化學毒物在體內的生物轉運-毒物在體內的生物轉運

生物轉化(biotransformation)是指外源化學物在機體內經多種酶催化的代謝轉化，生物轉化是機體對外源化學物處置的重要的環(huán)節(jié)，是機體維持穩(wěn)態(tài)的主要機制。對于外源化學物或毒物，“生物轉化”和“代謝”兩個名詞常常作為同義詞使用。第三章毒物的代謝轉化一、生物轉化和毒物代謝酶外源化學物生物轉化酶所催化的反應一般分為兩大類，稱為Ⅰ相反應和Ⅱ相反應。Ⅰ相反應包括水解反應、還原反應和氧化反應，這些反應涉及暴露或引入一個功能基團，如-OH、-NH2、-SH或-COOH，通常僅導致水溶性少量的增加。Ⅱ相反應包括葡萄糖醛酸化、硫酸化、乙酰化、甲基化，與谷胱甘肽結合以及與氨基酸結合，如甘氨酸、?；撬岷凸劝彼帷＿@些反應的輔助因素與外源化學物功能基團反應，功能基團可以是外源化學物原有組成成分，也可以是經Ⅰ相反應引入或暴露的。大多數Ⅱ相反應可導致外源化學物的水溶性顯著增加，且加速其排泄。外源化學物生物轉化的另一結果是改變其毒效學性質。大多數情況是生物轉化終止了藥物的藥效作用或降低了外源化學物的毒性，但對有的毒物卻可使毒性增強，甚至產生致癌、致突變和致畸效應，又稱為代謝活化(metabolicactivation)或生物活化。經代謝活化生成的活性代謝產物可以分為4類：①生成親電子劑，最為常見，苯并(a)芘和2-乙酰氨基芴的代謝活化；②生成自由基，如百草枯、硝化呋喃妥英經催化還原，四氯化碳還原脫鹵，醌經單電子還原，生成自由基等；③生成親核劑，少見，如苦杏仁苷經腸菌群酶催化生成氰化物，二鹵甲烷經氧化脫鹵生成一氧化碳；④生成氧化還原劑，少見，如硝酸鹽經腸菌群酶催化生成亞硝酸鹽，還原酶催化Cr(VI)生成Cr(V)，Cr(V)再催化生成HO·。(二)毒物代謝酶的基本特性生物轉化酶類底物特異性廣泛，一類或一種酶可代謝幾種外源化學物，而且還可代謝內源性化學物如乙醇、丙酮、甾體激素、維生素A和D、膽紅素、膽酸、脂肪酸及花生酸等。生物轉化酶類在體內持續(xù)地少量表達，可稱為結構酶；外源化學物可刺激(誘導)很多生物轉化酶類合成，可稱為誘導酶。某些生物轉化酶具有多態(tài)性，其結構(即氨基酸序列)和活性不同。不同個體的生物轉化酶多態(tài)性。造成外源化學物生物轉化速度的個體差異?；瘜W物生物轉化酶中氨基酸改變對催化活力的影響通常存在底物依賴性，例如，生物轉化酶的等位變體可與某些底物及抑制劑正常地相互作用，但對于其他底物則反應異常。有些外源化學物的生物轉化具有立體選擇性，即一種對映體(或立體異構體)的生物轉化速率要快于另一對映體。例如，抗癲癇藥物麥山妥英，它是R-和S-型外消旋混合物，其在人體S-對映體迅速由細胞色素2C19羥化并排泄；而R-對映體則較慢。有些手性外源化學物具有抑制生物轉化酶的能力，也具有立體選擇性。而且，在某些情況非手性分子(或非手性中心)可轉變成對映體代謝物的混合物，代謝產物也有立體選擇性，即一種對映體要優(yōu)于其另一對映體的形成。外源化學物生物轉化酶的命名，由于其具有廣泛的和交叉的底物特異性，如按其催化反應來命名，不可避免地造成混亂。現在，許多生物轉化酶已被克隆和測序，基于單個酶的氨基酸一級序列而建立的命名系統(tǒng)可避免在命名上的混亂。(三)毒物代謝酶的分布毒物代謝過程主要在肝臟進行，但肝外組織也有一定代謝能力，如腎臟、小腸、肺臟和皮膚等(表3一1)。在脊椎動物，肝臟是含外源化學物生物轉化酶最豐富組織，次之為皮膚、肺臟、鼻粘膜、眼及胃腸道。此外，其他組織如腎臟、腎上腺、胰、脾、心、大腦、睪丸、卵巢、胎盤、血漿、血細胞、血小板、淋巴細胞及大動脈等均有生物轉化酶。腸道菌群在某些外源化學物生物轉化中起著重要的作用。由胃腸道吸收的外源化學物，肝臟和腸道上皮限制了經口攝入外源化學物的全身生物活性作用，稱為首過消除。不同的組織對對外源化學物物生物轉化能能力的顯著區(qū)區(qū)別對于解釋釋化學物損傷傷的組織特異異性具有重要要的毒理學意意義。外源化學物生生物轉化酶廣廣泛分布于全全身組織，在在細胞則分布布于幾種亞細細胞組分。在在肝臟及大多多數組織中，，外源化學物物生物轉化酶酶主要位于內內質網(微粒粒體)或脂質質的可溶部分分(胞漿)，，在線粒體、、細胞核及溶溶酶體則較少少分布。內質質網富含生物物轉化酶是因因為經尿液或或膽汁排泄的的外源化學物物多為脂溶性性，在內質網網脂質雙層中中易于溶解進進行生物轉化化。生物轉化的I相反應(phaseⅠⅠbiotransformation)主要包括括氧化、還原原和水解反應應二、Ⅰ相反應應反應胞漿線粒體微粒體溶酶體其他

