Le rôle de l'oxydation microsomale dans la vie de l'organisme est difficile à surestimer ou à négliger. L'inactivation des xénobiotiques (substances toxiques), la dégradation et la formation d'hormones surrénales, la participation au métabolisme des protéines et la préservation de l'information génétique ne sont qu'une petite partie des problèmes connus qui sont résolus grâce à l'oxydation microsomale. Il s'agit d'un processus autonome dans le corps qui commence après l'entrée de la substance déclencheur et se termine par son élimination.
Définition
L'oxydation microsomale est une cascade de réactions incluses dans la première phase de la transformation xénobiotique. L'essence du processus est l'hydroxylation de substances utilisant des atomes d'oxygène et la formation d'eau. Pour cette raison, la structure de la substance d'origine change et ses propriétés peuvent à la fois être supprimées et améliorées.
L'oxydation microsomale permet de procéder à la réaction de conjugaison. Il s'agit de la deuxième phase de la transformation des xénobiotiques, au terme de laquelle des molécules produites à l'intérieur de l'organisme rejoindront le groupe fonctionnel déjà existant. Parfois, des substances intermédiaires se forment et causent des dommages aux cellules hépatiques, une nécrose et une dégénérescence oncologique des tissus.
Oxydase de type oxydase
Les réactions d'oxydation microsomales se produisent en dehors des mitochondries, elles consomment donc environ 10 % de tout l'oxygène qui pénètre dans l'organisme. Les principales enzymes de ce processus sont les oxydases. Leur structure contient des atomes de métaux à valence variable, tels que le fer, le molybdène, le cuivre et autres, ce qui signifie qu'ils sont capables d'accepter des électrons. Dans la cellule, les oxydases sont situées dans des vésicules spéciales (peroxysomes) situées sur les membranes externes des mitochondries et dans le RE (réticulum endoplasmique granulaire). Le substrat, tombant sur les peroxysomes, perd des molécules d'hydrogène, qui se fixent à une molécule d'eau et forment du peroxyde.
Il n'y a que cinq oxydases:
- monoaminooxygénase (MAO) - aide à oxyder l'adrénaline et d'autres amines biogènes produites dans les glandes surrénales;
- diaminooxygénase (DAO) - impliquée dans l'oxydation de l'histamine (un médiateur de l'inflammation et des allergies), des polyamines et des diamines;
- oxydase des acides L-aminés (c'est-à-dire des molécules gauchers);
- oxydase des acides aminés D (molécules tournant à droite);
- xanthine oxydase - oxyde l'adénine et la guanine (bases azotées incluses dans la molécule d'ADN).
L'importance de l'oxydation microsomale par type oxydase est d'éliminer les xénobiotiques et d'inactiver les substances biologiquement actives. La formation de peroxyde, qui a un effet bactéricide et un nettoyage mécanique sur le site de la blessure, est un effet secondaire qui occupe une place importante parmi d'autres effets.
Oxydation de type oxygénase
Des réactions de type oxygénase dans la cellule se produisent également sur le réticulum endoplasmique granulaire et sur les enveloppes externes des mitochondries. Cela nécessite des enzymes spécifiques - les oxygénases, qui mobilisent une molécule d'oxygène du substrat et l'introduisent dans la substance oxydée. Si un atome d'oxygène est introduit, l'enzyme est appelée monooxygénase ou hydroxylase. Dans le cas de l'introduction de deux atomes (c'est-à-dire une molécule entière d'oxygène), l'enzyme est appelée dioxygénase.
Les réactions d'oxydation de type oxygénase font partie d'un complexe multi-enzyme à trois composants, qui est impliqué dans le transfert d'électrons et de protons du substrat, suivi de l'activation de l'oxygène. Tout ce processus se déroule avec la participation du cytochrome P450, qui sera discuté plus en détail plus tard.
Exemples de réactions de type oxygénase
Comme mentionné ci-dessus, les monooxygénases n'utilisent qu'un seul des deux atomes d'oxygène disponibles pour l'oxydation. La seconde, ils s'attachent à deux molécules d'hydrogène et forment de l'eau. Un exemple d'une telle réaction est la formation de collagène. Dans ce cas, la vitamine C agit comme un donneur d'oxygène: la proline hydroxylase en extrait une molécule d'oxygène et la donne à la proline qui, à son tour, est incluse dans la molécule de procollagène. Ce processus donne force et élasticité au tissu conjonctif. Lorsque le corps manque de vitamine C, la goutte se développe. Il se manifeste par une faiblesse du tissu conjonctif, des saignements, des ecchymoses, une perte de dents, c'est-à-dire que la qualité du collagène dans le corps devientci-dessous.
Un autre exemple est celui des hydroxylases, qui convertissent les molécules de cholestérol. C'est l'une des étapes de la formation des hormones stéroïdes, y compris les hormones sexuelles.
Hydroxylases peu spécifiques
Ce sont des hydrolases nécessaires pour oxyder les substances étrangères telles que les xénobiotiques. Le sens des réactions est de rendre ces substances plus traitables pour l'excrétion, plus solubles. Ce processus s'appelle la désintoxication et se déroule principalement dans le foie.
En raison de l'inclusion d'une molécule entière d'oxygène dans les xénobiotiques, le cycle de réaction est rompu et une substance complexe se décompose en plusieurs processus métaboliques plus simples et plus accessibles.
