a másnaposság kémiája – alkohol és következményei rész 2

hogy lehet egy olyan apró molekula, mint az etanol, ennyi emberi nyomorúság gyökere?
itt azt javasoljuk, hogy a túlzott ünneplés éjszakájának kémiai következményeinek aljára kerüljünk.

2.1 etanol metabolizmus

az etanolt (CH3CH2OH) a májban acetaldehiddé (CH3CHO, etanal) oxidálják, amelyet egy második lépésben ecetsavvá (CH3COOH, etánsav) oxidálnak (ábra. 2). Az ecetsav végül szén-dioxidra és vízre bomlik a citromsav-ciklusban .

a folyamat során az etanol jelentős mennyiségű energiát szolgáltat: 450 kcal/100 g, ami a glükóz (400 kcal/100 g) és a zsír (930 kcal/100 g) közötti érték. Az alkoholtartalmú italokat ezért az élelmiszerek közé kell sorolni.

2. ábra. Etanol anyagcsere a szervezetben.

etanol — acetaldehid

az első lépésben az etanolt a máj sejtjeiben acetaldehiddé oxidálják, oxidálószerként NAD+ (nikotinamid-adenin-dinukleotid). Ezt a reakciót alkohol-dehidrogenáz (ADH) enzimek katalizálják , amelyek közül az emberi test számos rendelkezésre áll. Szerkezetileg nagyon hasonlóak, és mindig két alegységből állnak, amelyek mindegyike 374 aminosavat tartalmaz. Az α-, β-, illetve γ – alegységek alkalmas arra, hogy az etanol oxidációs vannak kódolva három gének a kromoszómán 4 kombinálható lesz minden hat ADH dimers (αα, ββ, γγ, αβ, αγ, βγ). A különböző kombinációk katalitikus aktivitása csak kis mértékben különbözik egymástól.

ezen kívül léteznek különféle változatai is a fő alegységeknek és a fő alegységeknek. Az ADH — t tartalmazó — az európaiak körében gyakori-alegységeket tartalmazó ADH kb. 110 mg etanol óránként és testtömeg-kg, míg az ázsiaiak körében gyakoribb, a 62-es változat lényegesen katalitikusabban aktív, 130 mg/kg/h-nál.

az alkohol krónikus visszaélése magas szintű szabályozást vált ki a májsejtekben az etanol oxidációjának általában alárendelt mechanizmusában: a mikroszomális etanol oxidáló rendszerben (MEOS). Ebben az esetben fokozott mértékben szintetizálódik egy speciális citokróm P450 monooxigenáz, amely viszont az ADH-tól függetlenül metabolizálja az etanolt. A MEOS reakciósorozatban az etanolt közvetlenül molekuláris oxigén oxidálja, vagyis a mitokondriumokban nincs energetikai kapcsolás a légzési lánchoz. Az etanol meos oxidációja során felszabaduló energiát egyszerűen hő formájában eldobják, és — ellentétben a” normális ” ADH anyagcserével-nem tárolják kémiailag.

ezt lenyűgözően bizonyították emberekkel: egy kontrollált vizsgálatban a normál napi kalóriabevitel megduplázódott kiegészítő mennyiségű etanollal vagy csokoládéval. Az eredmény: etanol felhasználásával a testtömeg két hét után változatlan maradt, de a csokoládéevők 3 kg-ot nyertek .

acetaldehid .. ecetsav

két aldehid-dehidrogenáz (Aldh) áll készen az etanol további oxidációjára. A gyors oxidáció is fontos, mivel az acetaldehid mérgező. Az Aldh-K példaértékű módon teljesítik feladatukat: a mérgező acetaldehidet ártalmatlan ecetsavvá oxidálják két út mentén: egy kis frakciót a citoszol májsejtjeiben aldehid-dehidrogenáz ALDH1 oxidál, míg a fő frakciót a mitokondriumokban ALDH2 oxidálja.

mind az alkohol, mind az acetaldehid oxidációjában a NAD+ (nikotinamid-adenin-dinukleotid) a tényleges oxidálószer. Az acetaldehid vérkoncentrációja általában 2 mmol/L alatt marad, szemben a tipikus 5 mmol/l etanol-koncentrációval.