氧化

醇脫氫酶、脫氫酶、醛氧化酶、黃嘌呤氧化酶、雙胺氧化酶

醛脫氫酶、單胺氧化酶前列腺素H合成酶、黃素加單氧酶、細胞色素P-450

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還原

偶氮和硝基還原、羰基還原、二硫還原、硫氧化物還原、醌還原

/偶氮和硝基還原、羰基還原、醌還原、還原性脫鹵

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腸道菌群：偶氮和硝基還原血：羰基還原水解

酯酶、環(huán)氧水化酶

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酯酶、環(huán)氧水化酶酯酶、肽酶血：酯酶、肽酶(一)氧化作作用1．細胞色素素P-450酶系微粒體細胞胞色素P-450酶酶系又稱為為微粒體混混合功能氧氧化酶(microsomalmixedfunctionoxidasem，MFO)，，或單加氧氧酶(monooxygenase)。該酶系主要要由三部分分組成，即血紅素蛋白白類(細胞色素素P-450和細胞胞色素b5)、黃素蛋白類類(NADPH-細胞胞色素P-450還還原酶和NADH-細胞色素素b5還原原酶酶)和和磷脂脂類類。其其中中以以細細胞胞色色素素P-450(以以下下簡簡稱稱為為P-450)最最為為重重要要。。用苯苯巴巴比比妥妥(PB)和和3-甲甲基基膽膽蒽蒽(3-MC)處處理理動動物物，，對對大大鼠鼠肝肝微微粒粒體體的的藥藥物物氧氧化化代代謝謝有有不不同同的的作作用用，，將將誘誘導導型型P-450分分為為PB型型和和3-MC型型。。后后者者又又稱稱為為P-448，，主主要要存存在在于于肝肝外外組組織織，，其其催催化化的的底底物物及及其其他他性性質質不不同同于于P-450。。目目前前已已確確定定，，P-450是是一一個個蛋蛋白白質質超超家家族族，，其其每每一一種種對對底底物物專專一一性性有有特特征征性性譜譜，，其其中中某某些些是是P-450結結構構型型的的，，其其他他的的是是誘誘導導型型的的。。很很多多P-450的的cDNA和和基基因因結結構構已已經經闡闡明明。。這這些些蛋蛋白白質質根根據據結結構構的的相相似似性性組組成成家家族族和和亞亞族族。。目前已已定位位了人人類P-450基因因組的的17個基基因亞亞族和和小鼠鼠的15個個基因因亞族族，每每個亞亞族代代表著著一緊緊密連連接的的基因因簇。。P-450的的命名名是用用斜體體詞根根CYP代代表除除小鼠鼠之外外所有有物種種的細細胞色色素P-450的基基因和和cDNA(小小鼠用用Cyp)，詞詞根后后的阿阿拉伯伯數字字代表表基因因族，，大寫寫英文文字母母代表表基因因亞族族，字字母后后的阿阿拉伯伯數字字代表表基因因亞族族中的的一個個基因因。如如CYPlAl表表示P-450的l基因因族A亞族族第1基因因。所所有物物種P-450的mRNA和和酶都都用大大寫字字母表表示。。人肝肝臟主主要含含15種以以上不不同的的生物物轉化化毒物物和(或)內源源性底底物的的P-450(CYPlA2，2A6,286，2C8，2C9，2C18，，2C19，2D6，2El，3A4，3A5，3A7，4A9，和和4A11)。。P-450的催催化機機制：：①氧氧化型型細胞胞色素素P-450(Fe3+)首先與RH結合形形成一種復復合物；②②再在NADPH細細胞色素P-450還原酶的的作用下，，由NADPH提供供一個電子子使其轉變變?yōu)檫€原型型細胞色素素P-450(Fe2+)復合物；；③此復合合物和一個個分子氧結結合形成含含氧復合物物；④Fe2+O2復合物再加加上一個質質子(H+)和由NADPH-細胞色色素P-450還原原酶或由細細胞色素b5提供的第二二個電子，，轉變成Fe2+OOH復復合物；⑤第二個質質子的加入入使Fe2+OOH復復合物裂解解，形成水水和(FeO)3+復合物；；⑥(FeO)3+復合物將將氧原子轉轉移到底物物，生成ROH，并并提供一個個電子，使使其中的O2活化，活化化氧；⑦釋釋放ROH產物，此此時P-450(Fe2+)變?yōu)镻-450(Fe3+），可再次次參與氧化化過程。