7. Fejezet: OLDÓSZEREK TOXIKOLÓGIÁJA

7. Fejezet: OLDÓSZEREK TOXIKOLÓGIÁJA A. ÁLTALÁNOS JELLEMZŐK I. OLDÓSZEREK ALKALMAZÁSA II. EXPOZÍCIÓ OLDÓSZEREKKEL - HATÁRÉRTÉKEK III. OLDÓSZEREK MÉRGEZŐ HATÁSAI 1. Általános hatás: narkotikus hatás 2. Speciális hatások IV. OLDÓSZEREK OSZTÁLYOZÁSA B. AROMÁS SZÉNHIDROGÉNEK I. BENZOL II. ALKILBENZOLOK (TOLUOL, XILOL) C. ALIFÁS SZÉNHIDROGÉNEK I. HEXÁN II. BENZIN D. ALKOHOLOK I. ETANOL II. METANOL III. ETILÉNGLIKOL IV. ETILÉNGLIKOL-ÉTEREK: dietilén-glikol, etilénglikol-monometil-éter (metilcelloszolv), etilénglikol-monoetil-éter (celloszolv) E. HALOGÉNEZETT SZÉNHIDROGÉNEK I. HALOMETÁNOK 1. Tetrahalometánok (pl. széntetraklorid) 2. Trihalometánok (pl. kloroform) 3. Dihalometánok (pl. diklórmetán) 4. Monohalometánok (metil-bromid, -jodid – nem oldószerek!) II. HALOETÁNOK pl. 1,1,2,2-tetraklóretán, 1,1,1-triklóretán, 1,1,2-triklóretán III. HALOETILÉNEK 1. Vinil-klorid (klóretilén – nem oldószer!) 2. Vinilidén-klorid (1,1-diklóretilén – nem oldószer!) 3. Triklór-etilén 4. Tetraklór-etilén (perklór-etilén) F. SZÉNKÉNEG (szén-diszulfid) G. FÜGGELÉK: 1. Néhány illékony toxikus vegyület (oldószer, harci méreg) expozíciós határértékei. 2. Az alkoholos befolyásoltság és a büntetés mértéke Magyarországon. 3. Genetikai és nemi eltérések az etilalkohol biotranszformációjában. 4. A hangyasav eliminációja a szervezetből folsav-függő módon (számos emlékeztetővel a farmakológiában tanultakra). 5. Az inhalációs narkotikum sevoflurán terméke (compound A) is egy vesekárosító haloalkén (mint a triklór-etilén)! 6. Centrilobuláris májnekrózis CYP-által toxikált vegyületek – pl. széntetraklorid (CCl4), kloroform (HCCl3) és paracetamol – hatására.

OLDÓSZEREK TOXIKOLÓGIÁJA

2

A. OLDÓSZEREK TOXIKOLÓGIÁJA  ÁLTALÁNOS JELLEMZŐK I. OLDÓSZEREK ALKALMAZÁSA Főleg az iparban, szolgáltatásokban, de a háztartásokban is használnak szerves oldószert, mint: • szolubilizáló szerek(vegyszerek feloldása) • hígító (festékekben, ragasztókban) • tisztítószer (zsírtalanítás az iparban, folttisztítás) • kivonószer (pl. a kávé koffein-mentesítése diklór-metánnal) Néhány oldószert speciális célra is alkalmaznak; például: • benzol: alapvegyület más aromás vegyületek szintéziséhez • metanol: gépkocsik ablakmosó folyadékában adalék • etilénglikol: gépkocsik fagyálló folyadékában adalék II. EXPOZÍCIÓ OLDÓSZEREKKEL – HATÁRÉRTÉKEK (Threshold Limit Values, TLV) Az expozíció főleg foglalkozási; gyakran inhaláció útján (kivétel: hexán, alkoholok, glikolok). Expozíciós határértékek: céljuk a munkások védelme a káros mértékű expozíciótól. Háromféle határértéket használnak: HATÁRÉRTÉK MENEVEZÉSE TWA (Time Weighted Average) STEL (Short Term Exposure Limit) TLVc (Threshold Limit Value - ceiling)

DEFINÍCIÓ a legmagasabb megengedhető átlagos oldószer koncentráció a munkahely levegőjében 8 órás munkaidő alatt a legmagasabb megengedhető átlagos oldószer koncentráció a munkahely levegőjében 15 perces munkaidő-szakasz alatt az a legmagasabb oldószer koncentráció a munkahely levegőjében, amelyet bármely rövid idő alatt sem lehet túllépni („plafonérték”)

Néhány oldószer expozíciós határértékeit lásd az 1. Függelékben. III. OLDÓSZEREK MÉRGEZŐ HATÁSAI  általános és speciális 1. Általános hatás: narkotikus hatás; minden oldószerre jellemző nagyfokú akut expozíció esetén Tünetek: • Kezdetben: eufória, szédülés, zavartság • Később: ködös öntudat, eszméletvesztés, narkózis • Terminálisan: konvulzió (a hipoxia miatt), légző- és vazomotorközpont bénulás A narkotikus hatás mechanizmusa: a neuronális ligand-aktivált ioncsatornák (receptorok) működési zavara. • Ligand-aktivált Cl--csatornák (gátló receptorok) aktiválása (GABA-A-receptor, glicin-receptor) • Ligand-aktivált Na+-csatornák (izgató receptorok) inaktiválása (glutamát-receptor, N-Ach-receptor) Vedd észre: Így hatnak az inhalációs narkotikumok is, amelyek szintén jó zsíroldószerek (pl. a halogénezett etán halotán, és a halogénezett éter enflurán, isoflurán, desflurán és sevoflurán). 2. Speciális hatások: az oldószerre jellemzőek Példák: • Benzol: csontvelő-károsodás (myeloszupresszió, akut myeloid leukémia) • Hexán: perifériás neuropátia (axonopátia) • Metanol: retinakárosodás • Etilénglikol: vesekárosodás • Halogénezett alifás szénhidrogének: májkárosodás • Szénkéneg: enkefalopátia, perifériás neuropátia Szabály: A narkotikus hatást az anyavegyület okozza, a speciális toxikus hatást pedig reaktív metabolitja. (Kivétel a szénkéneg, amely maga is reaktív.)


3

IV. OLDÓSZEREK OSZTÁLYOZÁSA AROMÁS SZÉNHIDROGÉNEK ALIFÁS SZÉNHIDROGÉNEK ALKOHOLOK

HALOGÉNEZETT ALIFÁS SZÉNHIDROGÉNEK

Benzol Alkilbenzolok: metilbenzol (toluol) dimetilbenzolok (xilolok) Hexán Benzin Etanol Metanol Glikolok: etilénglikol Glikoléterek: dietilénglikol etilénglikol-monometil-éter etilénglikol-monoetil-éter Halogénezett metánok: tetrahalo-metánok trihalo-metánok dihalo-metánok Halogénezett etánok Halogénezett etilének (triklór-etilén, tetraklór-etilén)

SZÉNKÉNEG (SZÉN-DISZULFID)

B. AROMÁS SZÉNHIDROGÉNEK I. BENZOL (TWA = 0,5 ppm, STEL = 2,5 ppm) 1. Alkalmazás: • Valaha ipari oldószer volt (vegyipar, gumiipar, nyomdászat) • Ma: alapvegyület aromás vegyületek szintéziséhez (pl. benzol  etil-benzol  sztirol  polisztirol) • Adalék benzinben (a kompressziótűrés növeléséhez; USA-ban ma 1%, de csökkentését előirányozták) • Szennyező a cigarettafüstben (dohányzók benzol expozíciója 10-szerese a nem-dohányzókénak!) Benzol nyomokban képződik minden C-ben gazdag anyag tökéletlen égésekor, pl. erdőtűzben is. 2. Toxikus hatások: a. Akut, nagyfokú expozíció hatásai: • a légúti nyálkahártya irritációja • narkotikus hatás • kardiális aritmiák (fokozza a katekolaminok aritmogén hatását, kamrafibrillációt okozhat) b. Krónikus expozíció hatásai – csontvelő károsító hatások; két megnyilvánulási formában: (1) Myeloszupresszív hatás: csontvelő aplázia (aplasztikus anémia) A vér alakos elemeinek progresszív csökkenése: • vörösvértestek: anémia • fehérvérsejtek: leukopénia • vérlemezkék: trombocitopénia A csontvelőben a sejteket zsírszövet helyettesíti. Fatális kimenetelű lehet. A benzol myeloszupresszív hatása állatokban reprodukálható. (2) Leukemogén hatás: akut myeloid leukémia (AML) Az IARC minősítése: “known to be carcinogenic to humans”(ismerten humán karcinogén) A benzol állatokban nem leukemogén; de más daganatokat indukál (egérben pl. lymphomát, patkányban bőr karcinomát). Epidemiológiai bizonyíték a benzol humán leukemogén hatására: • Benzol-exponált munkásokban (régen a cipő- ill. gumiiparban) magas az AML gyakorisága. • Benzol-exponált munkásokban a kromoszóma aberrációk száma a vér- és csontvelő-sejtekben nő.


4

Kísérletes bizonyíték a benzol leukemogén hatására: • Humán leukocita kultúrában a benzol a DNS károsodását jelző sister chromatid exchange-t (SCE) indukál, ha a sejtkultúrához patkánymáj-mikroszómális frakciót (CYP!) adnak. A SCE indukciót kivédi: - toluol hozzáadása (kompetitív módon gátolja a benzol oxidatív biotranszformációját), vagy - glutation hozzáadása (elektrofil metabolitokat képes konjugációval inaktiválni) • Benzollal kezelt nyulak és egerek csontvelejében és más szöveteiben fehérjékhez, valamint a nukleáris és mitokondriális DNS-hez kovalensen kötődő benzol-metabolitok mutathatók ki. 3. A benzol csontvelő károsító hatásának mechanizmusa: A benzol oxidatív biotranszformációja során képződő elektrofil metabolitok a csontvelő károsodását okozhatják. A benzolnak legalább 3 elektrofil metabolitja van (ld. ábra): • Benzol-oxid (BO; egy arén-oxid vagy epoxid) • Mukonaldehid (A BO 7 tagú oxepin gyűrűt, majd vízzel reagálva gyűrűnyílással mukonaldehidet képez) • Kinonok, pl. p-benzokinon Az elektrofil metabolitok képződésének első lépése a benzol oxidációja benzol-oxiddá. Ezt a CYP2E1 katalizálja a májban. CYP2E1-null egérben: • a benzol metabolitok képződése 90 %-kal csökken • a benzol nem okoz myeloszupresszív hatást Fenil-merkaptursav BIOMARKER

OH

SG OH GST

GSH

HOH

OH EPHX

SULT

spontán

CYP2E1

1 O benzol-oxid

benzol

Szulfát-konjugátum BIOMARKER O-SO3H

CYP

2

OH

HO

3

OH

fenol

hidrokinon

H O mukonaldehid

O H

OH O

O

mukonsav BIOMARKER

MÁJ

OH

CSONTVELŐ 2 NQO1

OH HOOH

4

myelo-POD

2 HOH

2 O

CYP2E1 EPHX GST SULT NQO1 POD

Cytochrom P450-2E1 Epoxid-hidroláz Glutation S-transzferáz Szulfotranszferáz NADH-kinon-oxidoreduktáz (DT-diaforáz) Peroxidáz

CSONTVELŐ KÁROSÍTÓ HATÁS

5 O

benzokinon O

kovalens kötődés

redox körforgás O2-. HOOH HO.


5

A leginkább alátámasztott teória: a benzol myelotoxikus metabolitja a p-benzokinon • A p-benzokinont a máj és a csontvelői sejtek képzik kooperatív módon: - A MÁJBAN: a CYP2E1 katalizálja: Benzol  fenol  hidrokinon - A CSONTVELŐBEN: a myeloperoxidáz katalizálja: Fenol (jó POD-szubsztrát)  fenoxil-gyök a fenoxil-gyök eredményezi: Hidrokinon  p-benzokinon • A p-benzokinon elektrofil vegyület; két módon okozhat sejtkárosodást (cito- és genotoxikus hatást): - Kovalensen kötődhet fehérjékhez (mint a paracetamolból képződő NAPBQI is)  sejtpusztulás - Kovalensen kötődhet a DNS-replikációban és transzkripcióban szerepet játszó topoizomerázhoz   DNS kettős lánctörés (DSB)  kromoszóma aberrációk, mikronukleusz képződés („kromoszóma mutáció”)  malignus transzformáció  AML - Kovalensen kötődhet DNS-hez  pont-mutáció  malignus transzformáció  AML - Elektronfelvétellel majd leadással O2 -t képezhet (redox ciklus; mint a paraquat esetén), majd: O2  O2=  HOOH  HO, és O2 + NO  peroxinitrit  nitrozo-peroxikarbonát  NO2 + karbonát-anion-gyök (ld. paraquat) A gyökök (pl. HO) DNS károsodást okoznak  mutáció  daganatsejtes transzformáció  AML ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

A teóriát támogatják: (1) Fenol vagy hidrokinon egyedül nem myelotoxikus egérben, de együtt az! (2) Humán leukocyta tenyészethez adott p-benzokinon: • DNS-adduktot képez (lásd az ábrát lejjebb) • DNS replikációban szerepet játszó proteineket (topoizomeráz, tubulin) inaktivál • DNS-lánctörést indukál (a hidroxil-gyök hatása és/vagy a topoizomeráz-inaktiválás hatása?) (3) Azok a benzol-exponált munkások, akikben genetikusan hiányzik a NADH-quninone oxidoreductase-1 (NQO1, korábbi néven DT-diaforáz) fokozottan érzékenyek a benzol myelotoxikus hatására. (Az NQO1 a p-benzokinont detoxifikálja, mert visszaredukálja azt hidrokinonná – lásd az ábrát.) Kiegészítés: Nemcsak az NQO1-variánsok, hanem a mutáns epoxid hidroláz (EPHX) gént, ill. a glutation Stransferase T1 (GSTT1) gén-deléciót hordozók is fokozottan érzékenyek a benzol genotoxikus hatására.

p-benzokinon (+)

..

