Обмен этилового спирта в организме человека

 

    Содержание:

    Физические  свойства, получение, применение этилового спирта……….3

    Всасывание  алкоголя………………………………………………………..4

    Метаболизм  этилового спирта……………………………….……………..6

    Метаболизм  и токсичность ацетальдегида…………………………….…..8

    Изменение клеток мозга…………………………………………………...13

    Острое  и хроническое отравление этиловым спиртом………………......14

    Список  литературы…………………………………………………………16 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Физические  свойства, получение, применение этилового спирта.

    Этиловый  спирт С2Н5ОН— бесцветная, летучая жидкость с характерным запахом, жгучая на вкус. Обладает плотностью 0,813—0,816, температура кипения 77—77,5 °С. Этиловый спирт горит синеватым пламенем, смешивается во всех соотношениях с водой, диэтиловым эфиром и многими другими органическими растворителями, перегоняется с водяным паром. Вследствие высокой гигроскопичности максимальная концентрация не более 96%.

    Этиловый  спирт получают путем брожения крахмалсодержащих  продуктов (зерно, картофель), фруктов, сахара и т. д.

    С₆Н₁₂О₆ -> 2СО₂ + 2С₂Н₅ОН + 2АТФ

    Полученный  брожением этиловый спирт отгоняют и получают спирт-сырец, который  очищают путем ректификации. Спирт-сырец  и самогон, изготовленные в домашних условиях, содержат некоторое количество сивушных масел. Сивушные масла относительно медленно метаболизируются в организме. Поэтому продолжительность действия их на организм большая, чем этилового спирта.

    Этиловый спирт широко используется в промышленности как растворитель и исходный продукт для получения многих химических соединений. Этот спирт используется в медицине как дезинфицирующее средство, а также как растворитель фармацевтических препаратов, экстрактов и настоек.

    Этанол является противоядием при отравлении некоторыми токсичными спиртами, такими как метанол и этиленгликоль. Его действие обусловлено тем, что фермент алкогольдегидрогеназа предпочтительно метаболизирует именно этанол, а не другие спирты, благодаря чему при приёме этанола уменьшается количество токсичных метаболитов метанола (формальдегида и муравьиной кислоты) или этиленгликоля (щавелевой кислоты).

    Всасывание  алкоголя.

    Этиловый  спирт может поступать в организм несколькими путями: при приеме внутрь, при внутривенном введении, а также  через легкие в виде паров с  вдыхаемым воздухом.

    Всасывание этанола начинается мгновенно после контакта со слизистыми оболочками, так как малые размеры элементарно устроенной молекулы этилового спирта исключают необходимость предварительного “дробления” ее на составляющие. Выяснено, что при приеме внутрь в полости рта усваивается от 1 до 5% поступившего в организм спирта (в пересчете на 100% алкоголь), ориентировочно 20% всасывается в желудке, оставшаяся часть этанола поступает в кровь из кишечника. 
Конечно, эта схема условна, и реальное усвоение спирта зависит от множества факторов. Так, например, напитки с высоким содержанием алкоголя (от 30 и выше объемных процентов спирта) обладают водоотнимающим и дубящим воздействием на слизистую оболочку желудка. У человека, не привыкшего к спиртному, происходит замедление всасывания за счет преходящего паралича желудочных сокращений и ограничения площади всасывания - скорость эвакуации желудочного содержимого в двенадцатиперстную кишку и, далее, в кишечник снижается. Опьянение развивается медленно, и человек, не имеющий опыта употребления спиртного, способен незаметно употребить дозу, гарантирующую тяжелейшее алкогольное отравление и даже смерть.

      У плотно поевшего или хорошо закусившего человека характер опьянения существенно меняется. Известно, что под обильную и жирную закуску можно выпить большее количество спиртных напитков, чем на голодный желудок. Максимально замедляют всасывание этанола такие продукты, как картофель, мясо (свинина и баранина) или иные продукты, приготовленные с использованием растительных и животных жиров. Происходит это явление в силу того, что значительная часть этанола абсорбируется белками и клетчаткой, растворяется в пищевом жире и, будучи равномерно распределена в объеме пищи, некоторое время не имеет контакта со слизистыми оболочками желудочного-кишечного тракта. 
Далее, пища равномерными порциями поступает из желудка в двенадцатиперстную кишку и кишечник, где абсорбированный этанол последовательно высвобождается и всасывается в кровь. Здесь отсутствует фаза рефлекторного замедления всасывания спирта - скорость его “поступления” в кровоток в значительной степени определяется количеством съеденной пищи.