P-450的催化機機制還有些些附加反應應，如果催催化循環(huán)在在不同的步步驟中斷(解偶聯)，則可分分別產生單單電子還原原、生成超超氧陰離子子、生成過過氧化氫和和過氧化物物旁路。細胞色素P-450催化下面面幾種類型型的氧化反反應：(1)脂肪肪族或芳香香族碳的羥羥基化；(2)雙鍵鍵的環(huán)氧化化作用；(3)雜原原子(S-、N-、、I-)的的氧化和N-羥基化；(4)雜原原子(O-、S-、、N-和Si-)脫脫烷基作用用(5)氧氧化化基基團團的的轉轉運運；；(6)酯酯的的裂裂解解；；(7)脫脫氫氫作作用用。。P-450催催化化的的反反應應類類型型舉舉例例如如下下。。(1)脂脂肪肪族族和和芳芳香香族族的的羥羥化化(hydroxylationofallaliphaticoraromaticcarbon)：：又又可可稱稱為為碳碳羥羥化化反反應應。。脂脂肪肪族族在在體體內內的的羥羥化化往往往往是是末末端端的的或或倒倒數數第第二二個個碳碳原原子子被被氧氧化化成成羥羥基基。。例例如如：：有有機機磷磷農農藥藥八八甲甲磷磷(schradane，，OMPA)末末位位甲甲基基羥羥化化生生成成N-羥羥基基八八甲甲磷磷，，后后者者在在體體內內毒毒性性增增高高，，抑抑制制膽膽堿堿酯酯酶酶的的能能力力較較八八甲甲磷磷強強10倍倍。。大大多多數數芳芳香香族族毒毒物物被被羥羥化化為為酚酚類類。。例例如如苯苯胺胺可可氧氧化化為為對對氨氨基基酚酚、、鄰鄰氨氨基基酚酚或或羥羥基基苯苯胺胺。。(2)雙鍵的的環(huán)氧化(epoxidationofadoublebond)：黃黃曲霉毒素B1(AFBI)和氯乙乙烯等含雙鍵鍵的芳香族和和烯烴類毒物物氧化時，常常常形成環(huán)氧氧化中間產物物，環(huán)氧化物物不穩(wěn)定可重重排而成酚類類。如苯環(huán)上上有鹵素取代代，或是多環(huán)環(huán)芳烴進行環(huán)環(huán)氧化時，則則能形成較穩(wěn)穩(wěn)定的環(huán)氧化化物。很多環(huán)環(huán)氧化物是親親電子劑，毒毒性高于母體體毒物。環(huán)氧氧化化的的解解毒毒過過程程包包括括：：①非酶酶催化化的水水化；；②非酶酶催化化的與與GSH反應應；③環(huán)氧氧化物物水化化酶催催化的的水化化反應應；④谷胱胱甘肽肽s-轉移移酶催催化的的結合合反應應。終致癌癌物(3)雜原原子(S-，N-和和I-)氧氧化和和N-羥化化(heteroatomoxygenationandN-hydroxylation)：含含有硫硫醚鍵鍵(-C-S-C-)的的有機機磷毒毒物，，可在在MFO的的催化化下進進行S-氧氧化反反應，，轉化化成亞亞砜或或砜，，這些些氧化化產物物毒性性可增增高5-10倍倍。例例如內內吸磷磷在體體內通通過此此反應應而毒毒性增增強。。對芳香胺毒毒物，可在在其NH3基上進行N-羥化生生成羥氨基基毒物，毒毒性往往較較母體毒物物高。如苯苯胺進行N-羥化生生成N-羥羥基苯胺，，后者可導導致血紅蛋蛋白氧化成成高鐵血紅紅蛋白，引引起組織缺缺氧。(4)雜原原子(O-，S-和和N-)脫脫烷基(heteroatomdealkylation)：：氮、氧和和硫原子上上帶有烷基基的毒物，，可以發(fā)生生脫烷基反反應。這些些反應過程程是先使烷烷基氧化為為羥烷基毒毒物，后者者又分解產產生醛或酮酮。如：氨氨基比林的的N-脫烷烷基過程，，可以產生生甲醛。二甲基亞硝硝胺通過P-450的催化作作用，進行行N-脫烷烷基反應，，進一步產產生有親電電子劑CH3+(碳賓離子子)，可使使DNA發(fā)發(fā)生烷化作作用，致癌癌和致突變變。(5)氧化化基團轉移移(oxidativegrouptransfer)：氧氧化基團轉轉移是經P-450催化的氧氧化脫氨、、氧化脫硫硫、氧化脫脫鹵素作用用。如苯丙丙胺經P-450催催化氧化脫脫氨生成苯苯丙酮，釋釋出氨；氧氧化脫氨作作用也可由由單胺氧化化酶(MAO)催化化，但苯丙丙胺不是MAO的良良好的底物物。有機磷磷農藥對硫硫磷經氧化化脫硫后形形成對氧磷磷，對氧磷磷的大鼠經經口LD50值約為為對硫磷的的1／3，，即毒性大大3倍。(6)酯裂裂解(cleavageofesters)：P-450催催化磷酸酯酯裂解，如如對硫磷氧氧化生成中中間產物，，此中間產產物也可裂裂解生成對對硝基酚和和二乙基硫硫代磷酸。。