Reazioni di fase 2 + stress ossidativo come strumento di biomonitoraggio

Reazioni di fase 2

Gli xenobiotici attivati con queste reazioni di fase I subiscono poi trasformazioni enzimiche appartenenti alla fase II → reazioni di coniugazione, ossia dei gruppi chimici vengono legati ai gruppi funzionali attivati dallo xeno e quindi resi facilmente eliminabili.

1. Glucuronidazione

Mediata dall’enzima microsomiale = UDP-glucuroniltransferasi. Essenzialmente il gruppo chimico viene preso da un’altra molecola e donato/agganciato dallo xenobiotico attivato.

La molecola da cui viene preso l’acido glucuronico è l’UDP-glucuronato (UDP = c’è l’uracile, ribosio e 2 gruppi fosfato). L’enzima stacca l’acido e lo coniuga al substrato e quello rilasciato è l’uridindifosfato + il glucuronato.

Essendo un enzima microsomiale, la sua attività è spesso associata a quella del citocromo P450.

Foto → UDP-glucuronato passa attraverso un trasportatore nel lume del reticolo endoplasmatico e si ha lo xeno attivo (prodotto dal citocromo) e direttamente al substrato glucuronato e pronto per l’eliminazione. Da dove si forma l’UDP-glucuronato? Dal glucosio 6-fosfato (intermedio glicolisi).

Esempio di metabolismo: mediato dall’UDP-glucuroniltransferasi è il benzopirene, che per attività del citocromo P450 può essere ossidato a epossido o nel corrispettivo idrossile, il quale può essere direttamente coniugato con acido glucuronico tramite la trasferasi mentre l’epossido ha, per attività dell’epossido idrolasi, il gruppo epossidico che viene aperto con 2 ossidrili e poi viene glucuronato e quindi eliminato.

Quante reazioni di fase I e fase II ci sono? Ci sono 2 reazioni di fase I + coniugazione.

2. Solfatazione

La solfotransferasi è un enzima citosolico e trasferisce gruppi solfati su substrati attivati (presentano un gruppo ossidrilico o amminico libero), e il substrato dal quale prende i gruppi solfati è → PAPS (3'-fosfoadenosina-5'-fosfosolfato).

Questi enzimi sono classificati in base alla loro specificità ai substrati:

• SULT1A → Metabolizza fenoli, farmaci
• SULT1E → Coinvolta nella solfatazione degli estrogeni
• SULT2A → Agisce su steroidi e acidi biliari
• SULT1C → Espressa nei tessuti fetali e gastro-intestinali

Esempio metabolismo del paracetamolo:

Fase I → Ossidazione dal citocromo P450, che produce la NAPQI.

N.B. Il paracetamolo è già pronto per essere modificato dagli enzimi di fase II, infatti può andare direttamente a glucuronidazione o a solfatazione e tali prodotti vengono poi eliminati.

Il NAPQI viene addizionato con glutatione (con l’enzima glutatione S-transferasi).

3. Coniugazione con glutatione

Glutatione S-transferasi, il quale catalizza il trasferimento di glutatione (GSH) a substrati elettrofili, ossia xenobiotici attivati (reattivi).

Il glutatione è formato da 3 aminoacidi: glicina, cisteina, acido glutammico.

A sx in alto forma ridotta, dove HS è libero ma due molecole di glutatione si possono unire tramite un ponte disolfuro (legame zolfo-zolfo) per formare glutatione ossidato.

La transferasi lega allo xeno a livello del gruppo solforico della cisteina (in mezzo), quindi il gruppo SH viene usato per la coniugazione.

L’enzima è importante per lo stress ossidativo cellulare → perché il glutatione viene usato dalla glutatione perossidasi per combattere specie radicaliche dell’ossigeno, quindi ha anche ruolo di detossificazione.

Esempio: metabolismo del naftalene.

Attraverso l’attività della P450 viene ossidato e si forma l’ossido, il quale (può essere una reazione spontanea o mediata dall’epossido idrolasi) viene glucuronato o vengono aggiunti gruppi solfato. L’ossido può anche subire l’aggiunta del glutatione, ad opera della glutatione S-transferasi, e produrre un intermedio che viene ulteriormente modificato ed eliminato.

N.B. Una deficienza da glutatione transferasi è dannosa perché non ho più l’azione detossificante ma non sono più in grado di convertire l’ossido nei suoi metaboliti successivi meno reattivi → il naftalene-1,2-ossido è estremamente reattivo e tossico per la cellula ed è in grado di legare a DNA e proteine.

Stress ossidativo come strumento di biomonitoraggio

Quando abbiamo parlato del metabolismo si è visto che spesso si possono produrre metaboliti reattivi tossici per la cellula e abbiamo incontrato la possibilità che questi inducano lo stress ossidativo.

La maggior parte degli inquinanti ambientali inducono lo stress ossidativo → capire e quantificarlo.

Xenobiota è tossico => possono formarsi metaboliti che se non vengono coniugati possono indurre tossicità tramite l’accumulo di specie radicaliche dell’ossigeno (ROS).

Sono reattivi e possono danneggiare le biomolecole (acidi nucleici, proteine, lipidi); i principali ROS prodotti a livello cellulare: anione superossido (estremamente reattivo O2), perossido di idrogeno (acqua ossigenata) e il radicale ossidrilico.

Sono sempre pericolosi? (O2 cofattore importante)

Normalmente le nostre cellule producono radicali quindi non sono tossiche (es. i macrofagi rilasciano ROS contro patogeni ecc.) e, inoltre, l’ossigeno è un cofattore importante di tantissime reazioni. Il problema sorge