2.1 Etanolu Metabolismus
Etanol (CH3CH2OH) je oxidován v játrech na acetaldehyd (CH3CHO, ethanal), které v druhém kroku je dále oxidován na kyselinu octovou (CH3COOH, ethanoic kyselina) (Obr. 2). Kyselina octová se nakonec v cyklu kyseliny citronové rozkládá na oxid uhličitý a vodu .
V procesu, ethanol dodává značné množství energie: 450 kcal/100 g, což je hodnota mezi ty, glukózy (400 kcal/100 g) a tuku (930 kcal/100g). Alkoholické nápoje musí být proto zařazeny mezi potraviny.
Obrázek 2. Metabolismus ethanolu v těle.
Ethanolu ⇒ Acetaldehyd
V prvním kroku, ethanol se oxiduje na buňky v játrech na acetaldehyd, s NAD+ (nikotinamidadenindinukleotid), jako oxidační činidlo. Tato reakce je katalyzována enzymy alkoholdehydrogenázy (ADH), z nichž má lidské tělo mnoho k dispozici. Všechny jsou strukturálně velmi podobné a vždy se skládají ze dvou podjednotek, z nichž každá obsahuje 374 aminokyselin. Α-, β-, a γ – podjednotek hodí na ethanol oxidační jsou kódovány třemi geny v chromozomu 4, a mohou být kombinovány v jakékoliv ze šesti ADH dimery (αα, ββ, γγ, αβ, αγ, βγ). Katalytické aktivity různých kombinací se liší jen nepatrně.
kromě toho existují také různé odrůdy podjednotek β a γ. ADH obsahující β1 podjednotky-běžné mezi Evropany-oxiduje ca. 110 mg ethanolu za hodinu a kg tělesné hmotnosti, zatímco verze β2, častější u Asiatů, je výrazně katalyticky aktivnější při 130 mg / kg / h.
Chronické zneužívání alkoholu indukuje vysoké úrovni nařízení v jaterních buňkách normálně podřízené mechanismus oxidace ethanolu: mikrosomální ethanol oxidační systém (MEOS). V tomto případě se ve zvýšené míře syntetizuje speciální monooxygenáza cytochromu P450, která zase metabolizuje ethanol nezávisle na ADH. V MEOS reakční sekvence, ethanol se oxiduje přímo molekulární kyslík, tzn. neexistuje žádná aktivní připojení k dýchacího řetězce v mitochondriích. Energie uvolněná meos oxidací ethanolu je jednoduše vyřazena ve formě tepla a — na rozdíl od „normálního“ metabolismu ADH-není chemicky uložena.
to bylo prokázáno působivě u lidí: v kontrolované studii byl normální denní příjem kalorií zdvojnásoben s doplňkovým množstvím ethanolu nebo čokolády. Výsledek: při použití ethanolu zůstaly tělesné hmotnosti po dvou týdnech nezměněny, ale čokoládoví jedlíci získali 3 kg .
Acetaldehyd ⇒ Kyselina Octová
Dvě aldehyd dehydrogenázy (ALDHs) připraven pro další oxidaci etanolu. Rychlá oxidace je také důležitá, protože acetaldehyd je toxický. Na ALDHs splnit jejich úkol v příkladným způsobem: toxický acetaldehyd oxiduje na neškodné kyseliny octové podél dvou cest: malé frakce se oxiduje v játrech buňky, v cytosolu tím, aldehyd dehydrogenázy ALDH1, vzhledem k tomu, že hlavní část je oxidován v mitochondriích tím, ALDH2.
při oxidaci jak alkoholu, tak i acetaldehydu je NAD+ (nikotinamidadenin dinukleotid) skutečným oxidačním činidlem. Krevní koncentrace acetaldehydu obecně zůstává pod 2 µmol/L, ve srovnání s typickou ethanolu o koncentraci 5 mmol/L.
Obrázek 3. Intracelulární metabolismus ethanolu.