O

(+)

+ O

(+) (+)

A

guanin (DNS) O O

N

HN 1

..

O

H2 N

N

N

HO

O N

N

A

N H

N

2

dRib

HO

..

HN

N

N dRib

N H H

N

dRib

O

OH - H2O

N

N HO

N H H

N

N

A p-benzokinon kovalens kötődése a DNS guaninjához (vagy más bázisához) mutagén addukt képződését eredményezi (genotoxikus hatás). Ez a reakció lehet felelős – legalábbis részben – a benzol humán leukemogén hatásáért.

N dRib


6

II. ALKILBENZOLOK: Toluol (TWA = 50 ppm, STEL = 200 ppm) 1. Alkalmazás: • Ipari oldószer • Hígító ragasztókban, festékekben • Kompressziótűrést fokozó adalék a benzinben 2. Toxikus hatásai: (1) Krónikus toxikus hatás: jelentéktelen (csak légúti nyálkahártya irritációt okozhat), mert a toluol gyorsan biotranszformálódik hippursavvá (benzoil-glicin), amely gyorsan ürül a vizelettel. CH3

A

CH2 OH CYP

toluol (metil-benzol)

újszülöttek: "GASPING SZINDRÓMA" CYP ADH AOX BCS BC:GT

benzil-alkohol

ADH

C

O

O

O C

H AOX

O2 HOOH

benzaldehid

benzoesav

O

C

OH

HOH

Cytochrom P450 Alcohol-dehidrogenáz Aldehid-oxidáz Benzoil-CoA-szintetáz Benzolil-CoA:glicin-N-acil-transzferáz

C

S-CoA BCS

BC:GT

CoA-SH

glicin benzoil-CoA

NH CH2 COOH

VIZELET

benzoil-glicin (hippursav)

A

(2) Akut, nagyfokú toluol expozíció hatása (szipuzás, ragasztózás): • Narkotikus hatás  kóma  légzésközpont bénulás  fulladásos halál (különösen, ha nylonzacskóval a fején elalszik a szipuzó) • Acidózis: a benzoesav akkumulációja miatt (oka a glicin, majd a CoA depléciója) • Hypokalemia: nagyfokú izomgyengeséggel járhat; mechanizmusa ismeretlen. • Máj- és a veseműködés-zavara (ún. hepatorenális szindróma) Mechanizmusa (?): - Koenzim-A depléció  energetikai zavar a májsejtekben és a vese tubulus-sejtekben (A CoA depléció oka a glicin felhasználódása  a benzoil-CoA lassan alakul benzoil-glicinné) - Hidrogén-peroxid (HOOH) képzés az AOX által. Az aldehid-oxidáz miközben aromás aldehidet oxidál, a benne lévő FAD 2 H felvételével redukálódik. Reoxidációja során O2-nel reagál, ekkor HOOH képződik. A HOOH reduktív homolitikus hasítása (Fenton reakció) HO-t eredményez. Kapcsolódó téma: Benzil-alkohol toxicitás újszülötteken – "gasping" szindróma • Kiváltó ok: Fertőtlenítés céljából benzil-alkoholos só-oldattal átöblített, de nem alaposan kicsöpögtetett köldökvéna katétereket használtak újszülött osztályokon. A katéterezés során így benzil-alkohol juthatott az újszülött keringésébe. • Mechanizmus: Az újszülöttek mája éretlen, a máj glicin-konjugációs kapacitása is alacsony. Ezért a benzilalkoholból képződő benzoesav eliminációja glicin-konjugáció révén lassú  a benzoesav kumulálódik a vérben  acidózis  acidotikus nehézlégzés ("gasping" = zihálás). Benzil-alkohol tartalmú gyógyszerek használata szigorúan tilos újszülött osztályokon! Például a Fraxiparine injekció (kis molsúlyú heparin készítmény) ismertetőjében olvasható: 3 éves kor alatti gyermekeknél nem alkalmazhatóak a Fraxiparine Multi többadagos injekciók, mivel benzil-alkoholt tartalmaznak.


7

C. ALIFÁS SZÉNHIDROGÉNEK I. HEXÁN 1. Alkalmazás: oldószer ragasztókban, festékekben, lakkokban, tintákban. Gumi- és műanyagiparban, cipőgyártásban alkalmazzák. 2. Expozíció: főleg dermális (a hexánnak alacsony a gőztenziója, alig párolog) 3. Toxikus hatásai: (1) Akut: jelentéktelen (TWA = 500 ppm) (2) Krónikus: "perifériás neuropátia" a. Történet: Először Japánban figyelték meg olyan cipőipari munkásokban, akik hexán tartalmú ragasztót használtak szandálok készítéséhez. b. Tünetek: A végtagok disztális részén jelennek meg először kesztyű-harisnya elrendeződésben  Érzészavar: bizsergés, érzéketlenség  Mozgászavar: a kéz- és láb ujjainak gyengesége c. Klinikai dg.: perifériás neuropátia Perifériás neropátiát okoznak még:  Szénkéneg (oldószer)  Akril-amid  Etilén-oxid (fumigáns)  Néhány szerves foszfát észter, pl. TOCP ("késői neurotoxicitás") d. Patológiai diagnózis: axonopátia Szövettani jelei:  Axonduzzanatok, amelyeket aggregálódott neurofilamentumok töltenek ki  Az axon degenerációja és demielinizációja a duzzanatoktól disztálisan A sejttest intakt marad! e. Prognózis: jó, mert a perifériás idegek regenerálódnak), de a gyógyulás lassú

. CH

3

CH2 CH2 CH2 CH2 CH3

hexán

.

CYP "-1 oxidáció" CH3 CH OH

CH2 CH2 CH2 CH3 dehidrogenálás

CYP

(+)

CH2 CH2 CH2 CH3

CH3 C O

2-hexanon (metil-n-butil-keton)

CYP

(+)

CH2 CH2 CH

CH3 C O

CYP

CH3

OH

(+)

(+)

CH3 C

CH2 CH2 C

O

O

CH3

Prot1-NH2 2H2O

2,5-hexándion (reaktív metabolit)

Schiff-bázis reakció neurofilamentális fehérjék lys epszilon-amino-csoportjával "a lysinek pirrolálása"

Prot1

Prot1 N

N CH3

CH3

CH2 2,5-dimetil-pirrolt hordozó fehérjék

CH3 (+)

Prot2-NH2

AXONÁLIS TRANSZPORT-ZAVAR PERIFÉRIÁS NEUROPÁTIA

Prot1 N CH3

keresztkötött fehérjék CH3 (neurofilamentális aggregátumok) NH Prot2

f. Mechanizmus – 4 lépés:  A hexán sorozatos CYP-katalizált biotranszformációja (hidroxilálások és dehidrogenálások) eredményeként toxikus metabolittá: 2,5-hexándion (HD). A HD reaktív, kemény-elektrofil vegyület.  A HD reagál neurofilamentális és mikrotubuláris fehérjék kemény-nukleofil -amino csoportjával (pirrolálás), majd e proteinek között keresztkötéseket létesít (ld. az ábrát). Így a citoszkeletális fehérjék aggregálódnak, az aggregátumok axonduzzanatokat képeznek.  Az axonális transzport a duzzanattól disztálisan leáll, ott trofikus zavar (atrófia) lép fel.  Az aggregálódott citoszkeletális fehérjéktől (duzzanatok) disztálisan az axon degenerálódik és elpusztul (Zhang et al., Toxicol. Sci. 117: 180-189, 2010.) A 2-hexanon (metil-butil-keton) a hexánnál potensebb neurotoxikus oldószer, hiszen a végső reaktív metabolit (a 2,5-hexándion) képződése kettővel kevesebb metabolikus lépést igényel (ld. az ábrát).


8

II. BENZIN ÉS PETRÓLEUM A benzin és a petróleum alifás és aromás szénhidrogének keverékei. Toxicitásuk az expozíciós út függvénye; expozíciós formák: 1. Aspiráció: veszélyes, potenciálisan halálos! a. Bekövetkezhet: a benzin szájjal történő felszívásakor tömlőn át. b. Következménye: kémiai pneumonitis (24 órán belül fejlődik ki) • Mechanizmus: a bronchus- és bronchiolus nyálkahártya sérülése, alveoláris károsodás a surfactant feloldódása miatt  hypoxemia • Tünetek: Köhögés, nehézlégzés, cianosis. E tünetek megléte benzin-aspiráció után intenzív osztályon történő ellátást indikál. A benzin-aspirációt mellkas-felvétel igazolhatja. • Terápia: - Oxigénbevitel biztosítása: oxigénlélegeztetés + bronchodilatátor (pl. salbutamol spray) adása + mechanikus lélegeztetés, ha szükséges - Gyógyszeres kezelés (hatékonysága kérdéses): antibiotikum + kortikoszteroidok adása 2. Inhaláció: Általában nem veszélyes. (A benzinnek nem is állapítottak meg TLV értéket.) Csak extrém fokú expozíció okozhat szédülést, eszméletvesztést, kómát. 

Érdeklődőknek: A krónikus benzin-inhaláció hatása egerekben és patkányokban: 2μ-gobulin-nefropátia A krónikus benzin-inhaláció hatástalan volt hím és nőstény egérben és nőstény patkányban, de nefropátiát és vesetumort okozott hím patkányban. • Szövettan: „hialin-testek” képződése a proximális tubulus-sejtekben • Kiváltó vegyületek: elágazó szénláncú alifás szénhidrogének (izoparaffinok)  pl. trimetil-pentán  a benzinben • Mechanizmus: Az izoparaffinok erősen kötődnek az 2μ-gobulinhoz  az izoparaffint hordozó 2μ-globulin glomeruláris filtrációja a vese glomerulusaiban  reabszorbció a proximális tubulus-sejtekbe vezikuláris transzporttal (endocitózissal)  az izoparaffint hordozó 2μ-globulin akkumulációja a lizoszómákban (Az izoparaffint hordozó 2μ-globulint lizoszómális proteázok képtelenek hidrolizálni.)  a lizoszómák ruptúrája  a tubulus-sejt nekrotizál  folyamatos tubuláris regeneráció (mitózis) krónikus benzin expozíció esetén  tumor képződés a vesében (epigenetikus karcinogenesis – ld. a 12. fejezetet) Az 2μ-globulinról: • Csak hím patkányok májában szintetizálódik; a májból a vérbe transzportálódik; szerepe ismeretlen. • Mólsúlya csak 19 000  filtrálódik a vese-glomerulusokban (mint a Cd-metallotionein is – ld. 6. fejezet). • A filtrálódott 2μ-globulin endocitózissal reabszorbeálódik a tubulusban, majd a tubulus-sejt lizoszómáiban degradálódik aminosavakká. • Az izoparaffint hordozó 2μ-globulin nem degradálódik a lizoszómákban, ezért felhalmozódik bennük. Az 2μ-gobulin-nefropátia példa olyan állati toxicitásra, amelynek nincs humán relevanciája (hiszen az 2μgobulin csak hím patkányokban képződik). Hasonló példa a peroxisoma-proliferátorok (pl. fibrát-észterek) hepatomegáliát és máj-tumort indukáló hatása (ld. a 12. fejezetet), amely csak rágcsálókban figyelhető meg, emberben nem, és az is igazolt, hogy a rágcsálókban bekövetkező mechanizmus emberben nem működik. Az 2μ-gobulin szerepet játszik a hím patkányokban megfigyelt tartós, nagy dózisú szacharin adagolás-okozta hólyagtumor előidézésében (ld. a 12. fejezetet), amely szintén érvénytelen mechanizmus emberben. 