3. ábra. Az etanol intracelluláris metabolizmusa.

minden ALDH négy azonos alegységből áll, mindegyik 500 aminosavval rendelkezik, amelyek a citoszolban található ALDH1 esetében a 9.kromoszómán lokalizálódnak, míg a mitokondriumokból származó ALDH2 a 12. kromoszómán lokalizálódnak. A két Aldh szekvencia-megfeleltetése csak 68%, katalitikus hatásuk ennek megfelelően különbözik: a mitokondriumokból származó ALDH2 sokkal aktívabb, mint a citoszolból származó ALDH1 (ábra. 3).

a világ népességének egy része, különösen az ázsiai lakosság szokatlan alkoholérzékenysége a megváltozott ALDH2-nek köszönhető. Az európaiakkal és az afrikaiakkal ellentétben a japánok 44 % – A (Tab. 1) rendelkezzen ALDH2 enzimvariánssal a májsejtek mitokondriumában. Ez a módosítás az ALDH2 * megnevezést viseli, ahol a 487 helyzetben lévő glutaminsavat lizin váltotta fel . A mutáció katalitikusan inaktív, és az ALDH2 * – ben szenvedő emberek csak lassan képesek metabolizálni az acetaldehidet, a kevésbé aktív ALDH1 útvonalon.

következmény: az etanol fogyasztásától számított néhány percen belül vér-acetaldehid koncentrációjuk drámaian megnő. Míg egy európai (ALDH2) esetében, amelynek véralkoholtartalma 0,5^, a vér-acetaldehid szintje 2 ~ mol/L alatt marad, egy ALDH-val rendelkező Japán esetében 2*, Ez az érték elérheti a 35 ~ mol/L-t .

az acetaldehidnek erős értágító hatása van, ami az arc pirossá válik, vagy “flush” (kipirulás szindróma). Ugyanakkor erőszakos másnaposságszerű tünetek jelentkeznek (fejfájás, remegés, rosszullét) .

1.táblázat. Az inaktív aldehid-dehidrogenáz (ALDH2*) előfordulása különböző etnikai populációkban .

ugyanezek a tünetek figyelhetők meg az aktív ALDH2-vel rendelkező európaiaknál, ha az enzim blokkolódik. Ez a hatás tetszés szerint kiváltható az Antabuse Davis gyógyszerkészítménnyel, egy olyan vegyülettel, amely teljesen blokkolja az ALDH-T2. Az acetaldehid-koncentráció ebből eredő felfelé irányuló rázkódása, kísérő súlyos másnapossági tüneteivel, az elvonási szakaszban lévő kábítószerfüggőket sújtja, akik kezelés alatt állnak, bármilyen alkoholos kényeztetés után.

hasonlóképpen, miután megkóstolta a gomba coprinus atramentarius-t, amelyet általában “közös tintasapkának” vagy “tippler bane” – nek neveznek, a következő három napban szigorúan kerülni kell az összes alkoholtartalmú italt (ábra. 4). Ellenkező esetben, miután csak néhány perc alatt, nagy másnaposság tünetek alakulnak ki, mint a kipirulás, szívdobogás, emelkedett pulzus, fejfájás, hányinger, hányás, izzadás támadások, remegés a végtagok. Különösen súlyos esetek akár összeomlást is eredményezhetnek . Ezt a klinikai képet Coprinus szindrómának nevezik. Több órán keresztül fennállhat, bár eddig nem regisztráltak halálesetet.

4. ábra. Coprinus szindróma.

a Coprinus-szindróma oka jelentősen megnövekedett vér-acetaldehid koncentráció a gomba egyik alkotóeleme miatt, amely blokkolja az acetaldehid ecetsavvá történő oxidációját. A megfigyelt tünetek megegyeznek az antabuse (diszulfiram) kezelés során az alkoholfogyasztás után észleltekkel . A tettes lehet koprin, N5-(1-hidroxi-ciklopropil)-L-glutamin (2), amelyet ebből a gombából izoláltak . Újabban kimutatták, hogy nem maga a koprin blokkolja az aldehid-dehidrogenáz ALDH2-t, ezáltal kiváltva a tüneteket, hanem annak egyik metabolitja, valószínűleg 1-aminociklopropanol (3) vagy a ciklopropanon hidrátja (4) .

2,2 további metabolikus változások

az etanol és lebomlása — ez utóbbi rohamos sebességgel halad — olyan fiziológiai változásokhoz vezet, amelyek jóval az intoxikáció időszakán túl is fennmaradnak. Kémiai szempontból az etanol kalóriadús redukálószer, amelynek feldolgozása jelentős mennyiségű nad + oxidálószert vesz fel, és csökkenti a NAD+/NADH arányt 4:1-ről 2:1-re. A sejt oxidációs potenciáljának csökkenése az anyagcsere nagymértékű és messzemenő megváltozását okozza, például a glükózszintézis csökkenését, a tejsav felhalmozódását, a lipidek fokozott termelését, valamint a zsírok és fehérjék csökkent lebomlását.