P-450催化羧羧酸酯裂解解可生成羧羧酸和醛，，而酯酶水水解生成羧羧酸和醇。。R1COOCH2R2+[O]-→R1COOH+R2CHO(7)脫氫氫(dehydrogenation)：P-450也也催化很多多毒物的脫脫氫反應，，如尼古丁丁，對乙酰酰氨基酚(acetaminophen，撲熱熱息痛)。。對乙酰氨氨基酚可脫脫氫活化成成肝毒物N-乙酰苯苯醌亞胺。。2．微粒體體含黃素單單加氧酶肝肝、腎、肺肺等組織微微粒體含一一種或幾種種含黃素單單加氧酶(microsomalflavineontainingmonoxygenase，FMO)可氧化化多種毒物物的親核性性氮、硫和和磷雜原子子。此酶以以黃素腺嘌嘌呤二核苷苷酸(FAD)為輔輔酶，需要要NADPH和O2。由FMO催化的很很多反應也也可為P-450催催化。與P-450酶系的的不同之處處是此酶不不能在碳位位上催化氧氧化反應。。FMO可可催化親電電子的胺氧氧化生成N-氧化物物，催化伯伯胺氧化生生成羥胺和和肟。如苯苯異丙胺、、芐達明、、氯丙嗪、、氯氮平、、胍乙啶、、丙咪嗪、、甲苯丙胺胺、奧氮平平及三苯氧氧胺等含氮氮藥物，可可經FMO進行N-氧化，但但大多數情情況經細胞胞色素P-450進進行N-氧氧化。FMO還可氧氧化含硫的的外源化學學物(如硫硫醇、硫醚醚、硫酮、、硫代氨去去甲酸鹽、、甲氰咪呱呱和舒林酸酸硫化物)和磷化氫氫分別生成成S-和P-氧化物物。肼類化化合物、碘碘化物、硒硒化物和含含硼化合物物也是FMO的底物物。經NADPH將將FAD分子子還原成成FADH2后，氧化化性輔助助因子NADP仍結結合在酶酶上，FADH2然后結合合氧產生生過氧化化物(即即FAD的4a-氫化化過氧化化黃素)這種過過氧化物物相對穩(wěn)穩(wěn)定，可可能是因因為FMO的活活性中心心由非親親核性，，親脂性性氨基酸酸殘基組組成。在在外源化化學物氧氧化期間間，4a-氫過過氧化黃黃素蛋白白轉變成成4a-羥基黃黃素蛋白白，并將將黃素蛋蛋白過氧氧化物的的氧轉送送到底物物上，FMO產產生的代代謝物是是在外源源化學物物與過氧氧化物或或過酸化化物之間間反應的的產物。。與P-450不同，，FMO在與底底物結合合前就與與分子氧氧結合并并使之活活化。催催化循環(huán)環(huán)的最后后一步涉涉及4a-羥基基黃素蛋蛋白的脫脫氫作用用，并釋釋放NADP+。因為它它是限速速反應，，且在底底物氧化化后完成成。3．醇、、醛、酮酮氧化-還原系系統(tǒng)和胺胺氧化(1)醇醇脫氫酶酶：醇脫脫氫酶(ADH)是一一種含鋅鋅酶，位位于胞漿漿，分布布于肝臟臟(含量量最高)、腎臟臟、肺臟臟及胃粘粘膜。人人ADH是由兩兩個40kDa亞單位位組成二二聚體蛋蛋白質，，其亞單單位有6個不同同的基因因位點(ADHl-ADH6)編碼碼，它們們是a、、p、r、π和和γ以及及第6個個亞單位位8與或或者μ。。ADH依依不同的的分子分分為四類類。I型(α-ADH、、β-ADH和和r-ADH)主要存存在于肝肝臟和腎腎上腺等等，包括括ADHl、ADH2和ADH3，它們是是同工酶酶，催化化乙醇及及其他短短鏈脂肪肪醇的氧氧化過程程，吡唑唑可抑制制酶活性性。Ⅱ型(π-ADH)主要表表達在肝肝臟，而而在胃的的量較低低。在肝肝臟它主主要催化化長鏈脂脂肪醇和和芳香醇醇的氧化化，Ⅱ型型ADH對乙醇醇和甲醇醇的氧化化幾乎不不起作用用，且不不受吡唑唑的抑制制。Ⅲ型ADH-(χ-ADH)的底底物是長長鏈醇(戊醇和和更長)及芳香香醇(如如肉桂醇醇)。ⅢⅢ型ADH是普普遍存在在于全身身組織，，包括腦腦，它在在甲醛的的解過程程在起著著重要作作用。ⅡⅡ型和ⅢⅢ型ADH均不不受吡唑唑的抑制制。Ⅳ型ADH在在成人的的肝臟中中沒有表表達，它它主要在在胃腸道道的上部部，與慢慢性乙醇醇中毒者者導致腫腫瘤有關關。其原原因是ⅣⅣ型ADH使乙乙醇轉變變成乙醛醛(乙醛醛可能導導致上胃胃腸道腫腫瘤)；；乙醇中中毒抑制制Ⅳ型ADH代代謝維生生素A的的活性，，而維生生素A在在上皮細細胞生長長和分化化中有重重要作用用。(2)乙乙醛脫氫氫酶：乙乙醛脫氫氫酶(ALDH)以NAD+為輔助因因子將乙乙醛氧化化成羧酸酸。幾種種ALDH酶類類涉及醛醛類化合合物的氧氧化過程程，亦具具有酯酶酶的活性性。在人人體，有有12種種ALDH基因因被鑒定定，即ALDHl-10，SSDH和和MMSDH。。