9

D. ALKOHOLOK, GLIKOLOK, GLIKOL-ÉTEREK I. ETANOL 1. Használata: (1) Élvezeti szer (2) Orvosi felhasználás a. Terápiás felhasználás: • Szisztémás: - Antidótum: metanol és etilénglikol mérgezésben - Sürgősségi tokolitikum ( az oxitocin szekréciót) - Parenterális táplálás: 7 kcal/g (infúzióban) • Helyi:

- Dekubituszok megelőzésére: a bőrbe dörzsölve (vazodilatációt vált ki) - Kémiai denervációra: tűrhetetlen, körülírt, mással nem szüntethető fájdalom (pl. Trigeminus neuralgia, inoperábilis karcinóma)  az érzőideg mellé fecskendzve

b. Nem terápiás orvosi felhasználás: • Sterilizált eszközök tárolása 70 %-os alkoholban (régen) • Gyógyszerek oldása (pl. szaliciles alkohol vagy Spiritus salicylatus) 2. Sorsa a szervezetben: (1) Felszívódás: gyors és teljes; a csúcs-koncentráció 1 órán belül beáll SZABÁLY: 1 ml/kg etanol (1 L sör, 0,5 L bor, 0,15 L whisky): 0,5-1 óra múlva a vérkonc  1 g/L = 1‰ = 100 mg % (2) Megoszlás: az össz-víztérben Vd  0,6 L/kg, mert szabadon átdiffundál a sejtmembránokon. (3) Elimináció: • Mechanizmusa: biotranszformáció dehidrogenálással (exkréciója jelentéktelen): acetaldehid

etanol

ADH

CH3 CH2 OH A

diszulfiram ANTAETHYL

[CYP2E1,kataláz]

+ NAD

O

OH CH3 C

CH3 C

NADH + H+

HOH

H

H OH

ALDH + NAD

A ecetsav O CH3 C

+ NADH + H

OH

Az etanol dehidrogenálását acetaldehiddé három enzim katalizálhatja: a. ADH: Részesedése ~80%; NAD-függő enzim a citoplazmában. Az alkohol dehidrogenáz (ADH) és az aldehid dehidrogenáz (ALDH) expressziójának genetikai és nemi eltéréseit a 3. függelékben ismertetjük. b. Kataláz: Részesedése ~10%  hem-tartalmú enzim a peroxiszómákban CH3-CH2-OH + HOOH  2HOH + CH3-CHO c. CYP2E1: Részesedése ~10%  hem-tartalmú enzim; zömmel a mikroszómális frakcióban (SER), kisebb részben a mitokondriumokban lokalizált. (Vedd észre: A CYP2E1 paracetamolt is dehirogenálja; terméke a reaktív NAPBQI!) • Kinetikája: zérórendű = Időegységenként azonos mennyiség eliminálódik: ~10 g/óra  0,15-0,20‰ (g/L) vérszintesés/óra A kapacitás-limitált elimináció oka: a NADH-reoxidáció kapacitása (így a NAD mennyisége) limitált. 3. Hatásai: A. Kedvező hatások – csak néhány: • Feszültségoldó • Étvágyfokozó és az emésztést elősegítő (kis adagban) •  LDL,  HDL  csökkenti a koronária-betegség gyakoriságát


10

B. Káros hatások: 1. Akut alkoholmérgezés: Központi idegrendszeri hatások dominálnak: alapvetően depresszív hatást gyakorol a KIR működésére. a. Mechanizmusa (teóriák): hatás a ligand-függő ioncsatornákra (mint a narkotikumoknál): az inhibitoros GABA-A-receptor funkció fokozása és excitátoros NMDA-receptor funkció gátlása b. Viselkedési hatások  koncentrációfüggőek (de a határ az alábbi állapotok között nem éles): 1 (0,5-1,5) ‰ = SPICCESSÉG • Felszabadult, beszédes, nevetgél - a gátlások gátlása • Enyhe egyensúlyzavar • Látásélesség csökkenés – a reakcióidő megnyúlik  csökkent vezetési biztonság ~ 1 ‰: a gépkocsivezető 7 x gyakrabban okoz közlekedési balesetet ~ 1,5 ‰: a gépkocsivezető 25 x gyakrabban okoz közlekedési balesetet, mint az alkoholt nem fogyasztó 2 (1,5-2,5) ‰ = RÉSZEGSÉG • Nyugtalanság, agresszivitás • A szexuális agresszivitás , a szexuális potencia  • Összefolyó, artikulálatlan beszéd • Kifejezett egyensúlyzavar, tántorgás  veszély: elesés, sérülések (fejsérülés  epidurális vérzés veszélye) • Aluszékonyság, de felületes alvás: az alkohol: - gyorsítja az elalvást -  a REM fázist - később: az ébrenléti szakaszok gyakorisága  • Hányinger, hányás (pylorus spasmus)  veszély: aspiráció, hipovolémia;oka még: ADH szekr.  diurézis • Hipotermia (oka: vazodilatáció a bőrben)  veszély: fagyhalál • Hipoglikémia (oka: a szénhidrátbevitel hiánya) 3 (2,5-3,5) ‰ = ALKOHOL MÉRGEZÉS • Stuporozus állapot (ködös öntudat), nehezen ébreszthető 4 ‰ felett= ÉLETVESZÉLY • Kóma; veszélyei: - nyelv hátraesés, fulladás - légzésbénulás Az Országos Igazságügyi Orvostani Intézet szerint 0,2 ‰ véralkohol-koncentrációig az alkoholfogyasztás nem bizonyítható; 0,21 - 0,50‰: ivott, de alkoholosan nem befolyásolt. A véralkohol-szint megítélése az USA-ban:  50 mg % (0,5‰): nincs alkolos befolyásoltság 100 mg % (1‰): van alkoholos befolyásoltság 50-100 mg % (0,5-1‰): mérlegelendő, hogy van-e alkoholos befolyásoltság c. Az akut alkoholfogyasztás farmakokinetikai hatása: a CYP kompetitív gátlása  pl. a fenitoin p-hidroxilációja, eliminációja (0-rendű!) lassul, a fenitoin-intoxikáció veszélye nő d. Az akut alkoholmérgezés kezelése: (1) Támogató kezelés: • Hipovolémia  elektrolit infúzió • Hipotermia  melegítés (az infúziós folyadékot is!) • Hipoglikémia  glükóz infúzió. Vigyázat: glükóz adása kiválthatja a Wernicke encephalopathiát, mert fokozza a tiamin felhasználását a ketoláz által (kevesebb TPP jut a PDH és KGDH részére). (2) Krónikus alkoholistának: tiamin (B1 vit. i.m. 100 mg)  a Wernicke encephalopathia megelőzésére (3) Az alkohol vérszintjének csökkentése: • Gyomormosás: hatékonysága nagyon kérdéses (az etanol gyorsan felszívódik). Vigyázat: aspirációs veszély! • Hemodialízis: csak igen súlyos esetben indokolt.


11

2. A krónikus alkoholizmus: a. A krónikus alkoholizmus egészségkárosító hatásai: (1) GI hatások, (2) Tolerancia és függőség (elvonási tünetek), (3) Májkárosodás, (4) Teratogén hatás (1) Gasztrointesztinális hatások: a. Fokozott gyomor- és pancreas szekréció  gyomorfekély; a pancreatitis gyakorisága nő b. Direkt nyálkahártya károsítás  chronicus gastroenteritis c. Hiánybetegségek  okok: • Csökken a tápanyag- és vitaminbevitel, mivel a kalóriaszükségletet főleg az etanol fedezi (7,1 kcal/g) • Nyálkahártya-károsodás  vitaminok és nyomelemek malabszorpciója: - Niacin (nikotinsav; a NAD és NADP prekurzora. Ne feledd: g-os dózisokban triglicerid-csökkentő!)  Pellagra (3D): - dermatitis (a kézfejen) - diarrhea (stomatitis: vörös duzzadt nyelv; enteritis) - dementia (memória- és alvászavar) - Tiamin (B1 vit.):

- Polineuropátia (érzés- és motoros zavarok) - Wernicke encephalopathia = encephalopathia (zavartság, ataxia) + neuropathia Neuropathiás jelek: ophthalmoplegia (n. III-IV-VI), nystagmus, nyelési zavar (n. IX-X-XI), alsó vétagi gyengeség (a motoros neuronok neuropátiája miatt) - Korsakoff psychosis (későbbi következmény): memóriazavar + konfabuláció

A tiamin – tiamin-pirofoszfát (TPP) formában – szükséges a mitokondriális piruvát dehidrogenáz (PDH)-enzimkomplex számára, amely piruvátból acetil-CoA-t képez (lásd a sémát az arzénmérgezés alatt), valamint a citrátköri -ketoglutarát-dehidrogenáz számára. A neuronok kizárólag glikolízisből és a PDH által a glikolízishez kapcsolt citrátkörből és azt követő oxidatív foszforilációból nyerhetnek energiát. Ezért a tiamin-hiány az energiatermelés zavarát, ATP depléciót és repolarizációs zavart okoz az idegsejtekben, ezzel kiváltva Wernicke szindróma tüneteit.

- Szelén  korai öregedés, törékeny köröm, száraz bőr (SeCys tartalmú enzim pl. a GSH peroxidáz) - Vas, piridoxin (B6 vitamin)  anémia (2) Tolerancia és függőség: • Tolerancia: - az alkoholisták több alkoholt tolerálnak. Oka jórészt farmakodinámiás (GABA-A rec, NMDA rec expresszió), kisebb részben farmakokinetikai tolerancia (az alkohol-dehidrogenáz és a CYP2E1 indukciója). • Függőség: - Pszichés (nyugtalan, erős késztetést érez az újabb ital elfogyasztására) - Fizikai: ha nem fogyaszt alkoholt, elvonási tünetek lépnek fel  már reggel iszik Elvonási tünetek  izgalmi tünetek a csökkent GABA-A receptor expresszió és fokozott glutamát NMDAtípusú receptorok expressziója következtében:  Enyhe: izgatottság, álmatlanság, gyengeség, gyenge tremor  Súlyos: három lehetséges tünet-együttes: - Intenzív remegés  nem tudja felemelni a poharat sem! - Delirium tremens: tremor és ijesztő vizuális hallucinációk (pl. „bogarak másznak a testére” - Tónusos-klónusos konvulziók  hipertermia, keringési- és légzési elégtelenség, rhabdomyolysis (3) Májkárosodás – 3 fázisa:  Kezdetben: zsírmáj = triglicerid (TG) mennyisége a májban - Okai: 1. csökkent lipoprotein (VLDL) szekréció a májból 2. fokozott lipoprotein-prezentáció a májnak: HDL (ez viszi a koleszterint és a TG-t a májba) 3. fokozott zsírsavszintézis az etanolból képződött acetil-CoA-ból 4. gátolt zsírsav-oxidáció  oka: NAD, NADH - Szövettana: > Általában makrovezikuláris steatosis (nagy TG cseppek a májsejtek citoplazmájában) > Ritkán mikrovezikuláris (ok: mitokondr. DNS deléció  zsírsav--oxidáció) – ez a súlyosabb! Mikrovezikuláris steatosis akkor alakul ki, ha nem csak a TG-ek, hanem a szabad zsírsavak (FFA) is felszaporodnak. Ekkor a FFA-k szappan-szerűen emulgeálják a TG-eket, apró cseppeket képezve.


12

 Később: parenchymás májkárosodás = alkoholos hepatitis. Kiváltói:

. Az etanol reaktív metabolitjai:

• Acetaldehid: kovalens reagál proteinek lizin -NH2 csoportjaival. • Hidroxietil-szabadgyök (CH3CH-OH); forrása: CH3CH2-OH + HO  HOH + CH3CH-OH A CH3CH-OH valószínűleg diffúzibilisabb mint a HO. Kimutatták képződését patkány májban és pancreasában in vivo, emberi máj-mikroszomában in vitro.

. ROS és acetaldehid képzése a CYP2E1 által. A CYP2E1 néhány releváns tulajdonsága: • a CYP2E1 is képes az etanol dehidrogenálására acetaldehiddé • a CYP2E1 hajlamos az O2 képzésre ( HOOH  HO képződés) • a CYP2E1 etanollal indukálható (mennyisége alkoholisták májában jelentősen nő) • a CYP2E1 nemcsak a SER-ben, hanem a mitokondriumokban is megtalálható. Egészségesek májában mitokondriáls CYP2E1 az összes 10-20%-a, de alkoholistákban a májbeli CYP2E1 50%-át is kiteheti. A mitokondriáls CYP2E1 által termelt reaktív vegyületeknek (O2 és acetaldehid) szerepet tulajdonítanak az idült alkoholizmusban kialakuló hepatocelluláris energetikai zavarban (lásd lejjebb; Bansal et al., Mitochondria-targeted cytochrome P450 2E1 induces oxidative damage and augments alcohol-mediated oxidative stress. J. Biol. Chem. 285: 24609-19, 2013).

. ROS képzése az endotoxin-aktivált Kupffer sejtek által. Alkoholisták béltraktusában nő a Gram-negatív baktériumok endotoxin (= lipopoliszacharid, LPS) termelése és az endotoxin felszívódása a bélből, mert nő a bélmukóza permeabilitása az endotoxinra. A májba jutva az LPS aktiválja a máj-szinuszoidjaiban „lakozó” Kupffer sejteket (rezidens makrofágok) a rajtuk lévő TLR4 receptorokon át (TLR4 = Toll-like receptor-4). Endotoxin  Kupffer-sejt aktiválás  NADPH-oxidáz aktivitás  O2  O2=  HOOH  HO  citokin (pl. TGF) termelés  a periszinuszoidális sejtek (=sztellát-sejtek = zsírtároló sejtek) aktiválása  a periszinuszoidális sejtek transzformációja fibroblaszt-szerű sejtekké  fokozott extracelluláris mátrix (ECM) termelés  FIBRÓZIS  Végül: fibrózis = alkoholos cirrhosis; két fő jelenség jellemzi: (i) Kötőszövet-szaporulat a májban Oka: a periszinuszoidális sejtek aktiválódása, fibroblasztos transzformációja  ECM termelés  bazál-membrán képződés a máj szinuszoidok körül (a Disse térben; ld. 6. Függelék) Következményei: • akadályozott O2 és tápanyagfelvétel a vérből a májsejtekbe • portális hipertenzió  esophagealis varixok  ruptura, vérzés (ii) A májsejtek energetikai zavara; okai: • a felszaporodott ECM által akadályozott O2 és tápanyagfelvétel a vérből a májsejtekbe • a mitokondriális protein-szintézis csökkenése  valószínűleg a mitokodriális CYP2E1 által képzett reaktív metabolitoknak (O2 és acetaldehid) ebben jelentős szerepe van (lásd feljebb). A mitokondriumban 13 fehérje szintetizálódik, mint pl. a NADH-ubiquinon-reduktáz (komplex-I), a citockróm-b5, a citokróm-oxidáz, és az ATP-szintáz egyes alegységei. E fehérjék mennyiségének csökkenése az oxidatív foszforiláció károsodását okozza. (4) Fetális alkohol szindróma A terhesség alatt alkoholizáló nők újszülöttein alakul ki, ha az alkohol fogyasztása >75 ml/nap. De ennél jóval kisebb mennyiség is árt a babának, csak manifeszt tünetek nem lépnek fel. A terhesség alatti alkoholfogyasztás a mentális retardáció fő oka a világon. Tünetek: • Elváltozások az arcon: - felsőajak: vékony, filtrum nélküli - orr: pici, fitos - szemek: távolülők, epikantusz-redők a belső szemzugban • Növekedési zavar: alacsony születési súly • Mentális fejlődési zavar: alacsony IQ (az etanol zavarja a neuronális kapcsolatok kiépülését) • Viselkedési zavar: nyugtalanság, csökkent koncentrálóképesség • Immunhiány: fogékonyság fertőzésekre


13

(5) Daganatkeltő hatás Az IARC szerint (2009) az alkoholfogyasztással kapcsolatban a szervezetet érő acetaldehid bizonyítottan humán karcinogén (group I karcinogén). Az acetaldehid (és kondenzációs terméke a krotonaldehid, CH3CH=CHCHO) képes DNS-adduktokat képezni, ezért genotoxikus karcinogén (ld. 11. fejezet). A felső ábra azt szemlélteti, hogy az acetaldehid Schiff-bázis reakcióba lépve a DNS guaninjának (G) exociklusos amino csoportjával N2-etilén-Gt képez. Ez az acetaldehid fő DNS-adduktja.

