Tossicologia

O

l’altro metabolita finale, a seconda che la persona presenti un metabolismo più rapido

Coniugazione

per la prima o per la seconda. Qual è la seconda? È la coniugazione famosa con l’acido

Coniugazione

acido acetilsalicilico acido salicilico

con la glicina COOH

glucuronico, famosa poiché propria per molti farmaci, la specie ottenuta è ancor più

o aspirina con l’acido

OH

solubile, perché a parte i due acidi, uno alifatico e uno di derivazione benzoica, questo

OH OH glucuronico

H N

derivando dagli zuccheri ha molti ossidrili che ne amplificano la solubilità. In questo

2 OH

meccanismo catalizzato È l’OH fenolico dell’acido acetil salicilico che attacca questo

O OH

carbonio, con inversione di configurazione. COOH

O

H

N

O OH OH

OH O

OH OH

HOOC

Vediamo alcuni cofattori di coniugazione. Quali specie intervengono per coniugare il

metabolita di fase 1?

-UDPGA è il cofattore che trasporta l’acido glucuronico. L’enzima che si chiama

glucoril-tranferasi catalizza la reazione di interazione dell’acido glucuronico con il

metabolita di fase 1 dell’acido acetil salicilico, e usa l’UPDGA come cofattore che ne

cura il trasporto.

-PAPS, trasportatore di gruppi solfato laddove è necessaria la solfatazione. Questi primi

4 sono di tipo nucleosidico a seconda della base azotata dove per lo più c’è adenina.

-Acetil coA, è il trasportatore di gruppi s-acetili.

-SAM, importantissima, poiché partecipa ad innumerevoli reazioni enzimatiche. La

specie carica positivamente subisce attacco nucleofilo sul carbonio che qui quindi

viene metilato. In genere sono gli azoti che vanno a prendersi per addizione nucleofila

il metil gruppo, quello che si genera è la SAM senza il metil guppo prende il nome di S

adenosil omo cisteina.

-Non è da meno il Glucatione, presente in molti integratori, cosa fa? È il più importante

sistema di detossificazione di radicali liberi per proteggere le cellule anche

dall’invecchiamento. Non è il solo che lo fa, ma è il solo tripeptide. È costituito da una

glicina, che fa legame peptidico con la cisteina che è la sua porzione farmacoforica, in

particolar modo la funzione finale di attività biologica è il gruppo mercapturico

centrale della stessa. La cisteina lega ancora con legame sineptidico il gruppo in

gamma dell’acido glutammico.

-Per finire una serie di amminoacidi importanti, come la glicina che abbiamo visto per

la fase 2 dell’aspirina; la glutammina e la taurina che è importante nello sviluppo

neurologico del bimbo.

Una delle cascate metaboliche più importanti è quella del glucatione. Esso è un

antiossidante che nel momento in cui inattiva le sostanze che possono ossidare la

membrana cellulare ossida sé stesso, riducendo la sostanza dannosa rendendola

innocua. Se viene ossidato dal GSH (che è l’acronimo usato per il glucatione in cui si

evidenzia il gruppo mercapturico della cisteina centrale) forma il GSSG, si forma con

una seconda molecola di glucatione il ponte disolfuro, si tratta di una specie

simmetrica che è inattiva biologicamente, quindi l’enzima GSH reduttasi, lo riduce e

libera di nuovo il GSH, quindi questo processo richiede energia enzimatica.

Sommariamente analizziamo i diversi step, vediamo come esce il farmaco che è stato

inattivato. Il nostro substrato è il generico metabolita RX di fase 1 di un farmaco. La

Glucatione-S-transferasi pensa a coniugare un residuo attivo del substrato metabolita

al guppo SH, poi un enzima chiamato gamma-glutamintranspeptidasi fa uscire l’acido

glutammico, con liberazione di glutammato che viene eventualmente riciclato.

L’espulsione avviene mediante eterolisi di legame sfruttando una molecola di acqua. A

questo punto un secondo enzima, che prende il nome di Aminopeptidase di tipo M,

libera anche la glicina con utilizzo di una seconda molecola di H2O. Vengono eliminati

uno alla volta i due aminoacidi, al fine di lasciare coniugato al metabolita di fase 1

unicamente la cisteina attraverso il gruppo mercapturico. L’utilizzo diretto di cisteina

non è consigliato, perché è una specie instabile e molto reattiva con altre proteine, si

preferisce il suo trasporto attraverso glucatione, con una doppia scissione, e una

doppia espulsione di aminoacido, per una questione di protezione anche se con

dispendio energetico. Questo intermedio metabolico, che è il coniugato del nostro

farmaco con la cisteina, subisce due differenti meccanismi, il primo andando avanti

attraverso l’intermedio di un enzima, che si chiama n-acetil transferasi, utilizza quindi

l’Acetil CoA come cofattore, per acetilare l’ammino gruppo dell’aminoacido cisteina

coniugato al residuo del farmaco, si forma l’acido mercapturico che può essere escreto

con le urine. Un’altra parte del coniugato cisteinico, può andare incontro, attraverso la

coniugazione con una bella liasi per far uscire un piruvato CH3COO- e ammoniaca.

Iene ossidato il legame CHNH2, attraverso la deamminazione ossidativa tipica degli

amminoacidi, viene liberata NH3 ma non perche si stacca l’NH2, attenzione, prima

viene ossidato il legame CHNH2 a porzione imminica (base di Shiff), a questo punto

viene l’idrolisi, si libera ammoniaca e ciò che rimane è CHCOO-, il piruvato. Cosa si

libera? RSH, ossia il farmaco lega direttamente il gruppo mercapturico, che seppur più

polare non viene escreto così, ma viene prima metilato da un s-metil transferasi,

oppure glucuronicato. La metilazione usa sempre la SAM come cofattore.