已在人人體證實實了ALDH的的遺傳多多態(tài)性，，在日本本人、中中國人、、韓國人人和越南南人中約約有45％-53％的的人因為為點突變變(Glu487Ly8487)而缺乏乏ALDH2的活性。。許多亞亞洲人在在飲酒后后易產生生紅暈綜綜合征，，其原因因是乙醛醛的迅速速堆積，，造成局局部血管管因釋放放兒茶酚酚胺而擴擴張。(3)二二氫二醇醇脫氫酶酶：除幾幾種羥化化類固醇醇脫氫酶酶和醛糖糖還原酶酶外，醛醛-酮還還原酶(AKR)超家家族還包包括幾種種二氫二二醇脫氫氫酶。(4)鉬水水解酶酶(molybdozymes)：醛醛氧化化酶和和黃素素脫氫氫酶／／黃素素氧化化酶(XD／XO)為有有含鉬鉬酶，，鉬酶酶的最最適底底物不不是細細胞色色素P-450的底底物。。醛氧氧化酶酶能氧氧化許許多取取代基基團如如吡咯咯、吡吡啶、、嘧啶啶、嘌嘌呤、、蝶啶啶及碘碘離子子。由由醛氧氧化酶酶催化化的外外源化化學物物還原原反應應需要要無氧氧條件件或者者有還還原性性底物物，如如N-甲基基尼古古丁胺胺、2-羥羥基嘧嘧啶或或者苯苯甲醛醛的存存在。。(5)單單胺胺氧氧化化酶酶、、二二胺胺氧氧化化酶酶：：在在肝肝、、腎腎、、腸腸、、神神經經等等組組織織的的線線粒粒體體中中有有單單胺胺氧氧化化酶酶，，胞胞液液中中有有二二胺胺氧氧化化酶酶，，這這些些酶酶能能使使各各種種胺胺類類氧氧化化脫脫氨氨生生成成醛醛和和氨氨。。單單胺胺氧氧化化酶酶有有兩兩種種形形式式，，稱稱為為MAO．．A和和MAO-B。。MAO-A主主要要氧氧化化5-羥羥色色胺胺，，去去甲甲腎腎上上腺腺素素和和萘萘心心胺胺的的脫脫烷烷基基代代謝謝物物。。Clorgyline可可抑抑制制MAO-A的的活活性性。。而而MAO-B主主要要氧氧化化ββ-苯苯乙乙胺胺和和芐芐胺胺，，可可受受1-司司來來吉吉蘭蘭的的抑抑制制。。MAO-B敲敲除除小小鼠鼠在在給給予予MPTP后后，，未未發(fā)發(fā)現現黑黑質質紋紋狀狀體體多多巴巴胺胺神神經經元元的的選選擇擇性性損損害害，，證證實實此此觀觀點點。。MAO-B是是可可影影響響帕帕金金森森病病易易感感性性的的遺遺傳傳因因素素之之一一。。4．過過氧化化物酶酶依賴賴性的的共氧氧化反反應氧氧化物物酶催催化的的外源源化學學物生生物轉轉化。。它包包括氫氫過氧氧化物物的還還原和和其他他底物物氧化化生成成脂質質氫過過氧化化物，，這一一過程程稱為為共氧氧化。。幾種不不同的的過氧氧化物物酶可可催化化外源源化學學物的的生物物轉化化，它它們見見于各各種組組織和和細胞胞內。。例如，，腎臟臟髓質質、血血小板板、血血管內內皮細細胞、、胃腸腸道、、腦、、肺及及尿膀膀胱上上皮細細胞含含有前前列腺腺素H合成成酶(PHS)，乳乳腺上上皮細細胞的的乳過過氧化化物酶酶，以以及白白細胞胞的髓髓過氧氧化物物酶。。PHS具具有兩兩個催催化活活性：：一為為環(huán)加加氧酶酶，可可將花花生四四烯的的轉變變成環(huán)環(huán)狀內內氫過過氧化化物PGG2，該過程涉涉及2個氧氧分子加到到花生四烯烯酸的每個個分子上；；另一是過過氧化物酶酶，將氫過過氧化物轉轉變成相應應的醇PGH2，它通過外外源化學物物的氧化來來完成。例如氨基比比林的N-脫甲基反反應、對乙乙酰氨基酚酚的脫氫反反應、苯并并(a)芘芘羥化反應應和7，8-二氫二二醇苯并(a)芘的的環(huán)氧化、、黃曲霉毒毒素B1的8，9-環(huán)氧化反反應等都可可通過共氧氧化作用而而完成。腎髓質和膀膀胱上皮的的P-450含量較較低，而PHS含量量相對較高高。在腎髓髓質PHS活化黃曲曲霉毒素和和乙酰胺基基苯可產生生腎毒性，，尿膀胱上上皮的PHS能活化化芳香胺，，如聯苯胺胺、4-氨氨基聯苯和和乙-氨基基蒽，形成成DNA反反應性代謝謝物，引起起某些物種種如人和狗狗的膀胱癌癌。(二)還原原作用在哺乳動物物組織中還還原反應活活性較低，，但在腸道道菌群內還還原酶的活活性較高。。1．硝基和和偶氮還原原偶氮還原原和硝基還還原是經腸腸道菌群和和兩種肝臟臟酶，如細細胞色素P-450和NADPH醌氧氧化還原酶酶催化。在在某些情況況下，醛氧氧化酶也參參與偶氮還還原反應和和硝基還原原反應。其其反應需要要NAD(P)H，，可被氧抑抑制。胃腸腸道下段的的無氧條件件很適合偶偶氮還原和和硝基還原原反應，所所以這些反反應主要由由腸道菌群群催化的。。而在低氧氧分壓時，，細胞色素素P-450也能催催化外源化化學物的還還原反應。。