O

O H H3C

HN +

O

Acetaldehid

N 2

H2 N

N

HN 2

N

N

R Guanin (G) a DNS-ben

H2O

H3C

N

N

N

R N2-etilidén-G a DNS-ben

Az alsó ábra azt mutatja be, hogy hogyan változik N2-etiléndGuanozin tartalom a szájöblítéssel nyert szájnyálkahártya-sejtekben az 1 hetes különbséggel három különböző dózisban (d1, d2 és d3) elfogyasztott vodka-tonik hatására. A dózisokat úgy választották meg, hogy azok 0,3, 0,5 és 0,7 ‰-es véralkoholszintet hozzanak létre (Balbo et al.: Cancer Epidemiol. Biomarkers Prev. 4:601-618, 2012). Az IARC döntően azon egyéneken (főleg kelet-ázsiaiak, pl. japánok) tett megfigyelésre alapozta az álláspontját, akikben az acetaldehid metabolizmusa igen lassú, mert az aldehid dehidrogenázt (ALDH2) kódoló gén variánsa (ALDH2*2) van jelen, ami inaktív ALDH2-t kódol (ld. a 3. függeléket). Az ilyen emberekben különösen a nyelőcsőrák (laphámsejtes carcinoma) rizikója, ill. általában az ún. fej-nyaki, vagyis a felső aerodigesztív traktusban (szájüreg, garat, gége és nyelőcső) kialakuló laphámrák veszélye drámaian magas. Az inaktív ALDH2*2-t expresszáló egyénekben alkoholfogyasztás után jóval magasabb az acetaldehid koncentrációja a nyálban, mint az aktív enzimet expresszálókban. Az is fontos lehet, hogy acetaldehid szintje 9-szer magasabb a nyálban, mint a vérben (Väkeväinen et al.: Alcohol Clin. Exp. Res. 6:873-877, 2000). Szerencsére viszonylag ritkán lesz alkoholista az, aki mutáns ALDH2*2-t hordoz, mert ilyen egyénben az inaktív ALDH miatt már kis mennyiségű alkoholos ital elfogyasztása is magas acetaldehid-szintet és ezért kellemetlen tüneteket (kipirulás az arcon, szapora pulzus, hiperventilláció, hányinger, hányás, kifejezett másnaposság) vált ki. A japánok 7%-ában azonban olyan alkohol dehidrogenáz (ADH) génvariáns fordul elő (az ADH1*1), amely lassan metabolizáló enzimet kódol (ld. a 3. függeléket). (Megjegyzendő, hogy ez a variáns expresszálódik a kaukázusi rasszhoz tartozó egyének 90%-ában.) Ha az ADH1*1 genotípus (lassú metabolizáló fenotípus) kombinálódik az ALDH2*2 genotípussal (inaktív fenotípus), akkor ennek legalább három káros következménye lehet:  Az ilyen egyén könnyen alkoholistává válhat, mert benne a flush-reakció és más kellemetlen tünetek enyhék hiszen a lassan metabolizáló ADH1*1 lassan képzi az acetaldehidet.  Az ilyen egyén azért is válhat könnyen alkoholistává, mert benne az alkohol eliminációja lassú a lassan metabolizáló ADH1*1 jelenléte miatt, ezért az alkohol hipnotikus és euforizáló hatásait sokáig élvezheti.  Az ilyen egyénben igen magas a rizikója a felső aerodigesztív traktusban kialakuló laphámráknak, mert benne a karcinogén acetaldehid belső expozíciója tartós, hiszen a lassan metabolizáló ADH1*1 sokáig termeli, az inaktív az ALDH2*2 pedig nem metabolizálja az acetaldehidet. Az acetaldehid mellett más tényezők (mint pl. az alkoholos hepatitis alatt említett szabadgyökök) is szerepet játszhatnak a tartós etilalkohol-fogyasztás karcinogén hatásában.


14

b. A krónikus alkoholfogyasztás farmako/toxiko-kinetikai hatásai: (1) a CYP2E1 indukciója (oka a CYP2E1 csökkent proteoszomális degradációja; nem valódi indukció!) (2) a glutation máj-koncentrációjának csökkenése (kb. 50%-al) Mindkét hatás hozzájárul ahhoz, hogy az idült alkoholfogyasztóban akár 5 g paracetamol is májnekrózist okozzon (egészséges emberben általában 12 g bevétele vált ki hepatikus nekrózist), mert: • nő a reaktív N-acetil-p-benzokinon-imin (NAPBQI) képződése (főleg a CYP2E1 képzi) • csökken a NAPBQI detoxikálása (glutationnal történő konjugáció révén). c. A krónikus alkoholizmus gyógyszeres kezelése: (1) A vitamin- és nyomelem-hiány rendezése: pl. 40 mg tiamin/nap, ha polineuropátia áll fenn. (2) Elvonókúra: a. Kezdetben: az alkohol megvonása + benzodiazepin (az elvonási tünetek elnyomására) Később: + Naltrexon (filmtabletta, opioid antagonista): Csökkenti az alkohol euforizáló hatását, a függőséget (az alkohol utáni vágyat) és a relapszus esélyét, mert az alkohol euforizáló hatása a -endorfin fokozott felszabadulásán alapul. + Acamprosate (N-acetil-homotaurin; CAMPRAL filmtabl.): valószínűen NMDA receptor antagonista és GABA-A receptor agonista hatású. Csökkenti a relapszus veszélyét. b. Diszulfiram kezelés (az alkoholelvonás elősegítésére) • Diszulfiram: bisz-dietil-ditiokarbamoil-diszulfid • Készítményei: Antethyl tabl. (Más ismert név: Antabuse); Esferal implantációs tabletta • Hatásmechanizmusa: Végső metabolitja (az elektrofil jellegű dietil-tiometil-karbamát-szulfoxid) kovalensen kötődik az aldehid-dehidrogenázhoz, ezért az ALDH-t irreverzibilisen gátolja.  az alkoholfogyasztó páciensben az acetaldehid felszaporodik (már kis alkoholmennyiség hatására is)  toxikus hatások: "acetaldehid szindróma" (vazodilatáció)  pulzáló fejfájás, izzadás, hányinger, hányás, vérnyomás , a páciens kollabálhat is. disulfiram (ANTAETHYL)

S

H5C2 N

C

S

S

H5C2

dietil-ditio-karbamát (dithiocarb néven fémkelátor)

C2H5 A

S

N

C

redukció

C2H5

S

H5C2 N

C

H5C2

SH S-metiláció S-oxidáció

dietil-tiometil-karbamát-szulfoxid irreverzibilis ALDH-gátló metabolit

S

H5C2 N

C

(+)

H5C2

S

CH3

O kovalens kötődés

N-dietil-karbamoilált aldehid-dehidrogenáz A

S

H5C2 N

C

H5C2

• Farmakokinetikája: - Csaknem teljesen felszívódik a bélből, per os adható - Több lépésben aktív metabolittá biotranszformálódik (lásd ábra) > első (redukált) metabolitja a dithiocarb, egy fémkelátor > végső metabolitja a reaktív, irreverzibilis ALDH inhibitor

S

Enzim


15

• A diszulfiram kezelés módja – két fázis: - Kondicionáló kezelés: A kedvenc ital kínálása a diszulfiram-kezelt betegnek  rosszullét. Remélt eredmény: a kedvenc ital "megutálása", elkerülése (ún. averziós terápia). Ez az eljárás CSAK INTÉZETBEN végezhető, mert aritmia és konvulzió is felléphet. - Otthoni kezelés: > Csak akkor kezdjük a diszulfiramot adagolni, amikor a páciens már legalább 12 óráig nem ivott. FIGYELMEZTETNI: otthon ne igyon, mert az életét veszélyezteti! Ha mégis iszik, akkor a rosszullét mérsékelhető fomepizollal, amely gátolja az ADH-t, így az acetaldehid képződését etanolból. > D.: 1-2 hétig ~500 mg/nap per os; később 125-250 mg/nap. FIGYELEM: Az utolsó dózis után a páciens még 2 hétig alkoholra érzékeny, mert az ALDH irreverzibilisen gátolt! Probléma: az alkoholista páciens rossz complience-e. Megoldás: diszulfiram implantációs tablettában. • Nem kívánt hatások: Allergiás reakciók (urticaria, akneiform bőrreakció); perifériás neuropátia; KIR-i tünetek (fejfájás, szédülés, nyugtalanság, pszichés zavarok); GI zavarok, fémes íz; nő a Ni és Pb vérszintje (ok:  feszívódás; emlékezz: a dithiocarb – a diszulfiram metabolitja – fémkelátor!) A sok nem-kívánt hatásért felelős mechanizmusok lehetnek: - Metallo-enzimek gátlása (a redukált metabolitja – a dithiocarb – fém-kelátor; ld. 5. Fejezet) pl. a dopamin--hidroxiláz (Cu-tartalmú enzim a NAerg neuronokban) gátlása  hipotenzió - Reakció fehérjék SH-csoportjával (redukált metabolitja kevert diszulfidot képezhet)  allergia • Gyógyszerinterakciók diszulfirammal – a diszulfiram CYP-gátló is; következmények: - Lassítja CYP-szubsztrátok (pl. fenitoin, klórdiazepoxid) eliminációját - A CYP-gátló hatása elvileg kihasználható! Így csökkenthető pl. a halotán CYP2E1-katalizált oxidatív debrominálása reaktív trifluor-ecetsavvá, és mérsékelhető a halotán-hepatitis veszélye diszulfiram előkezeléssel. Erősen gátolja a CYP2E1-katalizált NAPBQI képződését is paracetamolból. Több gyógyszernek is van diszulfiram-szerű hatása (nem szabad alkoholt fogyasztani szedésükkor). Ilyenek: metronidazol (KLION), szulfonil-urea típusú orális antidiabetikumok, dithiocarb (fémkelátor, ld. 5. fejezet), kloramfenikol, cefoperazon (CEFOBID), cefamandol (MANDOKEF) – e két kefalosporin metabolitja az 1-metiltetrazol-5-tiol ALDH gátló. Diszulfiram-szerű hatásúak a ditiokarbamát típusú fungicidek is (lásd a 4. fejezetben).

II. METANOL (TWA = 200 ppm, STEL = 250 ppm) 1. Használata: oldószerként vegyiparban, háztartásban (pl. gépkocsik ablakmosó folyadékában) Orvosi felhasználása nincs. Orvosi jelentősége: mérgezések, az etanollal való összetévesztés és italhamisítás alapján 2. A metanol toxicitása: a. Toxikus dózis: 80-150 ml halálos lehet, 10 ml vakságot okozhat. A mérgezés háttere: italhamisítás, összetévesztés etil-alkohollal. (A II. vh-ban megvakult amerikai katonák 6%-a metanol-mérgezett volt.) b. Toxikus hatás alapja: toxikus metabolit – hangyasav – képződése a metanolnak az etanolhoz hasonló biotranszformációjában: metanol CH3 OH A

fomepizol ANTIZOL ADH + NAD

A hangyasav

formaldehid O

NADH + H

OH H C

H C +

HOH

H

H OH

ALDH + NAD

O H C

NADH + H+

OH

Rágcsálókban a metanol alig toxikus, mert a hangyasav gyorsan 10-formil-tetrahidrofoláttá, majd CO2-dá vagy a timidilát-szintázt támogató N5,N10-metilén tetrahidrofoláttá alakul (lásd 2. Függelék). Főemlősökben ez az átalakulás lassú, ezért a hangyasav felszaporodik.