Iniziamo l’avvelenamento da metalli pesanti, dopo di che invece considereremo tutti

gli aspetti fisiologici e patologici per ciò che concerne un difetto o un eccesso dei

microelementi essenziali.

Attenzione ora alla curva dose risposta per questi rispetto a quella prevista per i

microelementi essenziali. La prima evidenzia che a dosaggio nullo o bassissimo non vi

sono effetti tossici, aumentando la concentrazione si esplicano effetti tossici fino alla

morte per dosaggi elevati. La seconda, relativa invece ai cationi che costituiscono

microelementi essenziali, evidenzia che per ipodosaggio, per bassisima

concentrazione fisiologica, si hanno gravi effetti, anche la morte, poiché ovviamente si

tratta di sostanze spesso implicate in processi fisiologici e quindi necessari. Anche

l’iper dosaggio diviene pericoloso, poiché ad alte concentrazioni possono esplicarsi

effetti tossici, quindi si ha la tipica curva a campana. Quindi una dose perfetta è tale

che non siamo né in stato di ipodosaggio, ad esempio per K, ipocalemia, né in stato di

iperdosaggio, in questo caso ipercalemia. Bassissimo dosaggio o altissimo dosaggio

determinano alti rischi, anche la morte.

Vedremo per i metalli pesanti, Ag Pb Hg As Sb Bi Cd, alcuni dei quali vengono ancora

somministrati. Analizziamo esempi storici di sindromi eclatanti.

Sono elementi non essenziali che seguono una curva dose effetto vista. I metodi di

assorbimento sono vari, quelli più eclatanti sono la via inalatoria e quella cutanea,

chiaramente si intende che l’intossicazione avviene accidentalmente o cui sono

soggette persone che lavorano in un ambito industriale in cui si hanno queste

sostanze. Può esservi anche un assorbimento gastrointestinale, questo accade non in

ambito industriale, ma quando se abbiamo cibi contaminati, specialmente marittimi,

da metalli pesanti o loro metaboliti, presenti nel mare, che si depositano nel pesce che

contiene parti di mercurio che non viene affatto eliminato attraverso cottura e

riscaldamento, per cui mentre alcune sostanze mediante cotture vengono

decomposte, queste sono inerti al riscaldamento.

Vi è un meccanismo generale per ciò che concerne l’azione tossica di questi metalli

pesanti, sempre tenendo a mente che ciascun metallo presenta poi delle

caratteristiche peculiari. In genere accade che ioni di questi metalli possono interagire

facilmente con gruppi nucloefilici di alcune proteine, basti pensare alla cisteina, e

quindi con gruppi SH che a livello amminoacidico ha la cisteina. Nelle proteine

specialmente di tipo enzimatico si forma un legame tra ione e metallo pesante tipo di

complessazione, l’SH se confrontato con l’OH a livello di reattività organica, è più

nucleofilo, in quanto lo Zolfo è meno elettronegativo e rende più disponibile il

doppietto verso gli ioni di questi metalli. Ovviamente ciò causa l’inattivazione dei

sistemi enzimatici, fino ad alterare la fisiologia cellulare e quindi ad esplicare attività

tossica. Le intossicazioni possono essere di tipo acuto o cronico, nella prima si ha

esposizione breve ma ad elevate quantità, i sintomi associati all’intossicazione sono

comunemente disturbi gastrointestinali, vomito, diarrea, dolori addominali. Segni

particolari sono l’orletto gengivale nero se si forma PbS o colorazione grigio-nerastra

della pelle a causa della formazione di AgS. Queste sintomatologie sono spesso

riscontrabili anche nelle intossicazioni croniche, in cui al contrario l’esposizione è

prolungata a piccole dosi.

Consideriamo manifestazioni patologiche specifiche in taluni casi per alcuni ioni di

questi metalli pesanti.

-Cadmio, l’assorbimento può avvenire per ingestione di alcuni alimenti contaminati

(cosa che è accaduta frequentemente), si genera nausea vomito e diarrea, oppure per

inalazione di vapori di cadmio. Il Cadmio è contenuto nel fumo delle sigarette, per

combustione viene liberato, e quindi i fumatori respirano vapori che hanno cadmio

dentro tant’è che il fumo delle sigarette è una delle principali fonti non occupazionali,

non a caso si riscontra che i fumatori hanno una concentrazione ematica di Cd fino a 5

volte superiore ad un soggetto non fumatore. Si può avere anche irritazione di tipo

locale da Cadmio, e ciò arriva a causare anche edema polmonare.

-Mercurio, famosa è la tragedia di Minimate e Nigate, nel 1950. Fu un intossicazione

generata per ingestione di pesce contaminato non da mercurio tal quale, ma da

mercurio che in sistemi marini subisce metabolismo. I due metaboliti principali sono il

monometilmercurio, carico positivamente, che non ha eccellenti caratteristiche lipofile

per cui potrebbe a basse concentrazione oltrepassare anche la BE ma lo fa poco

perché è ancora carico positivamente. Invece il metabolita secondario è quello che

subisce una seconda metilazione ad opera di un enzima metil transferasi, è neutro e

passa benissimo la BE, è il dimetilmercurio, in cui i due metili rendono ancor più

lipofila la sostanza la quale oltrep