二硝基甲苯苯經肝P-450氧氧化后與葡葡萄糖醛酸酸結合成葡葡糖苷排入入膽汁，由由腸道菌群群進行生物物轉化，一一個或兩個個硝基被硝硝基還原酶酶還原成胺胺，葡糖苷苷為β-葡葡糖苷酶水水解。水解解后的代謝謝物被重吸吸收轉運至至肝，新生生成的氨基基由P-450催化化N-羥化化，并可乙乙酰化或與與硫酸結合合。這些結結合物可裂裂解生成高高度反應性性的氮賓離離子，氮賓賓離子可攻攻擊DNA，引起肝肝細胞突變變和肝癌。。因此，某些些化學致癌癌物的代謝謝活化涉及及幾個不同同的生物轉轉化酶，并并可需要幾幾個器官組組織的配合合。因而，，2，6-二硝苯甲甲苯與DNA反應并并引起突變變，在大多多數評價化化學物遺傳傳毒性的短短期試驗中中是觀察不不到的。因因為這些體體外的遺傳傳毒性試驗驗缺乏腸道道菌群的生生物轉化或或者Ⅱ相(結合)酶酶的作用。。2．．羰羰基基還還原原作作用用某某些些醛醛類類還還原原成成伯伯醇醇和和酮酮類類還還原原成成仲仲醇醇的的過過程程是是經經醇醇脫脫氫氫酶酶和和羰羰基基還還原原酶酶催催化化。。羰羰基基還還原原酶酶是是單單聚聚體體，，依依賴賴NADPH的的酶酶，，分分布布于于血血液液和和肝肝臟臟、、腎腎臟臟、、大大腦腦及及其其他他神神經經細細胞胞的的胞胞漿漿中中。。經經羰羰基基還還原原酶酶還還原原的的外外源源化化學學物物有有氟氟哌哌啶啶醇醇(抗抗精精神神病病藥藥物物)、、己己酮酮可可可可堿堿、、乙乙酰酰苯苯磺磺環(huán)環(huán)乙乙脈脈、、柔柔紅紅霉霉素素、、依依他他尼尼酸酸、、華華法法林林、、甲甲萘萘醌醌以以及及4-硝硝基基苯苯乙乙酮酮等等。。前前列列腺腺素素可可能能是是羰羰基基還還原原酶酶的的生生理理性性底底物物。。肝臟臟的的羰羰基基還還原原酶酶活活性性主主要要在在胞胞漿漿，，而而在在微微粒粒體體則則有有不不同同的的羰羰基基還還原原酶酶。。胞胞漿漿和和微微粒粒體體羰羰基基還還原原酶酶的的區(qū)區(qū)別別在在于于它它們們立立體體選選擇擇由由酮酮還還原原成成仲仲醇醇的的程程度度不不同同。。3．二二硫化化物、、硫氧氧化物物和N-氧氧化物物還原原含含硫硫基團團還原原反應應在體體內較較少。。二硫硫化物物還原原并裂裂解成成巰基基毒物物，如如戒酒酒硫由由肝、、腎細細胞胞胞漿中中硫氧氧化還還原依依賴性性酶催催化還還原。。在肝、腎腎細胞胞胞漿中硫硫氧還蛋蛋白依賴賴性酶類類可還原原硫氧化化物(如如亞砜)，硫氧氧化物又又可通過過P-450或FMO而形形成的，，通過這這些相反反作用的的酶系統(tǒng)統(tǒng)的再循循環(huán)可能能延長某某些外源源化學物物的生物物半減期期。N-氧化化物本身身毒性不不高，由由細胞色色素P-450和NADPH細胞色色素P-450還原酶酶催化經經單電子子還原迅迅速活化化生成氧氧化性氮氮氧的自自由基，，轉變成成細胞毒毒性或與與DNA結合的的毒物。。4．醌還還原醌醌由NAD(P)H-醌氧氧化還原原酶催化化還原成成氫醌，，此酶是是黃素蛋蛋白，又又稱為DT-黃黃遞酶，，催化醌醌雙電子子還原。。醌雙電電子還原原還可由由羰基還還原酶催催化。醌醌的雙電電子還原原是無毒毒性的。。但醌經經NADPH-P-450還還原酶催催化單電電子還原原，生成成半醌自自由基。。半醌自自由基可可經自氧氧化，伴伴有氧化化應激，，生成具具有細胞胞毒性的的超氧陰陰離子、、過氫氧氧自由基基、過氧氧化氫、、羥基自自由基(圖3-13)。氧化化應激是是某些含含醌或可可轉變?yōu)闉轷亩径疚锒咀髯饔玫闹刂匾獧C制制，如多多柔比星星和柔紅紅霉素的的心臟毒毒性、百百草枯和和硝基呋呋喃妥因因的肺毒毒性、6-羥基基多巴胺胺的神經經毒性。。5．脫鹵鹵反應有有三三種機制制涉及脫脫鹵素反反應，即即還原脫脫鹵反應應、氧化化脫鹵反反應和脫脫氫脫鹵鹵反應。。還原脫脫鹵反應應和氧化化脫鹵反反應由P-450催化化，脫氫氫脫鹵反反應由P-450和GSHS-轉轉移酶催催化。這這些反應應在一些些鹵代烷烷烴的生生物轉化化和代謝謝活化中中起重要要的作用用。如肝肝臟毒物物四氯化化碳經還還原脫鹵鹵反應代代謝活化化，單電電子還原原生成三三氯甲烷烷自由基基(·CCl3)，后者者啟動脂脂質過氧氧化作用用并產生生各種其其他代謝謝物。(三)水水解作用用外源化學學物的水水解作用用(hydrolysis)主要由由酯酶和和酰胺酶酶、肽酶酶、環(huán)氧氧水化酶酶催化。。1．