    Заметим, что сода, содержащаяся в лимонадах, освежающих напитках и в щелочных минеральных водах, при контакте с кислым содержимым желудка выделяет большое количество пузырьков углекислого  газа, раздражающего слизистые оболочки и усиливающего всасывание этилового  спирта. Известно, что шампанское, смешанное с водкой или коньяком, обладает коварным опьяняющим действием именно из-за этого эффекта.

    Распределение в организме.

      Этиловый спирт неравномерно  распределяется в тканях и  биологических жидкостях организма.  Это зависит от количества  воды в органе или биологической  жидкости. Количественное содержание  этилового спирта прямо пропорционально  количеству воды и обратно  пропорционально количеству жировой  ткани в органе. В организме  содержится около 65 % воды от  общей массы тела. Из этого  количества 75— 85 % воды содержится  в цельной крови. Учитывая большой  объем крови в организме, в ней накапливается значительно большее количество этилового спирта, чем в других органах и тканях. 

    Метаболизм  этилового спирта.

    Часть этилового спирта (2—10 %) выделяется из организма в неизмененном виде с мочой, выдыхаемым воздухом, потом, слюной, калом и т. д. Остальное количество этого спирта подвергается метаболизму.

    Катаболизм этилового спирта осуществляется главным образом в печени. Здесь окисляется от 75% до 98% введённого в организм этанола.

    Окисление алкоголя — сложный биохимический процесс, в который вовлекаются основные метаболические процессы клетки. Превращение этанола в печени осуществляется тремя путями с образованием токсического метаболита — ацетальдегида.

    

    Рис. Метаболизм этанола. 

    Окисление этанола NAD-зависимой алкогольдегидрогеназой.

    Основную  роль в метаболизме этанола играет цинксодержащий NAD⁺-зависимый фермент — алкогольдегидрогеназа, локализующаяся в основном в цитозоле и митохондриях печени (95%). В ходе реакции происходит дегидрирование этанола, образуются ацетальдегид и восстановленный кофермент NADH.

    Алкогольдегидрогеназа катализирует обратимую реакцию, направление которой зависит от концентрации ацетальдегида и соотношения NADH/NAD⁺ в клетке.

    С₂Н₅ОН + NAD⁺ ->СН₃СНО + NADH + Н⁺.

    Фермент алкогольдегидрогеназа — димер, состоящий из идентичных или близких по первичной структуре полипептидных цепей, кодируемых аллелями одного гена. Существуют 3 изоформы алкогольдегидрогеназы (АДГ): АДГ,, АДГ₂, АДГ₃, различающиеся по строению протомеров, локализации и активности. Для европейцев характерно присутствие изоформ АДГ, и АДГ₃. У некоторых восточных народов преобладает изоформа АДГ₂, характеризующаяся высокой активностью, это может быть причиной их повышенной чувствительности к алкоголю. При хроническом алкоголизме количество фермента в печени не увеличивается, т.е. он не является индуцируемым ферментом.

    Окисление этанола при участии  цитохром Р₄₅₀-зависимой микросомальной этанолокисляющей системы.

    Цитохром Р₄₅₀-зависимая микросомальная этанолокисляющая система (МЭОС) локализована в мембране гладкого эндоплазматического ретикулума гепатоцитов. Микросомальная этанолокисляющая система играет незначительную роль в метаболизме небольших количеств алкоголя, но индуцируется этанолом, другими спиртами, лекарствами типа барбитуратов и приобретает существенное значение при злоупотреблении этими веществами. Этот путь окисления этанола происходит при участии одной из изоформ Р₄₅₀ — изофермента Р₄₅₀ II Е. При хроническом алкоголизме окисление этанола ускоряется на 50-70% за счёт гипертрофии эндоплазматического ретикулума и индукции цитохрома Р₄₅₀ II Е.

    С₂Н₅ОН + NADPH + Н⁺ + 0₂ -> СН₃СНО + NADP⁺ + 2 Н₂0.

    Кроме основной реакции, цитохром Р₄₅₀ катализирует образование активных форм кислорода (0, Н₂0₂), которые стимулируют ПОЛ в печени и других органах.

    Окисление этанола каталазой.

