O papel da oxidação microssomal na vida do organismo é difícil de superestimar ou negligenciar. A inativação de xenobióticos (substâncias tóxicas), a quebra e formação de hormônios adrenais, a participação no metabolismo das proteínas e a preservação da informação genética são apenas uma pequena parte dos problemas conhecidos que são resolvidos devido à oxidação microssomal. Este é um processo autônomo no corpo que começa após a entrada da substância desencadeante e termina com sua eliminação.
Definição
A oxidação microssomal é uma cascata de reações incluídas na primeira fase da transformação xenobiótica. A essência do processo é a hidroxilação de substâncias usando átomos de oxigênio e a formação de água. Devido a isso, a estrutura da substância original muda e suas propriedades podem ser suprimidas e aprimoradas.
A oxidação microssomal permite que você prossiga para a reação de conjugação. Esta é a segunda fase da transformação dos xenobióticos, ao final da qual as moléculas produzidas dentro do corpo se juntarão ao grupo funcional já existente. Às vezes são formadas substâncias intermediárias que causam danos às células do fígado, necrose e degeneração oncológica dos tecidos.
Oxidação do tipo oxidase
As reações de oxidação microssomal ocorrem fora das mitocôndrias, então elas consomem cerca de dez por cento de todo o oxigênio que entra no corpo. As principais enzimas neste processo são as oxidases. Sua estrutura contém átomos de metais com valência variável, como ferro, molibdênio, cobre e outros, o que significa que são capazes de aceitar elétrons. Na célula, as oxidases estão localizadas em vesículas especiais (peroxissomos) localizadas nas membranas externas das mitocôndrias e no RE (retículo endoplasmático granular). O substrato, caindo nos peroxissomos, perde moléculas de hidrogênio, que se ligam a uma molécula de água e formam peróxido.
Existem apenas cinco oxidases:
- monoaminooxigenase (MAO) - ajuda a oxidar a adrenalina e outras aminas biogênicas produzidas nas glândulas adrenais;
- diaminooxigenase (DAO) - envolvida na oxidação da histamina (mediador de inflamação e alergias), poliaminas e diaminas;
- oxidase de L-aminoácidos (ou seja, moléculas canhotas);
- oxidase de D-aminoácidos (moléculas de rotação direita);
- xantina oxidase - oxida adenina e guanina (bases nitrogenadas incluídas na molécula de DNA).
O significado da oxidação microssomal pelo tipo oxidase é eliminar xenobióticos e inativar substâncias biologicamente ativas. A formação de peróxido, que tem efeito bactericida e de limpeza mecânica no local da lesão, é um efeito colateral que ocupa um lugar importante entre outros efeitos.
Oxidação tipo oxigenase
Reações do tipo oxigenase na célula também ocorrem no retículo endoplasmático granular e nas camadas externas das mitocôndrias. Isso requer enzimas específicas - oxigenases, que mobilizam uma molécula de oxigênio do substrato e a introduzem na substância oxidada. Se um átomo de oxigênio é introduzido, então a enzima é chamada de monooxigenase ou hidroxilase. No caso da introdução de dois átomos (ou seja, uma molécula inteira de oxigênio), a enzima é chamada de dioxigenase.
As reações de oxidação do tipo oxigenase fazem parte de um complexo multienzimático de três componentes, que está envolvido na transferência de elétrons e prótons do substrato, seguido pela ativação do oxigênio. Todo esse processo ocorre com a participação do citocromo P450, que será discutido com mais detalhes posteriormente.
Exemplos de reações do tipo oxigenase
Como mencionado acima, as monooxigenases usam apenas um dos dois átomos de oxigênio disponíveis para oxidação. No segundo, eles se ligam a duas moléculas de hidrogênio e formam água. Um exemplo de tal reação é a formação de colágeno. Nesse caso, a vitamina C atua como doadora de oxigênio, a prolina hidroxilase retira uma molécula de oxigênio dela e a entrega à prolina, que, por sua vez, é incluída na molécula do procolágeno. Este processo dá força e elasticidade ao tecido conjuntivo. Quando o corpo é deficiente em vitamina C, a gota se desenvolve. Manifesta-se por fraqueza do tecido conjuntivo, sangramento, hematomas, perda de dentes, ou seja, a qualidade do colágeno no corpo torna-seabaixo.
Outro exemplo são as hidroxilases, que convertem as moléculas de colesterol. Este é um dos estágios na formação dos hormônios esteróides, incluindo os hormônios sexuais.
Hidroxilases de baixa especificidade
Estas são hidrolases necessárias para oxidar substâncias estranhas como xenobióticos. O significado das reações é tornar tais substâncias mais tratáveis para excreção, mais solúveis. Este processo é chamado de desintoxicação e ocorre principalmente no fígado.
Devido à inclusão de uma molécula inteira de oxigênio nos xenobióticos, o ciclo de reação é quebrado e uma substância complexa se decompõe em vários processos metabólicos mais simples e acessíveis.