Každý ALDH se skládá ze čtyř identických podjednotek, každá s 500 aminokyselin, které se v případě ALDH1 — nalezena v cytosolu — je lokalizován na chromozomu 9, vzhledem k tomu, ALDH2 z mitochondriích je lokalizován na chromozomu 12. Pořadí korespondence mezi dvěma ALDHs je pouze 68 %, a jejich katalytické účinky se liší podle toho: ALDH2 z mitochondrií je mnohem více aktivní, než ALDH1 z cytosolu (Obr. 3).
neobvyklá citlivost na alkohol, kterou projevuje část světové populace, zejména ta z Asie, je způsobena změněným ALDH2. Na rozdíl od Evropanů a Afričanů 44 % Japonců (tab. 1) mají variantu enzymu ALDH2 v mitochondriích jejich jaterních buněk. Tato modifikace nese označení ALDH2*, kde kyselina glutamová v poloze 487 byla nahrazena lysinem . Mutace je katalyticky neaktivní a lidé s ALDH2* jsou schopni metabolizovat acetaldehyd pouze pomalu, pomocí méně aktivní cesty ALDH1.
důsledek: během několika minut po spotřebě ethanolu se jejich koncentrace v krvi a acetaldehydu dramaticky zvyšuje. Zatímco u Evropana (ALDH2) s obsahem alkoholu v krvi 0,5 ‰ zůstává hladina acetaldehydu v krvi pod 2 µmol/L, u Japonce s ALDH2* může tato hodnota dosáhnout 35 µmol / l.
acetaldehyd má silný vazodilatační účinek, což způsobuje zčervenání obličeje nebo „proplachování“ (proplachovací syndrom). Současně se objevují násilné příznaky podobné kocovině (bolest hlavy ,třes, pocit nevolnosti).
Tabulka 1. Prevalence inaktivní aldehyddehydrogenázy (ALDH2*) v různých etnických populacích .
stejné příznaky jsou pozorovány u Evropanů s aktivním ALDH2, pokud se enzym zablokuje. Tento účinek může být vyvolán podle přání farmaceutickým přípravkem Antabuse®, sloučeninou, která zcela blokuje ALDH2. Výsledný vzestupný náraz v koncentraci acetaldehydu s doprovodnými závažnými příznaky kocoviny trápí narkomany ve fázi vysazení, kteří podstupují léčbu, po jakékoli shovívavosti v alkoholu.
Podobně, po vychutnával jídlo, které se stane, že obsahují houby Coprinus atramentarius, obecně známý jako „obyčejný inkoust cap“ nebo „výklopník‘ s bane“, jeden by měl, na další tři dny, přísně vyhnout se všechny alkoholické nápoje (Obr. 4). V opačném případě, po několika minutách, hlavní příznaky kocoviny se bude rozvíjet jako jsou návaly horka, bušení srdce a zrychlený tep, bolest hlavy, nevolnost, zvracení, pocení, záchvaty a třes končetin. Zvláště závažné případy mohou dokonce vést ke kolapsu . Tento klinický obraz je známý jako syndrom Coprinus. Může trvat několik hodin, i když dosud nebyly zaznamenány žádné případy úmrtí.
.gif)
obrázek 4. Coprinusův syndrom.
příčinou Coprinus syndrom je výrazně zvýšený krevní-koncentrace acetaldehydu v důsledku složkou houbovou, že blokuje oxidaci acetaldehydu na kyselinu octovou. Pozorované příznaky jsou totožné s příznaky pozorovanými po požití alkoholu během léčby Antabusem (disulfiramem). Viníkem může být koprin, N5 – (1-hydroxycyklopropyl)-L-glutamin (2), který byl izolován z této houby . To má více nedávno bylo prokázáno, že to není coprin sám, že blokuje aldehyd dehydrogenázy ALDH2, což způsobuje příznaky, ale spíše jeden z jeho metabolitů, asi 1-aminocyclopropanol (3) nebo leptavý cyclopropanone (4) .
2.2 Další Metabolické Změny
Ethanol a jeho degradace — druhé řízení závratnou rychlostí — vést k fyziologickým změnám, které přetrvávají i po dobu intoxikace. Z chemického hlediska je ethanol redukčním činidlem bohatým na kalorie, jehož zpracování pohlcuje značné množství oxidačního činidla NAD+ a snižuje poměr NAD+ / NADH ze 4: 1 na 2:1. Toto snížení buněčné oxidace možných příčin obrovské a dalekosáhlé změny v metabolismu, např. diminishment glukózy, syntézu, akumulaci kyseliny mléčné, zvýšená produkce lipidů a snížení odbourávání tuků a bílkovin.