    Второстепенную  роль в окислении этанола играет каталаза, находящаяся в пероксисомах цитоплазмы и митохондрий клеток печени. Этот фермент расщепляет примерно 2% этанола, но при этом утилизирует пероксид водорода.

    СН₂СН₂ОН + Н₂0₂ -> СН₃СНО +2 Н₂0. 

    Метаболизм  и токсичность  ацетальдегида.

    Ацетальдегид, образовавшийся из этанола, окисляется до уксусной кислоты двумя ферментами: FAD-зависимой альдегидоксидазой и NAD⁺-зависимой ацетальдегиддегидрогеназой (АлДГ).

    СН₃СНО + О₂ + Н₂О ->СН₃СООН +Н₂О₂.

    Повышение концентрации ацетальдегида в клетке вызывает индукцию фермента альдегидоксидазы. В ходе реакции образуются уксусная кислота, пероксид водорода и другие активные формы кислорода, что приводит к активации перекисного окисления липидов (ПОЛ).

    Другой  фермент ацетальдегиддегидрогеназа (АлДГ) окисляет субстрат при участии кофермента NAD⁺.

    СН₃СНО + Н₂0 + NAD⁺ -> СН₃СООН + NADH + Н⁺.

    Полученная  в ходе реакции уксусная кислота активируется под действием фермента ацетил-КоА-синтетазы. Реакция протекает с использованием кофермента А и молекулы АТФ. Образовавшийся ацетил-КоА, в зависимости от соотношения АТФ/АДФ и концентрации оксалоацетата в митохондриях гепатоцитов, может «сгорать» в ЦТК, идти на синтез жирных кислот или кетоновых тел.

    Рис. Метаболизм ацетальдегида.

    В разных тканях организма человека встречаются полиморфные варианты АлДГ. Они характеризуются широкой субстратной специфичностью, разным распределением по клеткам тканей (почки, эпителий, слизистая оболочка желудка и кишечника) и в компартментах клетки. Например, изоформа АлДГ, локализованная в митохондриях гепатоцитов, обладает более высоким сродством к ацетальдегиду, чем цитозольная форма фермента.

    Ферменты, участвующие в окислении этанола, — алкогольдегидрогеназа и АлДГ по разному распределены: в цитозоле — 80%/20% и митохондриях — 20%/80%. При поступлении больших доз алкоголя (более 2 г/кг) из-за разных скоростей окисления этанола и ацетальдегида в цитозоле резко повышается концентрация последнего. Ацетальдегид — очень реакционно-способное соединение; он неферментативно может ацетилировать SH-, NH₂-группы белков и других соединений в клетке и нарушать их функции. В модифицированных (ацетилированных) белках могут возникать «сшивки», нехарактерные для нативной структуры (например, в белках межклеточного матрикса — эластине и коллагене, некоторых белках хроматина и липопротеинов, формирующихся в печени). Ацетилирование ядерных, цитоплазматических ферментов и структурных белков приводит к снижению синтеза экспортируемых печенью в кровь белков, например альбумина, который, удерживая Na⁺, поддерживает коллоидно-осмотическое давление, а также участвует в транспорте многих гидрофобных веществ в крови. Нарушение функций альбумина в сочетании с повреждающим действием ацетальдегида на мембраны сопровождается поступлением в клетки по градиенту концентрации ионов натрия и воды, происходит осмотическое набухание этих клеток и нарушение их функций.

    Активное  окисление этанола и ацетальдегида приводит к увеличению отношения NADH/ NAD⁺, что снижает активность NAD⁺-зависимых ферментов в цитозоле и менее значительно в митохондриях.

    Равновесие  следующей реакции смещается  вправо:

    Дигидроксиацетонфосфат + NADH + Н⁺ <-> Глицерол-3-фосфат + +NAD⁺,

    Пируват + NADH + Н⁺ <-> Лактат +NAD⁺.

    Восстановление  дигидроксиацетонфосфата, промежуточного метаболита гликолиза и глюконеогенеза, приводит к снижению скорости глюконеогенеза. Образование глицерол-3-фос-фата повышает вероятность синтеза жира в печени. Увеличение концентрации NADH по сравнению с NAD⁺ (NADH>NAD⁺) замедляет реакцию окисления лактата, увеличивается соотношение лактат/пируват и ещё больше снижается скорость глюконеогенеза. В крови возрастает концентрация лактата, это приводит к гиперлактацидемии и лактоацидозу.