酯酶酶和酰胺胺酶哺哺乳動動物含有有許多種種水解酶酶，包括括各種酯酯酶(esterase)和和酰胺酶酶(amidabe)，可水水解含有有羧酸酯酯(普魯魯卡因)、酰胺胺(普魯魯卡因酰酰胺)、、硫酯(螺甾內內酯)、、磷酸酯酯(對氧氧磷)及及酸酐等等功能基基團的外外源化學學物。酯酯類毒物物被酯酶酶催化水水解生成成醇和酸酸，酰胺胺被酰胺胺酶催化化水解成成酸和胺胺，硫酯酯被分解解為羧酸酸和硫醇醇。羧酸、酰酰胺及硫硫酯的水水解主要要由位于于各種組組織和血血清中羧羧酸酯酶酶和血液液中真性性乙酰膽膽堿酯酶酶及假性性膽堿酯酯酶催化化。真性性乙酰膽膽堿酯酶酶位于紅紅細胞膜膜上，與與神經組組織中的的為同一一酶類。。有機磷磷農藥及及氨基甲甲酸酯殺殺蟲劑的的中毒機機制是通通過修飾飾大腦的的乙酰膽膽堿酯酶酶活性中中心的絲絲氨酸抑抑制其活活性，該該酶水解解神經遞遞質乙酰酰膽堿。。假性膽堿堿酯酶又又名丁酰酰膽堿酯酯酶，位位于血清清中，可可水解琥琥珀酰膽膽堿、肌肌肉松弛弛劑米庫庫氯銨、、普魯卡卡因、丁丁卡因、、可卡因因、二醋醋嗎啡及及其他藥藥物等。。2．肽酶酶在在血液和和組織中中有許多多肽酶(peptidase)可水水解肽類類。例如如，氨基基肽酶和和羧基肽肽酶，分分別在N-末端端和C-末端水水解氨基基酸，而而內肽酶酶則在肽肽內部特特定部位位裂解肽肽類，如如胰蛋白白酶水解解肽類C-末端端的精氨氨酸殘基基或者賴賴氨酸殘殘基。肽肽酶可裂裂解鄰近近氨基酸酸之間的的酰胺鍵鍵，因此此其功能能是酰胺胺酶。3．環(huán)氧氧水化酶酶環(huán)氧水水化酶(epoxidehydrodase，，EH)催催化由環(huán)環(huán)氧化物物與水的的反式加加成物，，其水合合產物是是具有反反式構型型的鄰位位二醇。。在哺乳動動物，環(huán)環(huán)氧水化化酶有五五種形式式：微粒粒體環(huán)氧氧水化酶酶(mEH)、、可溶性性環(huán)氧水水化酶(sHE)、膽膽固醇環(huán)環(huán)氧水化化酶、LTA4水解酶及及hepoxilin水解酶酶，后三三種酶似似乎僅僅僅水解內內源性氧氧環(huán)化酶酶。mEH與sEH在在氨基酸酸序列上上完全不不同，故故在免疫疫化學方方面，亦亦是完全全不同的的蛋白質質。雖然然兩種酶酶可以水水解廣譜譜化合物物，但它它們有自自己的底底物特異異性。EH在苯并(a)芘4，，5-氧化物物解毒過程中中起主要作用用，但在苯并并(a)芘轉轉變成終致癌癌物苯并(a)芘-7，，8-二氫二二醇-9，10-氧化物物的過程還是是起一定的作作用。環(huán)氧水化酶是是肝臟微粒體體中可誘導的的酶類之一，，幾種細胞色色素P-450誘導劑均均可誘導環(huán)氧氧水化酶的活活性。Ⅱ相反應(phaseⅡⅡbiotransformation)又又稱為結合作作用(conjugation)。。Ⅱ相反應中中，毒物原有有的功能基因因或由I相反反應引入(暴暴露)的功能能基因與內源源性輔因子反反應。除了甲甲基化和乙酰酰化結合反應應外，其他ⅡⅡ相反應顯著著增加毒物的的水溶性，促促進其排泄。。葡糖醛酸結結合、硫酸結結合、乙?；饔?、甲基基化作用涉及及活結合則是是與活化的毒毒物反應。三、Ⅱ相反應應Ⅱ相反應可引引起代謝活化化，如致癌物物2-乙酰氨氨基芴(2-acetylaminofluorene，，2-AAF)和2-氨氨基芴，可以以在N-乙酰酰轉移酶和脫脫乙酰酶催化化互相轉化，，并均可經P450和黃黃素加單氧酶酶催化形成N-羥基芳芳酰胺和N-羥基芳胺。。這兩種毒物物是近致癌物物，與硫酸結結合、乙?；推咸擒账崴峤Y合(反應應途徑見圖3-14)，，結合物在酸酸性pH尿可可水解或由小小腸菌叢的ββ-葡糖苷酸酸酶催化水解解，生成N-羥基芳香胺胺，后者可自自發(fā)性生成芳芳基氮賓離子子(親電子劑劑)，攻擊DNA，引起起膀胱癌和結結腸癌。(一)葡糖醛醛酸結合葡糖醛酸結合合(glucuronidation)是Ⅱ相相反應中最普普遍進行的一一種，由UDP-葡糖醛醛酸基轉移酶酶(UDP-glucurony]transferase，UDPGT)催化化對毒物的代代謝(解毒和和活化)具有有重要的作用用。葡糖醛酸結合合反應中葡萄萄糖醛酸供體體是來自胞液液的尿苷二磷磷酸葡萄糖醛醛酸(ufidinediphos-ophateglucuricacid，UDPGA)。外源性底底物包括羥基基、羧基、胺胺基和巰基毒毒物。