha F., Hassan R., Fairoz S.A., Hassan K., 1990; E. Musch et al., 1987; S.-J. Hwang et al., 1997; J.R. Ungo, 1998; Stuart R.L., Wilson J, Grayson M.L.., 1999]
Идиосинкратическую гепатотоксическую реакцию вызывают также ранитидин, ловастатин [Devuyst O, Lefebvre C., Geubel A., Coche E. 1993; S. Ramrakhiani et al., 1998; M. Bruguera et al., 1998 ]. Известны эпизодические случаи острого гепатита на фоне приема ципротеронацетата, метформина, солей золота [ M.M. Babich et al., 1998; A. Lombardi et al., 1998; H.K. Koryem et al., 1998]. У 2% больных принимающих гипогликемический препарат троглитазон развивается тяжелый токсический гепатит [Kohlroser J., Mathai J., Reichheld J., Banner B.F., Bonkovsky H.L., 2000].
Применение НПВС может сопровождаться токсическим гепатитом и холестазом у некоторых чувствительных лиц, независимо от дозы. Механизмы инициации и реализации пока неизвестны, однако показано, что кислые НПВС метаболизируются до реактивных ацил-глюкуронидов, которые образуют ковалентные аддукты с белками плазмы и гепатоцитов. НПВС-измененные белки действуют как иммуногены и запускают цитотоксическую Т-клеточную или антителозависимую цитотоксичность у восприимчивых больных [Boelsterli U.A., Zimmerman H.J., Kretz-Rommel A. 1995]. В литературе имеется множество данных о серьезном токсическом гепатите, вызванным диклофенаком, который сопровождался системными реакциями гиперчувствительности, имел высокий процент летальности и требовал назначения преднизолона [Helfgott S.M. et al., 1990; Rabinovitz M., Van Thiel D.H. 1992; Bjorkman D. 1998; Schattner A. et al., 2000]. Фенитоин и сульфосалазин также вызывают системные реакции гиперчувствительности с развитием токсического гепатита [Howard P.A. et al., 1989; Besnard M. et al., 1999].
В некоторых случаях идиосинкратическая реакция на лекарство может завершиться развитием тяжелого аутоиммунного гепатита, с появлением антител против печеночной ДНК, как это описано в отношении больных получавших миноциклин [Teitelbaum J.E., Perez-Atayde A.R., Cohen M., Bousvaros A., Jonas M.M., 1998].
Стеатоз. Стеатоз развивается вследствие аномальной аккумуляции триглицеридов внутри гепатоцитов и их накопления [Zimmerman H.J., Maddrey W.C.., 1993; Lammert F., Matern S., 1997; Fromenty B., Pessayre D., 1997; Pessayre D. et al., 1999; Hegedus G., 2000]. Макровезикулярный стеатоз (при хроническом употреблении этанола) характеризуется единичными большими цитоплазменными вакуолями триглицеридов внутри гепатоцитов, которые смещают ядро к периферии. Механизм развития макровезикулярного стеатоза включает стимуляцию синтеза жирных кислот и триглицеридов из жирных кислот, замедление удаления триглицеридов из гепатоцитов. Микровезикулярный стеатоз менее частый, но более опасный вариант гепатотоксической реакции, развивается преимущественно в результате дефицита митохондриального Я-окисления жирных кислот и характеризуется наличием множества мелких вкраплений триглицеридов внутри гепатоцитов, которые не смещают ядро [Conte D., Bolzoni P., Fraquelli M., Bodini P., Velio P.,1995; Lammert F., Matern S., 1997; Fromenty B., Pessayre D., 1997 Pessayre D., Mansouri A., Haouzi D., Fromenty B., 1999; Su G.M., Sefton R.M., Murray M., 1999]. Я-окисление жирных кислот — критический процесс, так как образующиеся в результате него молекулы ацетил-КоА, являются важнейшими источником АТФ в клетке. Прерывание этого процесса приводит к этерификации жирных кислот в цитоплазме до триглицеридов и их накоплению, лишает клетки энергии и нарушает их функцию.
продолжение
–PAGE_BREAK–