Biotransformación de xenobióticos: citocromo P450, fases I y II, etanol

Biotransformación de xenobióticos en el hígado: la fase I (oxidación por citocromos P450 — CYP, requiere NADPH y O₂) añade grupos polares; la fase II — conjugación (con ácido glucurónico, sulfato, glutatión, acetato) aumenta la hidrosolubilidad. Etanol: alcohol deshidrogenasa (ADH) → acetaldehído → acetaldehído deshidrogenasa (ALDH) → acetato. El consumo crónico induce el CYP2E1 y genera ERO. Carcinogénesis: algunos xenobióticos son activados por el CYP en intermediarios reactivos que dañan el ADN (benzopireno, aflatoxina).

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Concepto de xenobióticos y objetivos de la biotransformación

Los xenobióticos son sustancias extrañas que ingresan al organismo con los alimentos, a través de la piel o los pulmones, y que no se utilizan con fines energéticos ni plásticos. Por lo general, son hidrófobos y tóxicos, por lo que deben ser eliminados obligatoriamente. Dado que los compuestos hidrófobos se excretan con dificultad por los riñones y la bilis, el organismo los convierte en una forma hidrosoluble a través del sistema de biotransformación, localizado principalmente en el retículo endoplásmico de los hepatocitos (oxidación microsomal o monooxigenasa). El proceso comprende dos fases consecutivas.

Fase I: oxidación microsomal y citocromo P450

La primera fase es obligatoria para la mayoría de los xenobióticos hidrófobos y la mayoría de las veces consiste en una hidroxilación. Las enzimas clave son el citocromo P450 y la NADPH-citocromo P450 reductasa.

Mecanismo de la reacción:

Ecuación global: R–H + O₂ + NADPH + H⁺ → R–OH + H₂O + NADP⁺. El producto hidroxilado se vuelve más hidrófilo y apto para la segunda fase.

Los citocromos P450 poseen una amplia especificidad de sustrato: una isoforma (por ejemplo, el CYP2E1) puede metabolizar tanto fármacos como venenos y etanol. Una característica importante es la inducibilidad: ante la llegada sistemática de sustancias tóxicas, la cantidad de citocromos aumenta y la velocidad de oxidación se incrementa.

Fase II: reacciones de conjugación

En la segunda fase se produce la conjugación del grupo hidroxilo del producto de la primera fase con moléculas polares, lo que aumenta drásticamente la hidrofilia. Las reacciones son catalizadas por enzimas de la clase de las transferasas. Conjugados utilizados:

La UDP-glucuronosiltransferasa une un residuo de ácido glucurónico al R–OH. Las sulfotransferasas transfieren un grupo sulfato desde el dador activo PAPS (3′-fosfoadenosina-5′-fosfosulfato) al sustrato hidroxilado. Los conjugados resultantes se excretan con la orina y la bilis.

Glutatión transferasas y el papel del glutatión

Las glutatión-S-transferasas (GST) son una amplia familia de enzimas con diferente especificidad de sustrato que utilizan como cofactor al tripéptido glutatión (γ-Glu–Cys–Gly). Actúan en todos los tejidos animales y humanos, y también son activas en los eritrocitos.

Las GST participan en la detoxificación de:

Tres tipos principales de reacciones: conjugación de sustratos con glutatión, sustitución nucleófila y reducción de hidroperóxidos orgánicos a alcoholes. Las GST son inducidas por el alcohol, fármacos y venenos paralelamente a las enzimas de la oxidación microsomal.

Metabolismo del etanol

En condiciones normales, el etanol se oxida en el citosol de los hepatocitos mediante deshidrogenasas dependientes de NAD⁺:

  1. Alcohol deshidrogenasa (ADH): etanol → acetaldehído.
  2. Acetaldehído deshidrogenasa (ALDH): acetaldehído → ácido acético (acetato).

Con el consumo sistemático de alcohol se activa el sistema microsomal de oxidación del etanol (SMOE), cuyo papel principal lo desempeña la isoforma del citocromo CYP2E1. El CYP2E1 oxida el etanol a acetaldehído consumiendo NADPH y oxígeno.

Dado que el CYP2E1 también metaboliza hipnóticos y otros fármacos, su inducción en personas con consumo sistemático de alcohol provoca una destrucción acelerada de los medicamentos y la necesidad de aumentar las dosis para lograr el efecto terapéutico. Una inducción similar del SMOE se desarrolla también durante la administración prolongada de fármacos.

Carcinogénesis química

La carcinogénesis es el daño a la estructura del ADN y ARN seguido de la transformación tumoral de la célula. Principales grupos de carcinógenos químicos:

Puntos clave

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