16

c. A hangyasav káros hatása kettős: (1) Retinotoxikus hatású A retinában képződő HCOOH károsítja: • A retinális Müller-sejteket (gliasejtek) • A ganglionsejteket (ezek képezik a N. opticust) = Nervus opticus neuropátia A HCOOH a citokróm-oxidáz gátlója! (2) Acidózist okoz (a HCOOH erős sav!) d. Tünetek: (1) Enyhe részegség – a metanol hipnotikus hatása az etanolénál gyengébb. (2) Tünetmentes időszak (12-24 órán át) (3) Késői tünetek: • Szemtünetek: szemfájdalom; homályos látás; látótér beszűkülés; vakság • Más tünetek: - Hasi fájdalom, hányás (pancreatitis?) - Acidotikus nehézlégzés - Nyugtalanság  delírium e. Laborlelet: - Metabolikus acidózis (a HCOOH erős sav!) - Anion-rés (HCOOH  bikarbonát) - Osmoláris rés (metanol a keringésben) - Szérum amiláz (pancreatitis) A plazma osmoláritása (fagyáspont-csökkenéssel mérve) és az osmoláris rés meghatározása gyors szűrővizsgálatoknak tekintendők metanol vagy etilénglikol mérgezésben. Magas plazma osmoláris rés (>10 mosm/L) mással nem magyarázható magas anion-réssel és metabolikus acidózissal (pH<7.3, szérum bikarbonát <20 mEq/L) együtt erősen utal metanol vagy etilénglikol (és savi metabolitjai) jelenlétére. A plazma osmoláris gap fokozatosan csökken metanol vagy etilénglikol mérgezést követően, ahogy az anyavegyület eliminálódik. (Magas plazma osmoláris gap észlelhető azonban diabeteszes vagy alkoholos ketoacidózisban, tejsavas acidózisban, és hipertóniás mannitol oldat infúziója után is.) – A fogalmakat lásd a Mérgezett beteg ellátása c. fejezetben! 3. A metanol mérgezés kezelése: a. Antidótum adása: fomepizol vagy etanol, esetleg folsav 50 mg iv. (1) Fomepizol (4-metil-pirazol; ANTIZOL inj. 1,5 g, 1,5 ml ampullában): Szelektív ADH gátló; az etanolnál 8000-szer potensebb, megbízhatóbb hatású és biztonságosabb. HA A MÉRGEZÉS GYANÚJA FENNÁLL, BEADNI! • Előnye:

- egyszerű adagolás (nem kell kontrolláltan infundálni) - nincs hipnotikus hatása; gyerekeknek is biztonságos

• Adagolás:

- telítő: 15 mg/kg i.v. - fenntartó: 10 mg/kg i.m., 12 óránként

CH3 N N H

A

fomepizol, 4-metilpirazol, ANTIZOL

A (2) Etanol (i.v. infúzióban, vagy per os) • Hatásmechanizmus: a metanol dehidrogenálásának kompetitív gátlása • Cél: az ADH telítése (kapacitása ~10 g EtOH/h = 150 mg/kg/h) a vér alkohol-szint 1-1,5 g/L legyen! • Készítmények: - 5% (50 mg/ml) etanol inf. oldat: - SALETANOL D5 v. D10 (5 v 10% dextrózzal) - FRUCTOSOL 10E (10% fruktózzal) - ALCOHOL PHARMAMAGIST 80%-os inj (10 ml-es ampullákban). A 80%-os oldatot 5%-os glukóz oldattal 5%-os vagy 10%-os végkoncentrációra hígítják. • Adagolás: - Telítő: ~ 50 g etanol (=1L 5%-os, vagy 500 ml 10% etanolt tartalmazó infúzió) - Fenntartó: 150 mg/kg/h = 3 ml/kg/h 5% etanol tartalmú infúzió (dialízis: 2x dózis!)


17

(3) Folsav: Hatásmechanizmus: folsav  tetrahidro-folsav (THF), felveszi a formiátot  N10-formil-THF (A N10-formil-THF átalakulását CO2-dá, vagy a timidilát-szintázt támogató N5,N10-metilén-tetrahidrofoláttá lásd a 2. Függelékben.) Adagolás: 50 mg folsav i.v. 14 óránként b. Egyéb beavatkozások: (1) Dekontamináció: gyomormosás (ha korán észlelik a mérgezést) (2) NaHCO3 infúzió: az acidózis korrekciója céljából (3) Hemodialízis: a metanol és metabolitjai eliminációjának fokozására (4) Gondozás: a szemek védése a fénytől III. ETILÉNGLIKOL 1. Használata: fagyálló folyadékban, hidraulikus folyadékban, ipari oldószer

HO CH2 CH2 OH

alkohol-dehidrogenáz, ADH

O

A

C

CH2 OH

H etilénglikol

glikolaldehid FOMEPIZOL vagy ETANOL

aldehid-dehidrogenáz ALDH O

2. Az etilénglikol toxicitása: a. Letális dózis: ~1,5 ml/kg ~100 ml (TLVc = 100 ppm)

C

CH2 OH

ACIDÓZIS

HO glikolsav sebesség-meghatározó lépés

b. A toxikus hatás alapja: Toxikus metabolitok – glikolsav, oxálsav – képződése az etilénglikol etanolhoz hasonló (de több lépésben végbemenő) biotranszformációja során.

RENÁLIS TUBULÁRIS KÁROSODÁS

O

O C

C

HO

H glioxilsav

O

O C

C

HO A

OH

KÁLCIUM OXALÁT KRISTÁLY

oxálsav

c. A glikolsav és az oxálsav káros hatásai: (1) A vérben: - acidózis (főleg a glikolsav okozza) - hipokalcémia (az oxálsav okozza)  ritkán tetánia (2) A vesében: tubuluskárosodás Okozói: - Kémiai eredetű (főleg a glikolsav hatása) - Fizikai eredetű (a Ca-oxalát kristályok a vesetubulusokban obstrukciót okozhatnak) Következménye: akut veseelégtelenség, urémia (3) Ca-oxalát kristályok más szövetekben (vese, érfal, agy) is képződhetnek szövetkárosodást okozva. d. Tünetek: (1) Kezdetben: részegség, akár narkózis is (kóma), de a lehelet nem alkohol szagú. (2) Később: - acidózis, hipokalcémia - oliguria, anuria, urémia e. Laborlelet:

- Vérben: metabolikus acidózis, anion rés, osmoláris rés – ld. a metanol mérgezés alatt; később a vesekárosodás jelei:  szérum kreatinin és BUN (karbamid) - Vizeletben: Ca-oxalát kristályok az üledékben (csak ~50%-ban), hematuria (~80%-ban)


3. Az etilénglikol mérgezés kezelése: a. Antidótum adása (mint metanol mérgezésnél, de folsav nélkül): (1) Fomepizol (ANTIZOL inj.) – lásd a metanol mérgezés alatt A fomepizol más felhasználása: - diszulfiram-okozta "acetaldehid szindróma" - aldehid-dehidrogenáz hiány-okozta "acetaldehid szindróma" = alkohol intolerancia (2) Etanol – jellemzői: - 70-szer nagyobb az affinitása az ADH-hoz, mint az etilénglikolnak (Etanol Km = 0,8 mM, etilénglikol Km = 53 mM) - 1‰-es vér-etanol koncentráció 6-szorosára növeli az etilénglikol T1/2-ét (~3 h; + etanol  18 h). b. Dialízis – különösen, ha súlyos acidózis és/vagy veseelégtelenség áll fenn IV. ETILÉNGLIKOL-ÉTEREK 1. Dietilénglikol (DEG): HO-CH2-CH2-O-CH2-CH2-OH a. A dietilénglikol mérgezés történeti vonatkozásai  Tömeges dietilénglikol-mérgezés (1937, USA): a „Sulfanilamide Elixir Disaster” Egy szulfanilamidot tartalmazó kanalas orvosságba oldószerként dietilénglikolt tettek propilénglikol helyett. A 353 kezelt beteg közül 105 veseelégtelenségben meghalt! Ez vezetett az első szövetségi gyógyszer-törvény megszületéséhez az USA-ban (Food, Drug, and Cosmetic Act, 1938). Érdekességek: (1) Frances Oldham Kelsey részvételével bizonyították, hogy a „Sulfanilamide Elixir” dietilénglikolt tartalmazott. Miről ismert ő még? (2) A szulfanilamid a Prontosil azo-redukciójával képződő aktív metabolitja. Ki kapott Nobel díjat a Prontosil felfedezéséért? Hol történik a Prontosil azo-redukciója a szervezetben?  Tömeges dietilénglikol-mérgezés (2008-9, Nigéria): 54 kisgyermek halt meg, mert egy fogzási panaszokra javallt oldatban tévedés következtében dietilénglikol volt az oldószer.

18


19

b. A dietilénglikol toxikus hatásának mechanizmusa - biotranszformáció toxikus metabolitokká Metabolitjai a 2-hidroxietoxi-ecetsav (HEES) és a diglikolsav.

HO CH2 CH2 O CH2 CH2 OH Dietilén-glikol 2 NAD

Ezeket (mint a metanol és az etilénglikol toxikus metabolitjait is) az ADH és az ALDH képzi. Bár a HEES jóval nagyobb mennyiségben képződik, a diglikolsavat Na-dikarbonsav kotranszporter kumulálja a tubulussejtekben, ahol a diglikolsav nekrózist okoz. (Landry et al., Toxicol. Sci. 124: 35-44, 2011).

2 NADH

ADH ALDH Hidroxi-etoxi -ecetsav, HEES

HO CH2 CH2 O CH2 COOH 2 NAD

c. A dietilénglikol mérgezés következményei

2 NADH

A dietilénglikol intoxikáció következményei részben hasonlóak az etilénglikol mérgezéséhez:  Acidózis (fő okozója a HEES),  Vesekárosodás (okozója a diglikolsav),  Májkárosodás és arcidegbénulás is bekövetkezhet, az etilénglikol mérgezéstől eltérően.

.

ADH ALDH

HOOC CH2 O CH2 COOH

Diglikolsav

Na-dikarboxilát kotranszporter Intracelluláris kumuláció

?

d. A dietilénglikol mérgezés kezelése  Dietilénglikollal mérgezett patkányban a fomepizol csaknem teljesen megszüntette a HEES és diglikolsav képződését és a vesekárosodás laboratóriumi és szövettani jeleit.

Kompetíció szukcináttal (HOOC-CH2-CH2-COOH) A citrátkör és ATP szintézis gátlása

 Dietilénglikol mérgezésben antidótumként fomepizol vagy etanol javasolható. Sejtnekrózis .

2. Etilénglikol-monometil-éter (= metilcelloszolv) és etilénglikol-monoetil-éter (= celloszolv) CH3-O-CH2-CH2-OH

CH3-CH2-O-CH2-CH2-OH

Toxicitásuk:  Emberben: EGMM-éter: - Akut (per os): acidózis és vesekárosodás (O-demetiláció  etilénglikol) - Krónikus: anémia, leukopénia  Állatokban: Terhes: teratogén hatás Hím: here-atrófia. Okozója a láncvégi -OH csoport oxidációjával képződő toxikus alkoxi-ecetsav.

V. PROPILÉNGLIKOL Oldószer lehet gyógyszerekben. Alig toxikus, mert laktáttá és piruváttá metabolizálódik.

A

CH3 CH OH

ADH

ALDH

CH2 OH propilénglikol

CH3 CH OH COOH

A

tejsav

LDH

CH3 C

A

O

COOH piroszőlősav


20

E. HALOGÉNEZETT ALIFÁS SZÉNHIDROGÉNEK ÁLTALÁNOS JELLEMZŐK 1. Magas gőztenzió  párolgás  inhalációs expozíció; megelőzés: szellőztetés, elszívás, zárt gyártás 2. Nagyfokú zsíroldékonyság  jó felszívódás bőrről 3. Reaktív metabolitok képezése  citotoxikus és/vagy karcinogén hatás 4. Egyesek, mint pl. széntetraklorid, 1,1,1-triklóretán, különösen a chlorofluorocarbonok (CFC-k vagy freonok) ózon-depletálók, mert UV fény hatására az atmoszférában Cl atom szabadul fel belőlük: pl.: CFCl3 + hν → CFCl2 + Cl majd a Cl a légköri ózonnal reagálva depletálja azt: Cl + O3 → ClO + O2 ClO + O3 → Cl + 2O2 (Itt a Cl újraképződött!) Az O3-depletáló halogénezett szénhidrogének gyártását és alkalmazását a Montreáli egyezmény (1987) korlátozza. A többek között hűtő- és hajtógázként használt CFC-ket előbb kevésbé O3-depletáló HCFC-kel váltották ki; ezeket is helyettesítik majd szénhidrogénekkel (propán/izobután keverék), NH3-val és CO2-dal. – A Föld sztratoszférájában lévő ózonréteg abszorbeálja a Nap UVB sugárzását, ezzel véd annak a környezetre és az egészségre káros hatásaitól (pl. bőrrák, katarakta). – A CFC-k ún. greenhouse gázok is, vagyis van üvegház-hatásuk: abszorbeálják és visszasugározzák a Föld felszínéről érkező hősugárzást. Ilyen szerepük azonban más greenhouse gázokhoz (vízgőz, széndioxid, metán) képest kicsi. A halogénezett alifás szénhidrogének fő csoportjai: I. Halometánok, II. Haloetánok, III. Haloetilének I. HALOMETÁNOK 1. Tetrahalometánok: pl. CCl4, CBr4, CI4, CCl3Br Szén-tetraklorid (CCl4): nemcsak oldószerként, hanem tűzoltásra is használták; valaha féregűző szer volt • Akut intoxikáció: - GI tünetek: hányinger, hasmenés - CNS: fejfájás, ködös öntudat (stupor) - Májkárosodás: centrilobuláris (CL) nekrózis (Ok: A CL-májsejtekben magasabb a CYP és alacsonyabb az O2 koncentrációja, mint a periportális májsejtekben.) - Vesekárosodás: tubuláris nekrózis  anuria, urémia • Krónikus intoxikáció: májkárosodás  cirrózis • TWA = 10 ppm, TLVc = 25 ppm A citotoxikus hatás mechanizmusa: CYP-katalizált REDUKTÍV DEHALOGENÁLÁS  szabadgyökök képződése: triklorometil-gyök  triklorometil-peroxi-gyök. A folyamat során a CYP nem az O2-re (mint pl. egy szubsztrát hidroxilációja során), hanem a CCl4 szubsztrátra visz át egy elektront. Ez kiváltja a CCl4-ban lévő egyik C-Cl kötés (kettősponttal jelölve) homolitikus hasadását, ami szabadgyök-képződéshez vezet. _

Cl Cl

C Cl

CYP2E1 redukció

Cl Cl

Cl

C : Cl Cl

Cl-

Cl Cl

C.

O2

NEKRÓZIS

Cl

C O

A

. O

Cl triklorometilszabadgyök

Cl triklorometil-peroxiszabadgyök

ADDÍCIÓ - lipidhez - NS-hoz - fehérjéhez

H ABSZTRAKCIÓ lipidbõl

(pl. Ca-ATPázhoz)

A

Cl

lipid-peroxidáció membránkárosodás

az i.c. Ca2+ tartós növekedése

OLDÓSZEREK TOXIKOLÓGIÁJA •

21

•

A CCl3 és OOCCl3 gyökök lipid-peroxidációt indíthatnak el, amely több módon lehet károsító hatású: • a membrán-lipidek fragmentációjához vezet (ld. lánctörés) • reaktív lipid-szabadgyökök képződéséhez vezet (L, LOO, LO– lásd az ábrát) • reaktív lipid-aldehidek (pl. 4-hidroxi-nonenal, malon-dialdehid) képződését eredményezi; az aldehidek kovalensen kötődhetnek proteinekhez. A

H H R

 

[ R = -(CH 2)7-CO-]

Lipid (LH), linolsav rész

CCl3COO, HO

CCl3COOH, H 2O

H

HIDROGÉN-ABSZTRAKCIÓ

R

.