Espécies reativas de oxigênio
O oxigênio é uma substância potencialmente perigosa, pois, de fato, a oxidação é um processo de combustão. Como uma molécula O2 ou água, é estável e quimicamente inerte porque seus níveis elétricos estão cheios e nenhum novo elétron pode se ligar. Mas compostos em que o oxigênio não tem um par de todos os elétrons são altamente reativos. Portanto, eles são chamados de ativos.
Tais compostos de oxigênio:
- Nas reações de monóxido, forma-se superóxido, que é separado do citocromo P450.
- Nas reações de oxidase, ocorre a formação do ânion peróxido (peróxido de hidrogênio).
- Durante a reoxigenação de tecidos que sofreram isquemia.
O agente oxidante mais forte é o radical hidroxila,existe na forma livre por apenas um milionésimo de segundo, mas durante esse tempo muitas reações oxidativas têm tempo para ocorrer. Sua peculiaridade é que o radical hidroxila atua sobre as substâncias apenas no local onde foi formado, pois não consegue penetrar nos tecidos.
Superoxidanion e peróxido de hidrogênio
Essas substâncias são ativas não apenas no local de formação, mas também a alguma distância dele, pois podem penetrar nas membranas celulares.
Grupo hidroxi provoca oxidação de resíduos de aminoácidos: histidina, cisteína e triptofano. Isso leva à inativação dos sistemas enzimáticos, bem como à interrupção das proteínas de transporte. Além disso, a oxidação microssomal de aminoácidos leva à destruição da estrutura das bases nitrogenadas nucléicas e, como resultado, o aparelho genético da célula sofre. Os ácidos graxos que compõem a camada bilipídica das membranas celulares também são oxidados. Isso afeta sua permeabilidade, a operação das bombas de eletrólitos de membrana e a localização dos receptores.
Inibidores da oxidação microssomal são antioxidantes. Eles são encontrados nos alimentos e são produzidos dentro do corpo. O antioxidante mais conhecido é a vitamina E. Essas substâncias podem inibir a oxidação microssomal. A bioquímica descreve a interação entre eles de acordo com o princípio do feedback. Ou seja, quanto mais oxidases, mais fortes elas são suprimidas e vice-versa. Isso ajuda a manter o equilíbrio entre os sistemas e a constância do ambiente interno.
Corrente de transporte elétrico
O sistema de oxidação microssomal não possui componentes solúveis no citoplasma, então todas as suas enzimas são coletadas na superfície do retículo endoplasmático. Este sistema inclui várias proteínas que formam a cadeia de eletrotransporte:
- NADP-P450 redutase e citocromo P450;
- SOBRE-citocromo B5 redutase e citocromo B5;
- esteatol-CoA dessaturase.
O doador de elétrons na grande maioria dos casos é o NADP (nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato). É oxidado pela NADP-P450 redutase, que contém duas coenzimas (FAD e FMN), para receber elétrons. No final da cadeia, o FMN é oxidado com P450.
Citocromo P450
Esta é uma enzima de oxidação microssomal, uma proteína que contém heme. Liga oxigênio e substrato (como regra, é um xenobiótico). Seu nome está associado à absorção de luz de um comprimento de onda de 450 nm. Os biólogos a encontraram em todos os organismos vivos. Atualmente, foram descritas mais de onze mil proteínas que fazem parte do sistema citocromo P450. Nas bactérias, essa substância é dissolvida no citoplasma, e acredita-se que essa forma seja a mais antiga evolutivamente do que nos humanos. Em nosso país, o citocromo P450 é uma proteína parietal fixada na membrana endoplasmática.
Enzimas deste grupo estão envolvidas no metabolismo de esteroides, bile e ácidos graxos, fenóis, neutralização de substâncias medicinais, venenos ou drogas.
Propriedades da oxidação microssomal
Processos de microssomalas oxidações têm uma ampla especificidade de substrato, e isso, por sua vez, permite neutralizar uma variedade de substâncias. Onze mil proteínas do citocromo P450 podem ser dobradas em mais de cento e cinquenta isoformas desta enzima. Cada um deles tem um grande número de substratos. Isso permite que o corpo se livre de quase todas as substâncias nocivas que se formam dentro dele ou vêm de fora. Produzidas no fígado, as enzimas de oxidação microssomal podem atuar tanto localmente quanto a uma distância considerável deste órgão.
Regulação da atividade de oxidação microssomal
A oxidação microssômica no fígado é regulada ao nível do RNA mensageiro, ou melhor, sua função - transcrição. Todas as variantes do citocromo P450, por exemplo, são registradas na molécula de DNA e, para que apareça no EPR, é necessário “reescrever” parte da informação do DNA para o RNA mensageiro. O mRNA é então enviado para os ribossomos, onde as moléculas de proteína são formadas. O número dessas moléculas é regulado externamente e depende da quantidade de substâncias que precisam ser desativadas, bem como da presença dos aminoácidos necessários.
Até o momento, foram descritos mais de duzentos e cinquenta compostos químicos que ativam a oxidação microssomal no corpo. Estes incluem barbitúricos, carboidratos aromáticos, álcoois, cetonas e hormônios. Apesar dessa aparente diversidade, todas essas substâncias são lipofílicas (solúveis em gordura) e, portanto, suscetíveis ao citocromo P450.