a csökkent glükózszintézis viszont csökkenti a vér cukorszintjét, ami általános fizikai gyengeséget eredményez. A gyógyszeres kezeléshez szokott cukorbeteg esetében ez a rettegett hipoglikémiát okozhatja. Eközben a tejsav felhalmozódása csökkentheti a vér pH-ját 7, 36 alá (acidózis).

a fokozott zsírsav szintézis, valamint a csökkent lipid (zsír) és fehérje metabolizmus a zsír és fehérje lerakódásához vezet a májban. Ez egy reverzibilis folyamat alkalmi alkoholfogyasztás esetén, de krónikus helyzetben közvetlenül “zsíros májhoz” vezet, amely a máj metabolizmusának további alkohol okozta károsodásával együtt májcirrózisban vagy karcinómában végződhet.

az Etanolfogyasztás azonban nemcsak hátrányokkal jár. A HDL-koleszterin (“jó koleszterin”) plazmakoncentrációja nő, a vér koaguláló képessége csökken. Mindkettő védelmet nyújt a szívroham és a stroke ellen, ami segíthet megmagyarázni a halálos keringési betegségek alacsonyabb gyakoriságát egyes mediterrán országokban (mediterrán étrend). Bizonyos esetekben azonban a vörösbort olyan nagy mennyiségben fogyasztják, hogy bár a koszorúér-betegség és a stroke ritkábban fordul elő, a májbetegségek — a zsírmájtól egészen a karcinómáig — annál gyakoribbak.

mint mindig — szabadon adaptálva Paracelsus — tól-a moderálás valószínűleg az arany középutat képviseli.

• a másnaposság kémiája-az alkohol és annak következményei 1

► További információ a másnaposság kémiájáról a 3. részben

K. Roth, Chem. Unserer Zeit 2005, 39, 348. DOI: 10.1002 / ciuz.200590067

az ADH-val történő etanol-oxidáció szerkezetének és katalitikus mechanizmusának részletei: www.chemie.tu-darmstadt.de/akplenio/moproc/zink/alkoholdehydrogenase / ADH_start.htm

C. S. Lieber, új Engl. J. Med. 1973, 288, 356. DOI: 10.1056/NEJM197302152880710

Hsu et al., Proc. NAT. Acad. Sci. 1985, 82, 3771. Link

H. W. Goedde, D. P. Argawal, Alkoholizmus, Pergamon Press, New York 1989.

D. Crabb et al., J. Clin. Fektessen be. 1989, 83, 314. DOI: 10.1172 / JCI113875

TL Wall et al., J. Stud. Alkohol 2000, 61, 13. Link

D. Michelot, Természetes Toxinok 1992, 1, 73. DOI: 10.1002 / nt.2620010203

G. M. Hatfield, J. P. Schaumberg, Lloydia 1975, 38, 489. PMID: 1241098

P. Lindberg et al., Kémia. Kommunikáció. 1975, 946. DOI: 10.1039/C39750000946

P. Lindberg et al., J. Kémia. Soc. Perkin I 1977, 684. DOI: 10.1039/P19770000684

J. S. Wiseman, R. H. Abeles, Biokémia 1979, 18, 427. DOI: 10.1021 / bi00570a006

K. Roth, Chem. Unserer Zeit 2004, 38, 426. DOI: 10.1002 / ciuz.200490092

Prof. Klaus Roth

Freie Universit Enterprises Berlin, Németország.

a cikk német nyelven jelent meg:

• kémia. Unserer Zeit, 2007, 41, 46-55.
  DOI: 10.1002 / ciuz.200700409

fordította: W. E. Russey.

Klaus Roth egyéb cikkei, amelyeket a ChemViews magazin tett közzé:

• az Espresso-ban-egy háromlépcsős előkészítés
  Klaus Roth bizonyítja, hogy egyetlen kulináris remekmű sem érhető el a kémia alapvető ismerete nélkül
  DOI: 10.1002/chemv.201000003
• a csokoládéban — a legnemesebb polimorfizmus
  Klaus Roth bizonyítja, hogy csak a kémia képes ilyen égi élvezetet előállítani
  DOI: 10.1002/chemv.201000021
• pezsgőben, pezsgőben & Co
  Klaus Roth azt mutatja, hogy csak a kémia lehet ez a bizsergés
  DOI: 10.1002/chemv.201000047
• a kémikus Fugutól való félelme
  Klaus Roth megmutatja, hogy a kémikus fugutól vagy gömbhaltól való félelme egészen a jellegzetes és érdekes poisionig terjed
  DOI: 10.1002/chemv.201000104