Lipid-szabadgyök (L ) DIÉN-KONJUGÁCIÓ



R H

Lipid-szabadgyök, konjugált dién

O2

OXIGÉN-ADDÍCIÓ R

O

.

O H

Lipid-peroxil-gyök (LOO )

LH



HIDROGÉN-ABSZTRAKCIÓ

L

R HO O H Fe

Lipid-hidroperoxid (LOOH)

2+

Fe

FENTON-REAKCIÓ

3+

HO R

O

.

H

Lipid-alkoxil-gyök (LO ) LÁNCTÖRÉS

H H H

C



C H

H

H

O LH

Lipid-aldehid



L A

R

H H H

C

H C H

H etán

A Ca2+ koncentráció tartós emelkedése a citoszólban káros, több módon: • A Ca2+ energetikai zavart okoz, mert a mitokondriumok felveszik a Ca2+-ot, ezáltal csökken belső negativitásuk, amely az ATP szintézis egyik hajtóereje. • A Ca2+ hidrolitikus enzimeket aktivál; foszfolipázokat, proteázokat (calpainok), endonukleázokat, amelyek membrán-lipideket, fehérjéket és nukleinsavakat degradálnak. • a Ca2+ az intracelluláris aktin-filamentumoknak a sejtmembránban lévő aktin-kötő fehérjéktől való disszociációját okozza  a membrán rögzítése gyengül  membrán „blebbing”  ruptura.


22

2. Trihalometánok: HCCl3, HCBr3, HCI3 Kloroform (HCCl3): Használat: • Valaha: inhalációs narkotikum (Bevezetője: James Simpson, skót szülész,1847-ben. Viktória királynő 8. gyermeke kloroform-narkózisban született 1853-ban.) • Környezeti szennyező: a felszíni vizek klórozásakor is keletkezik. Louisiana, 1970 körül: Az ivóvízben több kloroformot találtak, mint a Mississipiben. A vastagbéltumorok előfordulási gyakorisága korrelált az ivóvíz klórtartalmával, de egyértelmű oki összefüggést nem igazoltak. Akut mérgezés: májkárosító, de nem nagyon potens. A kloroform-narkózis káros hatásai voltak: • Májnekrózis: gyakorisága 1:10 000. Centrilobuláris (CL) nekrózis, mert több a CYP a CL májsejtekben. • Kardiotoxicitás: vagus tónus  szívmegállás;  katekolamin-érzékenység  aritmia, kamrafibrilláció. A citotoxikus hatás mechanizmusa: CYP-katalizált OXIDATÍV DEHALOGENÁLÁS  reaktív elektrofil metabolit: foszgén (karbonil-klorid) A

Cl Cl A

C H Cl

Cl

CYP2E1 O

Cl

Cl

C OH

Cl

C O (+)

Cl

HCl

foszgén

(Oxidatív dehalogenálással képződik halotánból a trifluoracetil-klorid is  neoantigén  halotán-hepatitis) 

Foszgén (karbonil-klorid): Cl2C=O (TWA = 0,1 ppm!; a kloroformé 10 ppm) Általános jellemzői: • Szobahőn gáz, a levegőnél nehezebb, szaga a frissen kaszált szénáéra emlékeztet • 0C-on kondenzál: színtelen gőzölgő folyadék; forráspontja 8C. • Vízben rosszul oldódik, lassan hidrolizál Előfordulása: • Ipari (vegyipar, gyógyszeripar) vegyület: pl. izocianátok gyártásában (R-NH2 + Cl2-C=O  R-N=C=O), amelyek műanyagok (poliuretánok és polikarbonátok), karbamátok (peszticidek, gyógyszerek) prekurzorai. • Pirolízissel képződhet klórozott szénhidrogének izzításakor (pl. tetraklóretilénből) • Harci gáz (fojtó-méreg; tüdőkárosító) volt az I. vh-ban; a II. vh-ban Japán használta Kína inváziója során. Toxikus hatásának mechanizmusa: • Reaktív elektrofil vegyület (egy sav-klorid)  kovalens kötődés sejtfehérjékhez  citotoxikus hatás • Mivel vízben rosszul oldódik, belélegezve nem károsítja a felső légúti nyálkahártyát (védi a víz-film)  mélyre jut (alveolusok)  mély légúti-irritáns (szemben pl. a vízoldékony klórgázzal és a klórpikrinnel) Mérgezési tünetek: alattomos mérgező gáz, mert csak késve okoz súlyos tüneteket (a látens szak: 0,5-48 h) • Kezdeti tünetek: köhögés, bő köpet, izgatott állapot • Később: nehézlégzés, tüdőödéma Terápia: • Szteroid - mielőbb az expozíciót követően: inhalációval és i.v./i.m. (1000 mg prednisolon) • O2 lélegeztetés (nedvesített!), intubáció gépi lélegeztetéssel • Surfactant pótlás: Curosurf inj., intratracheális adásra (sertéstüdőből kivont foszfolipid) • Tüneti: codein, nyugtatók • Antibiotikum, ha bakteriális bronchitis merül fel Foszgén mérgezés megelőzése: A foszgén-expozíciónak kitett munkások (pl. a Bayernél) kitűzhető jelzőt („indicator badge") viselnek. Készítése: szűrőpapírt beáztatni 5% p-dimetilamino-benzaldehid és 5% difenilamin alkoholos oldatába, majd megszárítani. Az így preparált papír megsárgulása jelzi a foszgén jelenlétét a levegőben.


23

A foszgén mellett más alattomos (nehezen észlelhető, késői toxicitást okozó) gőzök/gázok: Ezek nem vízoldékonyak, ezért a felső légutakat fedő folyadékfilmben nem oldódnak és nem irritáló hatásúak. • NO2 – gabona- vagy kukorica-silót töltő munkásokat veszélyeztetheti (Silo Filler’s Disease) • Metil-bromid (METABROM) – fumigáns (ld. 4. fejezet) • Metil-Hg gőze – dél-afrikai Hg-acetát-gyártó munkások halálát okozta, mint melléktermék (ld. 6. fejezet) • Fémgőzök (pl. Cd) – olvasztárokat veszélyeztet; öntőláz súlyos kimenetellel (ld. 6. fejezet) • Nikkel-karbonil {Ni(CO)4} – nikkel finomítás közti terméke; igen veszélyes (ld. 6. fejezet) 

3. Dihalometánok: Diklórmetán = metilén-klorid (TWA = 50 ppm) Használata: • Zsírtalanítás • Festék eltávolítás („Kromofág”) • Koffein kivonása kávéból  koffein-mentes kávé (Más kivonók: etilacetát, folyékony CO2). Akut mérgezési tünetek emberben: • KIR-i depresszió • Karboxi-hemoglobinémia (CO képződés diklórmetánból) – Terápia: O2 (karbogén gáz: 95% O2+5% CO2) Krónikus toxicitás – faj-függő: • Egér: daganatkeltő nagy dózisban • Hörcsög: nem daganatkeltő • Ember: nincs bizonyíték rá, hogy daganatkeltő lenne. A diklórmetán biotranszformációja faj-függő – 2 út: • Emberben, hörcsögben: oxidatív deklorinálás – fő toxikus metabolitja a CO (a belégzett CH2Cl2 ~30 %-a!) A

Cl H C H

CYP

Cl

O

Cl

Cl

H C OH

H C O

Cl

CO szén-monoxid! HCl

HCl

A diklórmetán

• Egérben: GSH-függő deklorinálás – fő toxikus metabolitja a formaldehid (karcinogén metabolit) Cl

SG

GSH

H C H Cl

SG

HOH

H C H HCl

Cl

O H C

H C H HCl

OH

GSH

H formaldehid

4. Monohalometánok: Közös jellemzők: reaktív elektrofilek  a GSH-t, majd protein-SH-csoportokat metilálják Metil-klorid (CH3Cl ) – nem oldószer, hanem gáz! Igen gyúlékony! • Használata: - Ma: vegyipar - Valaha: hűtőgázként hűtőszekrényben (toxicitása és gyúlékonysága miatt már nem. A metil-klorid szivárgása egy hűtőszekrényből okozta a tűzvészt a Cocoanut Grove nevű night clubban, amelyben 492-en haltak meg (1942, Boston). • Toxicitása: - KIR: narkotikus hatás - Máj és vesekárosító, mert a metil-klorid reaktív elektrofil vegyület.


24

Metil-bromid (CH3Br) – nem oldószer, hanem gáz! • Használata: fumigáns (METABRÓM, ld. 4. fejezet) – ózon-depletáló, ezért korlátozott a használata • Toxicitása: alattomos, mert csak órákkal az expozíció után jelentkeznek tünetek: - Szédülés, fejfájás, hányás, zavart viselkedés - Mozgászavar: ataxia, kettős látás, myoclonus (végtagokon, arcon, nyelven) - Súlyos esetben konvulzió, kóma, tüdőödéma Metil-jodid (CH3I) – folyadék • Használat: reagens (metilálószer) • Toxicitása: - bőrön: dermatitis, hólyagképződés - inhalálva: tüdőödéma II. HALOETÁNOK • 1,1,2,2-Tetraklóretán: Vegyipari oldószer. Narkotikus hatású, májkárosító. • 1,1,1-Triklóretán (= metil-kloroform): Korábban: fémek tisztítása, hígító (pl. javító folyadék). Ózondepletáló – kiváltandó más oldószerrel • 1,1,2-Triklóretán (= vinil-triklorid): vegyipari oldószer Mindkét trikóretán: narkotikus hatású, bőr- és nyálkahártya-izgató; májkárosodás ritkább • Vicinális dihalometánok, pl. 1,2-dibrómetán = etilén-dibromid (EDB): fumigáns (bővebben ld. 4. fejezet) - Máj és vesekárosító + helyi toxicitás: hólyaghúzó - GSH-val való konjugációját követően fél kén-mustár (half sulfur mustard) típusú vegyületet képez, amely reaktív, kationos-elektrofil metabolit. (A mustárgáz és a mustárnitrogének spontán képeznek ilyen reaktív metabolitot – episzulfónium iont, ill. aziridínium iont.) III. HALOETILÉNEK 1. Monoklór-etilén = vinil-klorid (nem oldószer, gáz! TWA = 1 ppm) Használata: • PVC gyártás • Hűtőfolyadékok összetevője (oldódik alkoholban, szerves oldószerekben) Káros hatások: • Bőrön: cseppfolyósított formája gyorsan párolog (forráspont: -13C)  fagyási sérülés • Szisztémás expozíció: karcinogén  hepatikus angioszarkoma Biotranszformáció (CYP) reaktív epoxiddá (genotoxikus karcinogén; ld. 11. Fejezet): H

H C C

H

CYP

C Cl

H

Cl

vinil-klorid

(+)

:

CH2 Cl

+ :

NH2

N

(+)

H

spontán

H

átrendeződés

C

O klóretilén-oxid

CH2 Cl :N

H(+) H C

NH

H

O klóracetaldehid (bifunkcionális elektrofil)

N

+

C N

N

adenin v. guanin A

C

C N

C

H

H

OH

H

- HCl

A (+)

Cl

C

C

C (+)

(+)

OH

H

O

H

(+)

MUTÁCIÓ HEPATIKUS ANGIOSARCOMA

H2O


25

2. 1,1-diklór-etilén = vinilidén-klorid (édeskés szagú folyadék) Használata: nem oldószer, hanem vegyipari intermedier műanyag gyártáskor Toxikus hatások: • Bőr, nyálkahártya: "irritáns hatás" • Máj- és vesekárosító • Nagy koncentrációban narkotikus hatású Biotranszformálódik (CYP) reaktív epoxiddá  Centrilobuláris májnekrózis  Gyenge hepatokarcinogén patkányban. Magyarázat: epoxidja reaktívabb, mint a vinil-klorid epoxidja, ezért már a citoplazmában reagál fehérjékkel  nem éri el a DNS-t a sejtmagban. 3. Triklór-etilén (= trilén, TCE) Használata: • Valaha: inhalációs narkotikumként (csepegtetve; édeskés szagú, mint a kloroform): fájdalomcsillapításra (std. analgeticum; szülés alatt, trigeminus neuralgia, migrén) • Ma:

vegyipari oldószer; vegyi ruhatisztítás, zsírtalanítás (TWA = 50 ppm)

Toxicitása: • Az triklór-etilén toxicitása állatokban: Egy 1957-es incidens aggodalmat keltett: - TCE-vel extrahált szója-pogácsával táplált marhákban aplasztikus anémiát és vesekárosodást észleltek. - A szójapogácsában diklorovinil-ciszteint (DCV-Cys – lásd az ábrát) találtak. - A TCE hatásának vizsgálata patkányban: - akutan: Nefro- és hepatotoxikus - krónikusan: Nefrokarcinogén (egérben is hepatokarcinogén). Mechanizmus: reaktív elektrofil metabolitok képződése az érzékeny fajokban, több lépésben: Közreműködő szervek, enzimek és képződött metabolitok (ld. ábra): - MÁJ: Glutation S-transzferáz (GST)  GSH-konjugátum: diklorovinil-GSH  epe  bél - BÉL: GGT és dipeptidáz  diklorovinil-cisztein (ez képződött a szójában az extrakció során)  reabszorbció a bélből  felvétel a vese-tubulussejtekbe - VESE: Cisztein-konjugátum-béta-liáz (CCBL) aktivitású enzim (pl. aszpartát aminotranszferáz, AST)  diklorovinil-tiol  tautomerizáció: egy tio-sav-klorid képződése vagy  HCl vesztés: egy tio-ketén képződése (mindkettő reaktív, kovalensen kötődő, elektrofil metabolit)  vese-tubulussejt nekrózis. Cl GSH, GST C C (máj) Cl Cl TCE

Cl

H

H

C C Cl SG DCV-GSH

GGT, DP (vese)

Cl

H

A

C C Cl

Cys DCV-Cys*

GGT = gamma-glutamil-transzferáz DP = dipeptitdáz

H Cl

(+)

CCBL (vese)

Cl

C C

S H tio-sav-klorid

spontán tautomerizáció

TUBULÁRIS NEKRÓZIS A VESÉBEN

C C Cl -HCl H Cl

A

Cl

H

SH DCV-tiol

(+)

C C

S

tio-ketén

* A TCE-vel extrahált szójában talált metabolit.