UDPGT催化的的結合反應中中，UDPGA的葡糖醛醛酸部分C-1碳原子被被活化受到底底物中O、N、S或C原原子的親核攻攻擊，形成有有β構型的糖糖苷酸結合物物,并釋出UDP。葡糖糖苷酸結合物物是高度水溶溶性，易于從從尿和膽汁排排泄。(二)硫酸結結合硫酸結合(sulfateconjugation)反反應的供體是是3’-磷酸酸腺苷-5’’-磷酰硫酸酸(PAPS)在磺基轉轉移酶(sulfotransferase)作用下，生生成硫酸酯：：此反應從PAPS轉移-SO3-(不是-S04-)至毒物。結結合反應涉及及親核性氧或或氮原子攻擊擊PAPS分子中的親親電性硫原子子，磷硫脂鏈鏈斷裂?；腔D移酶不被被典型的誘導導劑(PB和和3MC)所所誘導。由于PAPS的前體自由由半胱氨酸濃濃度有限，細細胞PAPS濃度(～75μmol/L)顯顯著低于UDPGA(～～350μmol/L)和GSH(～0mmol/L)。硫酸結結合與葡糖醛醛酸結合的底底物功能基團團相似，對于于酚類，硫酸酸結合親和力力高、代謝容容量低，而葡葡糖醛酸結合合親和力低、、代謝容量高高。因此同一一種毒物與硫硫酸和葡糖醛醛酸結合的相相對量取決于于染毒劑量。。在低劑量時時主要的代謝謝產物為硫酸酸結合物，劑劑量增加則與與葡糖醛酸結結合的比例增增加。外源外外學物的硫酸酸結合物主要要經尿排泄，，少部分從膽膽汁排泄。毒毒物與硫酸結結合后尿中有有機硫酸酯與與無機硫酸鹽鹽比值明顯增增加，可以用用作一些毒物物的接觸指標標。(三)乙?；饔靡阴；饔?acetylation)涉及酶酶催化或非酶酶催化的從乙乙酰輔酶A將將乙?；D移移到含伯胺、、羥基或巰基基的毒物。這這些酶分布在在很多器官，，但肝是N-乙?；饔糜玫闹饕鞴俟佟７枷悴钒泛碗碌牟钒坊阴；髯饔檬沁@些毒毒物的主要生生物轉化途徑徑。人類的乙?；灿卸鄳B(tài)性性，根據對異異煙肼乙酰結結合反應的速速度，將人群群分為快乙酰酰化型和慢乙乙?；?。(四)氨基酸酸結合與氨基酸結合合(aminoacidconjugation)有有兩類毒物，，即羧酸和芳芳香羥胺。羧羧酸必須首先先經?；o酶酶A合成酶催催化，需要ATP和乙酰酰輔酶A，活活化生成?；o酶A硫酯酯，再由N-乙酰轉移酶酶-催化與氨氨基酸如甘氨氨酸、谷氨酸酸、?；撬岬牡陌被磻?，形成酰胺鍵鍵。例如苯甲甲酸與甘氨酸酸結合生成馬馬尿酸。羧酸酸的氨基酸結結合是解毒反反應。芳香羥羥胺則由氨酰酰tRNA合合成酶催化并并需要ATP，與氨基酸酸的羧基反應應，生成N-酯，后者可可形成親電子子的氮賓離子子和碳賓離子子，因此是活活化反應。(五)甲基化化作用內源性底物的的甲基化如組組胺、氨基酸酸、蛋白、糖糖和多胺對細細胞的正常調調節(jié)有重要的的意義，僅當當毒物符合這這些酶的底物物要求，甲基基化作用(methylation)才有重要要性，甲基化化反應不是毒毒物結合的主主要方式。甲甲基化反應由由S-腺嘌呤呤蛋氨酸(SAM)供給給甲基。甲基基化反應可分分為N-，O-，S-甲甲基化。這種種結合形成的的產物雖然可可能比母體毒毒物水溶性降降低，但一般般都能使毒物物解毒。(六)谷胱甘甘呔結合谷胱甘肽S-轉移酶(gutathioneS-transferase，GST)催化化還原性GSH(親核劑劑)與含有親親電子C、、N、S、0的毒物反應應，生成結合合物。GST的底物的共共同點為：有有一定疏水性性，含有親電電子原子，并并可與GSH發(fā)生非酶反反應。GSH結合物具有有極性和水溶溶性，可經膽膽汁排泄，并并可經體循環(huán)環(huán)轉運至腎。。在腎內GSH結合物經經一系列酶催催化反應轉變變?yōu)榱蛎寻彼崴?mercapturicacid)衍生生物，由尿排排泄。GST在細胞內含含量很高，可可高達細胞總總蛋白的10％，主要存存在于胞液中中，在微粒體體內含量較低低，GST是是可誘導酶。。GST催化的的GSH結合合反應是親電電子劑解毒的的一般機制，，并在自由基基解毒中也起起重要作用。。然而，如果果上述親電性性物質在體內內的量過大，，則可引起谷谷胱甘肽的耗耗竭，導致明明顯毒性反應應，如對乙酰酰氨基酚與肝肝蛋白其價結結合與谷胱甘甘肽的耗竭關關系如圖3-15。毒物在在體內內的生生物轉轉化過過程，，受很很多因因素的的影響響，如如物種種、性性別、、遺傳傳、年年齡、、營養(yǎng)養(yǎng)、疾疾病等等。本本節(jié)僅僅介紹紹毒物物代謝謝酶的的誘導導(激激活)或抑抑制(阻遏遏)對對生物物轉化化的影影響。。四、、毒毒物物代代謝