Snížená syntéza glukózy zase snižuje hladinu cukru v krvi, což vede k celkové fyzické slabosti. V případě diabetika zvyklého na léky to může způsobit obávanou hypoglykémii. Mezitím může akumulace kyseliny mléčné snížit pH krve pod 7,36 (acidóza).
zvýšená syntéza mastných kyselin spolu se sníženým metabolismem lipidů (tuků) a bílkovin vede k ukládání tuků a bílkovin v játrech. To je reverzibilní proces v případě příležitostné zneužívání alkoholu, ale v chronické situace, to vede přímo k „tučná játra“, který spolu s dalším alkoholem indukované poškození metabolismu jater může skončit jaterní cirhózou nebo karcinom.
spotřeba ethanolu však podléhá nejen nevýhodám. Plazmatická koncentrace HDL cholesterolu („dobrý cholesterol“) se zvyšuje a koagulační schopnost krve klesá. Oba nabízejí ochranu před infarktem a mrtvicí, což může pomoci vysvětlit nižší prevalenci smrtelných oběhových onemocnění v některých středomořských zemích (středomořská strava). V některých případech se však červené víno konzumuje v tak velkém množství, že ačkoli koronární onemocnění a mrtvice jsou méně časté, onemocnění jater — od mastných jater až po karcinom — jsou o to častější.
jako vždy — volně upraveno z Paracelsus — moderování pravděpodobně představuje zlatý průměr.
-
Chemie Kocoviny — Alkoholu a jeho Důsledky Části 1
► Přečtěte si více o chemii kocovinu v části 3
K. Roth, Chem. Unserer Zeit 2005, 39, 348. DOI: 10.1002 / ciuz.200590067
podrobnosti o struktuře a katalytickém mechanismu oxidace ethanolu pomocí ADH: www.chemie.tu-darmstadt.de/akplenio/moproc/zink/alkoholdehydrogenase / ADH_start.htm
C. S. Lieber, New Engl. J.Med. 1973, 288, 356. DOI: 10.1056 / NEJM197302152880710
Hsu et al., Proc. Natle. Acad. Věda. 1985, 82, 3771. Odkaz
H. W. Goedde, D. P. Argawal, Alkoholismus, Pergamon Press, New York 1989.
D. Crabb et al., J. Clin. Investovat. 1989, 83, 314. DOI: 10.1172 / JCI113875
T. L. Wall et al., J. Alkohol 2000, 61, 13. Odkaz
D. Michelot, Přírodní Toxiny 1992, 1, 73. DOI: 10.1002 / nt.2620010203
G. M. Hatfield, J. P. Schaumberg, Lloydia 1975, 38, 489. PMID: 1241098
P. Lindberg et al. Cheme. Komunikace. 1975, 946. DOI: 10.1039 / C39750000946
P. Lindberg et al., J. Chem. SOC. Perkin I 1977, 684. DOI: 10.1039/P19770000684
J. S. W. Wiseman, R. H. Abeles, Biochemie 1979, 18, 427. DOI: 10.1021 / bi00570a006
k.Roth, Chem. Unserer Zeit 2004, 38, 426. DOI: 10.1002 / ciuz.200490092
Prof. Klaus Roth
Freie Universität Berlin, Německo.
článek byl publikován v němčině v:
- cheme. Unserer Zeit, 2007, 41, 46-55.
DOI: 10.1002 / ciuz.200700409
a byl přeložen W. E. Russey.
Další články Klaus Roth publikoval magazínu ChemViews:
- V Espresso — Tři-Krok Příprava
Klaus Roth dokazuje, že žádné kulinářské mistrovské dílo může být dosaženo, aniž by základní znalosti z chemie
DOI: 10.1002/chemv.201000003 - V Čokoládě — Nejušlechtilejší Polymorfismus
Klaus Roth dokazuje jen to, že chemie je schopen produkovat takové nebeské potěšení
DOI: 10.1002/chemv.201000021 - V Šumivé Víno, Šampaňské & Co
Klaus Roth ukazuje, že jen chemie může být toto brnění
DOI: 10.1002/chemv.201000047 - V lékárně Strach z Fugu
Klaus Roth ukazuje chemik je strach z fugu nebo pufferfish sahá tak daleko, jako výrazný a zajímavý odchodu z poison nese
DOI: 10.1002/chemv.201000104