26

• A triklór-etilén toxicitása emberben: A TCE akutan viszonylag atoxikus lehet emberben, hiszen: - Narkotikumként használták - 1995-ben öngyilkossági kísérlet: 70 ml TCE-t ivott, mégis a vese érintettségét csak enyhe labor-jelek mutatták: > 2-mikroglobulinuria és albuminuria > NAG (N-acetil-glukózaminidáz; a vesetubulus sejtek lizoszómális enzime) ürítés a vizelettel Magyarázat: a TCE toxikálása jóval kisebb mértékű emberben, ugyanis: - Az emberi májban kevesebb GSH konjugátum (DCV-GSH) képződik. - Az emberi vesében a cisztein-konjugátum-béta-liáz aktivitás alacsony (10%-a a patkányénak). A TCE-t rendszeresen használókon végzett epidemiológiai vizsgálatok azonban a nagyfokú krónikus TCE expozíciót elszenvedőkben a vesetumorok gyakoriságának növekedését mutatták ki.  IARC: "TCE is probably carcinogenic in humans" (valószínű humán karcinogén). A TCE-hez hasonló haloalkén (ún. compound A) képződhet az inhalációs narkotikum sevofluránból az altatógép deszikkátorában, amely patkányban nefrotoxikus a fenti, többlépcsős enzimatikus mechanizmus szerint – lásd az 5. Függeléket. 

A GLUTATION (Glu-Cys-Gly) toxikológiailag igen fontos molekula: reduktív és nukleofil reaktáns! A GSH reduktív reaktánsként vesz részt pl. a HOOH és lipid-hidroperoxidok (LOOH, lásd lipidperoxidáció  7. Fejezet, 22. oldal), 2 mol vízzé ill. lipid-alkohollá (L-OH) és vízzé történő redukciójában. E reakciókat glutation-peroxidázok katalizálják. (A legtöbb glutation-peroxidáz aktív centrumában szelenocisztein található, azaz egy olyan cisztein, amelynek S atomját Se atom helyettesíti – ezért is esszenciális nyomelem a szelén!) A GSH nukleofil reaktánsként vesz részt az elektrofil vegyületekkel történő konjugációban. Ezeket a reakciókat glutation-S-transzferázok katalizálhatják (de spontán is végbemehetnek).  A legtöbb elektrofil vegyület glutationnal történő konjugációja detoxikáló hatású (pl. paracetamol, vinilklorid, aflatoxin, metil-higany, tiol-reaktív fémek).  Kivételesen lehet a glutationnal történő konjugáció toxikáló hatású is. Példák erre: - Vicinális dihalo-alkánok (pl. dibrómetán) konjugációja GSH-val. Ez a konjugátum intramolekuláris gyűrűzáródás révén egy reaktív kationos-elektrofil metabolitot  episzulfónium iont  képez (ld. Peszticidek, fumigánsok  4. Fejezet, 36. oldal). - Halo-alkének (pl. triklór-etilén, TCE) konjugációja GSH-val. A képződött konjugátum tovább metabolizálódva olyan cisztein-konjugátumot eredményez, amely a vesében szubsztrátja a ciszteinkonjugátum-béta-liáz aktivitással bíró enzimeknek (pl. aszpartát aminotranszferáz, AST). Ezek a cisztein-konjugátumból tiol-metabolitot képeznek, amely aztán spontán átalakulhat reaktív elektrofil tio-sav-kloriddá és tio-keténné (ld. Oldószerek, triklór-etilén  7. Fejezet, 25. oldal).  Van példa arra is, hogy egy vegyület többszörös biotranszformációja során a GSH-nal való konjugáció detoxikáló és toxikáló szerepet is játszik. Ilyen vegyület az akrilnitril (ld. 4. Fejezet: Fumigánsok, ill. 8. Fejezet: Cianid mérgezés). - Az akrilnitril maga is elektrofil vegyület; konjugációja GSH-nal megszünteti elektrofil reaktivitását, tehát detoxikáló hatású (lásd az ábrát feljebb). - Az akrilnitril epoxidot is képezhet, amely 2 elektrofil C-atomot tartalmaz, így GSH-nal konjugálódhat az egyik vagy a másik elektrofil C-atomon. - Nem szerencsés, ha a konjugáció a CN-csoporttól távolabbi C-en következik be (ami azt eredményezi, hogy a CN csoporthoz kapcsolódó C-atomra egy -OH csoport kerül). Ekkor ugyanis a képződött molekula spontán bomlik, s ennek során cianid képződik. Ezért ez a GSH-konjugáció toxikáló hatású. 


27

4. Tetraklór-etilén (= perklór-etilén) • Hasonló a felhasználása és toxikálási mechanizmusa, mint a TCE esetében. • Emberi toxicitása: - Nincs egyértelmű bizonyíték az akut nefrotoxikus hatására. - Tartósan exponáltakon egyes vizsgálatok szerint nő bizonyos tumorok gyakorisága: > non-Hodgkin lymphoma > nyaki, és esophageális tumorok > hólyagdaganatok Figyelem: Klórozott szénhidrogének izzításakor pirolízis révén foszgén (Cl2C=O) keletkezhet. Ipari zsírtalanítók általában tetraklór-etilént tartalmaznak; ennek pirolízisével is foszgén képződik. Veszélyeztetettek: hegesztők, hűtőgép-szerelők, gépkocsiszerelők, tűzoltók. A foszgén TWA értéke 0,1 ppm!

F. SZÉNDISZULFID (SZÉNKÉNEG, CS2) Általános jellemzői: Igen gyúlékony, bűzös folyadék, a víznél nehezebb; párolgó (forráspontja 47C), gőze a padlóra süllyed. Az egyetlen itt tárgyalt oldószer, amely önmaga reaktív! Használata: • Vegyipari intermedier: műszál (ún. viscosa, rayon), celofán, CCl4 gyártás során • Ipari oldószer: gumi, műgyanták oldása • Inszekticid és fungicid: pl. friss gyümölcsök tartósítására fumigálással (Emlékeztető: A CS2 a ditiokarbamát fungicidek hepatotoxikus metabolitja patkányban.) Emberi expozíció útja: inhaláció (TWA = 10 ppm), esetleg dermális expozíció Toxikus hatások – az expozíció helyétől, mértékétől függően: 1. Helyi hatások: bőrön: égő fájdalom, bőrpír belélegezve: felső légúti irritáció; hányinger, hányás 2. Nagyfokú akut inhalációs expozíció: "toxikus psychosis" • eufória • nyugtalanság, izgatottság • remegés, görcsök • eszméletvesztés, halál Elhunytakban: degeneratív neuronális elváltozások (az agyban, gerincvelőben) Túlélőkben: lassú felgyógyulás, mentális teljesítményromlással 3. Krónikus expozíció hatásai – idegrendszeri és érzékszervi degeneratív elváltozások: a. Encephalopátia ("organic brain damage") Tünetek: • gyakori fejfájás, fáradékonyság • emocionális labilitás, ingerlékenység, alvászavar • szexuális zavarok, pl. libidóvesztés • memóriavesztés • mozgászavarok - Parkinson-kór szerű remegés - Coreo-atetoid mozgások Szövettan: idegsejt degeneráció, sejtvesztés

- a cortexben - a globus pallidusban és putamenben


28

b. Perifériás neuropátia – jellemzően enyhe: • Szubjektív tünetek: - paresztézia - izomgyengeség, izomgörcs (végtagokon) • Objektív tünetek:

- az ideg vezetési sebesség lassulása (electroneurographiás vizsgálattal mérhető) - szövettan: a perifériás idegekben axonduzzanatok neurofilamentum aggregációval Wallerian degeneráció, mint a hexán-, metilbutil-keton-, TOCP-, akrilamid-okozta perifériás neuropátiákban.

c. Érzékszervi zavarok – látás, hallás • Retinopátia: Szubjektív tünet: szürkületi vakság Objektív tünet: - látótérkiesések és -beszűkülés - retinális mikroaneurizmák, bevérzések • Hallászavar: a magas frekvenciójú hangok csökkent érzékelése (mint az aminoglikozidoknál!) d. Hiperkoleszterinémia + koronária-betegség (angina, szívinfarktus-gyakoriság növekedése) + csendes agyi infarktusok gyakoriságának növekedése (MRI jelek alapján – 2004-es japán tanulmány) A hyperkoleszterinémia mechanizmusa (?): a szénkéneg CYP-gátló  a koleszterin-7-hidroxiláz (CYP7A) gátlása  csökken az epesav-szintézis koleszterinből A CS2 neurotoxikus hatásának mechanizmusa: A CS2 elektrofil reaktáns: addíciós reakcióba lép neurofilamentális fehérjék amino-csoportjaival (ld. ábra)  protein-ditiokarbamát-addukt  HS- kilépés  protein-izotiocianát-addukt  addíciós reakció további fehérjék amino- vagy SH-csoportjával  keresztkötött neurofilamentális fehérjék  axonális transzport-zavar  neuron-degeneráció A

S

S

Prot1-NH2 CS2

Prot1 NH C

S

_

Prot1 NH C

Prot2-NH2

_

NH Prot2

S

HS Prot1 N

keresztkötött fehérjék

C

S Prot2-SH

A

Prot1 NH C

S Prot2

A szénkéneg expozíció biomarkere: A szénkéneg expozíció mérhető a thiazolidine-2-thione-4-carboxylic acid (TTCA) vizelettel való ürítésével. A TTCA a CS2 és a cisztein reakciójának terméke. Keletkezhet úgy is, hogy a CS2 glutationnal reagál, majd a glutation-konjugátumból képződik a cisztein konjugátum a glutamát és a glicin hidrolízisét követően (gamma-glutamil transzpeptidáz = GGT és dipeptidáz hatására).

COOH CS2

Cys

HS HC NH2

A

CH2

S

C

S

_

A

COOH S

HN

S S

VIZELET

Thiazolidine-2-thione4-carboxylic acid (TTCA) expozíciós biomarker


29

G. FÜGGELÉK 1. Néhány illékony toxikus vegyület (oldószer, harci méreg) expozíciós határértékei (ppm) TWA Perfluoro-izobutén Metil-izocianát Arzin Foszgén Benzol Vinil-klorid Szén-tetraklorid Kloroform Szén-diszulfid Kénhidrogén n-Hexán Diklór-metán Triklór-etilén Toluol Metanol

STEL

TLVc 0,01

0,02 0,05 0,10 0,50 1,00 5,00 10,00 10,00 10,00 50,00 50,00 50,00 50,00 200,00

2,5 10,0

25,0 50,0

15,0

20,0

100,0 200,0 250,0

TWA (Time Weighted Average): a legmagasabb megengedhető átlagos oldószer koncentráció a munkahely levegőjében 8 órás munkaidő alatt. STEL (Short Term Exposure Limit): a legmagasabb megengedhető átlagos oldószer koncentráció a munkahely levegőjében 15 perces munkaidő-szakasz alatt. TLVc (Threshold Limit value – ceiling): az a legmagasabb oldószer koncentráció a munkahely levegőjében, amelyet bármely rövid idő alatt sem lehet túllépni („plafonérték”) ppm = parts per million (μg/g, mg/kg, cm3/m3; μmol/mol)

2. Ittas vezetés gyanúja esetén az alkoholos befolyásoltság és büntetés mértéke Magyarországon Véralkohol koncentráció ‰ (g/l) 0,2 alatt 0,21 - 0,5 0,51 - 0,8 0,81 - 1,5 1,5 - 2,5 2,5 - 3,5 3,51 felett

Alkoholos befolyásoltság Alkoholfogyasztás nem bizonyítható Ivott, de alkoholosan nem volt befolyásolt Igen enyhe Enyhe Közepes Súlyos Igen súlyos

Büntetési alakzat Szabálysértés (a vezetői engedély bevonását és pénzbüntetést von maga után)

Vétség Baleset okozása esetén bűntett


30

3. Genetikai és nemi eltérések az alkohol biotranszformációjában +

NAD

CH3 CH 2 OH

NADH + H+

ADH

Etanol

O HOH

CH 3 C

OH H

CH3 C

H

OH

acetaldehid

+

NAD

NADH + H +

ALDH

O

CH3 C OH ecetsav

(1) Az alkohol-dehidrogenáz (ADH) genetikai polimorfizmusa Genotípus Fenotípus Hordozók Alkohol elimináció Alkohol hatások Alkohol függőség

ADH1*1 LASSÚ metabolizáló Fehérek, afroamerikaiak Lassú Jelentősek Magas kockázat

ADH1*2 GYORS metabolizáló Távolkeletiek, pl. japánok Gyors Jelentéktelenek Alacsony kockázat

(2) Az aldehid-dehidrogenáz (ALDH) genetikai polimorfizmusa Genotípus Fenotípus Hordozók Acetaldehid elimináció Acetaldehid okozta akut hatások Acetaldehid indukálta daganatok Alkohol függőség