Espèces réactives de l'oxygène
L'oxygène est une substance potentiellement dangereuse, car, en fait, l'oxydation est un processus de combustion. En tant que molécule O2 ou eau, elle est stable et chimiquement inerte car ses niveaux électriques sont pleins et aucun nouvel électron ne peut se fixer. Mais les composés dans lesquels l'oxygène n'a pas une paire de tous les électrons sont hautement réactifs. Par conséquent, ils sont appelés actifs.
Ces composés oxygénés:
- Dans les réactions au monoxyde, du superoxyde se forme, qui est séparé du cytochrome P450.
- Dans les réactions d'oxydase, la formation d'anion peroxyde (peroxyde d'hydrogène) se produit.
- Lors de la réoxygénation de tissus ayant subi une ischémie.
L'agent oxydant le plus puissant est le radical hydroxyle, ilexiste sous forme libre pendant seulement un millionième de seconde, mais pendant ce temps, de nombreuses réactions oxydatives ont le temps de se produire. Sa particularité est que le radical hydroxyle n'agit sur les substances qu'à l'endroit où il s'est formé, car il ne peut pas pénétrer dans les tissus.
Superoxidanion et peroxyde d'hydrogène
Ces substances sont actives non seulement au site de formation, mais également à une certaine distance de celui-ci, car elles peuvent pénétrer les membranes cellulaires.
Le groupe hydroxy provoque l'oxydation des résidus d'acides aminés: histidine, cystéine et tryptophane. Cela conduit à l'inactivation des systèmes enzymatiques, ainsi qu'à la perturbation des protéines de transport. De plus, l'oxydation microsomale des acides aminés entraîne la destruction de la structure des bases azotées nucléiques et, par conséquent, l'appareil génétique de la cellule en souffre. Les acides gras qui composent la couche bilipidique des membranes cellulaires sont également oxydés. Cela affecte leur perméabilité, le fonctionnement des pompes à électrolyte à membrane et l'emplacement des récepteurs.
Les inhibiteurs de l'oxydation microsomique sont des antioxydants. Ils se trouvent dans les aliments et sont produits dans le corps. L'antioxydant le plus connu est la vitamine E. Ces substances peuvent inhiber l'oxydation microsomale. La biochimie décrit l'interaction entre eux selon le principe de rétroaction. Autrement dit, plus il y a d'oxydases, plus elles sont supprimées, et vice versa. Cela aide à maintenir l'équilibre entre les systèmes et la constance de l'environnement interne.
Chaîne de transport électrique
Le système d'oxydation microsomique n'a pas de composants solubles dans le cytoplasme, de sorte que toutes ses enzymes sont collectées à la surface du réticulum endoplasmique. Ce système comprend plusieurs protéines qui forment la chaîne d'électrotransport:
- NADP-P450 réductase et cytochrome P450;
- OVER-cytochrome B5 réductase et cytochrome B5;
- stéatoryl-CoA désaturase.
Le donneur d'électrons dans la grande majorité des cas est le NADP (nicotinamide adénine dinucléotide phosphate). Il est oxydé par la NADP-P450 réductase, qui contient deux coenzymes (FAD et FMN), pour accepter les électrons. En bout de chaîne, le FMN est oxydé avec du P450.
Cytochrome P450
Il s'agit d'une enzyme d'oxydation microsomale, une protéine contenant de l'hème. Lie l'oxygène et le substrat (en règle générale, c'est un xénobiotique). Son nom est associé à l'absorption de la lumière d'une longueur d'onde de 450 nm. Les biologistes l'ont trouvé dans tous les organismes vivants. À l'heure actuelle, plus de onze mille protéines faisant partie du système du cytochrome P450 ont été décrites. Chez les bactéries, cette substance est dissoute dans le cytoplasme, et on pense que cette forme est la plus ancienne du point de vue de l'évolution que chez l'homme. Dans notre pays, le cytochrome P450 est une protéine pariétale fixée sur la membrane endoplasmique.
Les enzymes de ce groupe sont impliquées dans le métabolisme des stéroïdes, de la bile et des acides gras, des phénols, de la neutralisation des substances médicinales, des poisons ou des médicaments.
Propriétés de l'oxydation microsomique
Processus de microsomalles oxydations ont une large spécificité de substrat, ce qui, à son tour, permet de neutraliser une variété de substances. Onze mille protéines du cytochrome P450 peuvent être repliées en plus de cent cinquante isoformes de cette enzyme. Chacun d'eux a un grand nombre de substrats. Cela permet au corps de se débarrasser de presque toutes les substances nocives qui se forment à l'intérieur ou qui viennent de l'extérieur. Produites dans le foie, les enzymes d'oxydation microsomales peuvent agir aussi bien localement qu'à une distance considérable de cet organe.
Régulation de l'activité d'oxydation microsomale
L'oxydation microsomale dans le foie est régulée au niveau de l'ARN messager, ou plutôt de sa fonction - la transcription. Tous les variants du cytochrome P450, par exemple, sont enregistrés sur la molécule d'ADN, et pour qu'elle apparaisse sur l'EPR, il faut « réécrire » une partie de l'information de l'ADN vers l'ARN messager. L'ARNm est ensuite envoyé aux ribosomes, où se forment les molécules de protéines. Le nombre de ces molécules est régulé de manière externe et dépend de la quantité de substances à désactiver, ainsi que de la présence des acides aminés nécessaires.
À ce jour, plus de deux cent cinquante composés chimiques ont été décrits qui activent l'oxydation microsomale dans le corps. Ceux-ci comprennent les barbituriques, les glucides aromatiques, les alcools, les cétones et les hormones. Malgré une telle diversité apparente, toutes ces substances sont lipophiles (liposolubles), et donc sensibles au cytochrome P450.