ALDH2*2 inaktív allél; pont-mutáció az enzimben: E487K LASSÚ metabolizáló Távolkeletiek, pl. japánok (~50%) – 560 millió ember! Lassú Jelentősek, tünetekkel: KIPIRULÁS (flushing), SZAPORA PULZUS, HIPERVENTILLÁCIÓ, HÁNYINGER, HÁNYÁS Magas kockázat: SZÁJÜREG, GARAT, NYELŐCSŐ, GYOMOR, VASTAGBÉL, TÜDŐ, FEJ és NYAK DAGANATOK Alacsony kockázat

(3) Az ADH1*1 (lassú metabolizáló) és az ALDH2*2 (inaktív) kombinációja Japánokban ritkán az ADH1*1 génvariáns (lassú metabolizáló fenotípus) kombinálódik az ALDH2*2 genotípussal (inaktív fenotípus). Ennek következményeit (csökkent flushing, hajlam alkoholizmusra és igen magas kockázat nyelőcsőrák kialakulására) a 13. oldalon bővebben kifejtettük. (4) Nemi különbségek az etanol sorsában – ADH expresszió, NAD kínálat, megoszlási tér – magyarázzák a nők nagyobb alkohol-érzékenységét A nők a férfiaknál érzékenyebbek az alkohol ittasságot okozó hatásával szemben. Ennek okai az alábbiak: a. A férfiakhoz képest nőkben alacsonyabb az ADH expressziója a gyomor nyálkahártyájában; ezért nőkben kisebb mértékű az alkohol preszisztémás eliminációja, vagyis nagyobb a per os biológiai hozzáférhetősége. b. Noha az alkohol preszisztémás eliminációjában különbség van a nemek között (a nők hátrányára), az alkohol szisztémás eliminációja csak kismértékben lassabb nőkben. Ennek oka az, hogy bár a májbeli ADH expresszió a két nemben hasonló, nőkben a NAD kínálata az ADH számára kicsit kisebb. Ez annak tulajdonítható, hogy nőkben az alapanyagcsere valamelyest lassabb, mint férfiakban (ezért is hajlamosabbak fázni), és mivel az alap metabolikus ráta szabja meg a NADH oxidáció rátáját, így a NAD kínálatát, az etanol ADH-katalizált dehidrogenálása nőkben kissé lassabb (kb. 6-8 g/h), mint férfiakban (8-10 g/h). c. Nőkben az alkohol testtömegre vonatkoztatott megoszlási tere kisebb, mint férfiakban; emiatt azonos mennyiség nőkben magasabb koncentrációt eredményez a vérben és a szövetekben (beleértve az agyat). Ezen tényezők felelősek lehetnek azért is, hogy a nők fogékonyabbak az alkoholos májcirrózis kialakulására. Ehhez hozzájárul az is, hogy az ösztrogének növelik a Kupffer sejtek érzékenységét az endotoxin (LPS) iránt (a következményeket lásd a 12. oldalon).


31

4. A hangyasav eliminációja a szervezetből folsav-függő módon (számos emlékeztetővel a farmakológiában tanultakra) Az ábra a metanol toxikus metabolitjának, a hangyasavnak (formiát vagy formát) a sorsát szemlélteti. A formiátot egy ligáz enzim tetrahidrofolsavhoz (THF) kapcsolja, ezzel N10-formil-tetrahidrofoláttá alakítja. Ebből egy dehidrogenáz CO2-ot, vagy az előbbi ligáz további két lépésben a timidilát-szintázt támogató N5,N10-metilén-tetrahidrofolátot (N5,N10-CH2-THF) képez. (Megjegyzés: Az N10-formil-tetrahidrofolát a purin-szintézis két lépéséhez is kell.) Emberben a THF és az N10-formil-tetrahidrofolát-dehidrogenáz enzim (az ábrán mindkettő *-al megjelölve) szöveti koncentrációja rágcsálókhoz viszonyítva alacsony. Ezért a formiát lassan eliminálódik, felhalmozódik, és toxikus hatásokat kelt (retina-károsodás, acidózis). Ilyen következménye nincs a metanol expozíciónak egérben és patkányban, mert a rágcsálók gyorsan eliminálják a formiátot. Folsav (a THF prekurzora) adása gyorsítja a formiát eliminációját a metanol-intoxikált páciensben. Ezért kiegészítő antidótum a folsav (az alkohol-dehidrogenázt gátló fomepizol mellett) a metanol mérgezés kezelésében. Tetrahidrofolát (THF)

Metanol

O

Formaldehid

N H 2N

Formiát [H-COO-]

* THF

ATP

H N 5

N H

O

O

OH

N H

O

10

N H

OH

N H

Emlékeztető: Folsavból a dihidrofolát reduktáz (DHFR) előbb dihidrofolsavat (DHF) majd THF-at képez.

Formiát-tetrahidrofolát-ligáz ADP

N10-CHO-THF NADP

N10-Formil-tetrahidrofolát-dehidrogenáz*

H2O H2O

DHFR

N5,N10-CH=THF NADPH

NADPH NADP

N5,N10-CH2-THF dUMP

Timidilát-szintáz dTMP

DHF

NADP

NADPH

CO2

THF

Emlékeztető: 1. A timidilát-szintáz csökkent aktivitása okozza a folsavhiányos anémiát. 2. A timidilát szintáz gátlója az 5-fluoruracil (5FU) daganatellenes szer. 3. A timidilát szintázt az 5FU erősebben gátolja THF jelenlétében. Ezért kombinálják az 5FU-t N 5-formil-THF-al, amely a THF prekurzora. (Az N5-formil-THF más néven folinsav, vagy leucovorin.) 4. A folinsavat a methotrexáttal (a DHFR gátlója) is kombinálják a daganatellenes terápiában. Így "mentik meg" a normál sejteket a methotrexát-okozta THF hiány károsító hatásától.

VEDD ÉSZRE: Az ábra felelevenít néhány farmakológiai ismeretet. Bemutat fontos enzimeket, mint a timidilát-szintázt (amely N5,N10-CH2-THF felhasználásával metilálja a dUMP-t dTMP-vé, így elengedhetetlen a DNS szintézishez) és a dihidrofolát-reduktázt (DHFR, amelyet egyes antimikrobiális szerek – pl. a trimetoprim és a pirimetamin – , valamint daganatgátlók – pl. a methotrexát és a pemetrexed – gátolnak). Az ábra szövege utal más gyógyszerekre is, mint a timidilát-szintázt gátló 5-fluoruracilra (5FLUOROURACIL "EBEWE", oldat infúzióhoz) és a folinsavra (N5-formil-tetrahidrofolát; CALCIUMFOLINAT EBEWE, inj.), amelynek jellemzője, hogy THF-vá történő átalakulása nem igényli a DHFR enzimet.


32

5. A sevoflurán terméke (Compound A) – amely spontán képződik az altatógépben – egy haloalkén (mint a triklór-etilén) és a triklór-etilénhez hasonló módon (GSH-val történő konjugáció után) rágcsálókban nefrotoxikus metabolitokká (tio-sav-fluoriddá és tioketénné) alakul. A sevoflurán halogénezett éter szerkezetű inhalációs narkotikum (általános érzéstelenítő). Előnytelen tulajdonsága, hogy reakcióba lép az altatógépben lévő bárium-hidroxiddal (Baralyme), amelyet a kilégzett CO2 elnyeletésére használnak a zárt altatási rendszerben. Ennek a reakciónak két potenciálisan veszélyes következménye lehet: (1) A sevoflurán reakciója a CO2 abszorbenssel exoterm (hőtermelő). Ezért, ha a CO2 abszorbensben a bárium-hidroxid szuszpenzió kiszárad, akkor olyan mértékben túlmelegedhet, hogy – felforrósítva a belélegzendő gázkeveréket – légúti égést okozhat a páciensben. Ezért kell vigyázni arra, hogy a báriumhidroxid ne száradjon ki. H H

C F

H

CF3 O

C CF3

Sevoflourán

H

CO2 abszobent (bázis)

H

C

CF3 O

C Haloalkén

HF

F

CF2

Compound A patkányokban nefrotoxikus, mint a triklóretilén

(2) A Ba(OH)2 tartalmú erősen bázikus CO2 abszorbensben a sevoflurán hidrogén-fluoridot veszít, és ezzel egy haloalkén származékká alakul, amelyet compound A-nak neveznek (ld. az ábrát). Csakúgy, mint a triklór-etilén (ld. feljebb), a compound A is GSH-val konjugálódik, majd a konjugátum további biotranszformációja során reaktív elektrofil metabolitok (tio-sav-fluorid és tio-ketén) keletkeznek. A triklóretilénhez hasonlóan a compound A is vesekárosító patkányban, de valószínűleg (ahogy a triklór-etilén is) sokkal kevésbé toxikus emberben, mert a toxikus metabolitok termelődése (GSH-konjugációval és a cisztein-konjugátum béta-liáz-katalizált reakció során) emberben kismértékű lehet. Ennek ellenére, sevoflurán narkózis esetén legalább 2 L/perc „friss gázáramlást” kell biztosítani, hogy elkerüljük a compound A feldúsulását a zárt altatási rendszerben és így jelentős mennyiségben jusson a narkotizált egyén szervezetébe.


33

6. Centrilobuláris májnekrózis CYP-által toxikált vegyületek – pl. széntetraklorid (CCl4), kloroform (HCCl3) és paracetamol – hatására. Azok a májnekrózist előidéző vegyületek, amelyek nem önmaguk, hanem CYP által képzett toxikus metabolitjuk révén váltják ki a sejtkárosodást, jellemzően a májlebenyke (lobulus) közepén elhelyezkedő (centrilobuláris) hepatociták nekrózisát okozzák elsődlegesen. Ennek az a magyarázata, hogy ezen sejtekben a CYP magasabb koncentrációban van jelen (így itt több reaktív metabolit képződik), mint a májlebenyke szélén, az ún. portális triádhoz közel eső (periportális) hepatocitákban. A CCl 4 centrilobuláris nekrózist előidéző hatásában még az is közrejátszik, hogy centrilobuláris sejtekben az oxigén koncentrációja alacsonyabb, ami elősegíti a CYP-katalizált reduktív dehalogenálást.

A Az A ábra egy májlebenyke keresztmetszetét szemlélteti sematikusan. A hatszögletű lebenyke keresztmetszetének közepén a vena centrális átmetszete látszik, hat szögletében pedig egy-egy arteria hepatica ág (piros), vena portae ág (kék), és epe-ductulus (zöld) átmetszetei láthatók, amelyeket együtt portalis triádnak neveznek. A hepatociták nagyjából sugárirányú sorokban töltik ki a lebenyt; köztük húzódnak szintén sugárirányban a vért szállító szinuszoidok, amelyek a vena centrálisba torkollnak. Az oxigéndús vért szállító arteria hepatica ág és oxigén-szegény vért szállító vena portae ág a lebenyke szélén (a szinuszoidok kezdetén) anastomosisba lépnek, majd a kevert vér belőlük a szinuszoidokban halad a lobulus perifériájáról a centruma felé (ezt jelzik a vena centrálisba vezető nyilak). Ezért nagyobb a periportális sejtek O2 ellátása (és a vér által szállított tápanyag-ellátása is) mint a cenrilobuláris hepatocitáké. A B ábra egy széntetrakloriddal mérgezett egér májából készült, hematoxilin-eozinnal festett metszetének mikroszkópos képét mutatja. A nyilak a vena centrális átmetszete körüli (vagyis centrilobuláris) zónára mutatnak, amelyen belül a hepatociták nekrotizáltak. A nekrózist a sejthatárok elmosódása és a sejtek erősebb eozinnal történő festődése (pirosabb szín) jelzi.

midzonális nekrózis

periportális nekrózis

centrilobuláris nekrózis

B

Néhány emlékeztető:  A kapillárisoknál nagyobb átmérőjű májszinuszoidoknak saját fala van, amelyet fenestrákat tartalmazó (vagyis perforált) endotélsejtek képeznek. Az endotélsejtek között találhatók még Kupffer sejtek (rezidens makrofágok) és zsírt (és A vitamint) tároló periszinuszoidális sejtek (=sztellát-sejtek = zsírtároló sejtek) is. Ezek szerepéről az alkohol-okozta májkárosodásban a 12. oldalon olvashatók részletek.  Különböző vegyületek a májsejteknek a szinuszoidok felé néző membránján (a szinuszoidális membránon) keresztül jutnak be vérből a hepatocitákba, ill. kerülnek a vérbe a hepatocitákból diffúzióval, vagy transzporterek (pl. OATP, MRP3, MRP4) közreműködésével.  A szinuszoidok endotélje és a májsejtek szinuszoidális membránja között van a Disse tér. A fenestrákon át a sejtes elemeken kívül bejut ide minden kis és makromoleula (fehérjék, liporoteinek, albuminhoz kötött szerek), így a vérből és közvetlenül elérik a májsejteket.  A májszinuszoidokhoz hasonlóan az epe-canaliculusok is sugárirányban húzódnak a májsejtsorok között. Ezek azonban a lebenyke közepén vakon kezdődnek és a hepatociták által termelt epét a periféria felé vezetik az epe-ductulusokba. A májszinuszoidoktól eltérően az epe-canaliculusoknak nincs saját fala. Ezek olyan extracelluláris rések, amelyeket „összefekvő” májsejtek egymás felé néző membránja határol, amelyeket tight junction-ok kapcsolnak össze és zárnak le csatornácskákká.  A májsejteknek az epe-canaliculusokat határoló membránján (a canaliculáris membránon) át transzportálódnak vegyületek a májsejtekből az epébe speciális (canaliculáris) transzporterek (pl. BSEP = bile salt export pump; MRP2) közvetítésével. Ezek primer-aktív (ATP-t közvetlenül használó) transzporterek.

7. Fejezet: OLDÓSZEREK TOXIKOLÓGIÁJA

Recommend Documents