CYP-enzymer og dioksiner. Gifter sp

Transkript

1 CYP-enzymer og dioksiner Gifter sp

2 CYP-enzymer og dioksiner Historikk Hva de gjør Klassifikasjon Den katalytiske syklusen Induksjonsmekanismer Dioksiner og dibenzofuraner Eksempler

3 Reaksjonen Mekanismen for The drug metabolizing pigment senere kalt. Cytokrom-P450, eller CYP: A + H + + NADPH AH 2 + NADP + AH "Drug" + "Aktivt oksygen" "AKTIVT KSYGEN" KSIDASJNSPRDUKT+ H 2 + A

4 Egenskapene Enzymaktiviteten hemmes av C. Lys reverserer denne hemmingen. Cyanid hemmer ikke. Bundet i mikrosomfraksjonen, og (på den tida) umulig å få løst ut av mikrosomene uten å forandre dets egenskaper og katalytiske aktivitet. Et annet pigment (cytokrom-p420) ble antatt å være et denaturerings-produkt av "A". Gir et karakteristisk differensspektrum med C.

5 Differensspekrum av CYPenzymer

6 Nomenklaturregler går etter strukturlikhet (og ikke etter katalytiske egenskaper) 40 % sekvenslikhet: Samme genfamilie CYP1, CYP2 osv. Mellom 40 % og 55 % likhet: Samme underfamilie CYP2A, CYP2B, CYP2D osv, Mellom 55 % og 98 % samme gruppe CYP1A1, CYP1A2 osv. Mer enn 98 % likhet, men i forskjellige organismer: rtologer Gifter 51

7 Humane CYPenzymer

8 Humane formers typiske substrater CYP1A1: Benzo[a]pyren CYP1A2: Arylaminer stekemutagener CYP2 13 subfamilier CYP2A, 2D, 2 C: Medikamenter Pesticider Sekundære metabolitter CYP2E1: Etanol Paracetamol Aceton etc CYP3A4 Fettsyrer CYP4: medikamenter CYP11: Steroidbiosyntese CYP19: Androgen? østrogen ( aromatase ) CYP51: Steroidbiosyntese (lanosterol-c14-demetylase)

9

10 Eksempler

11 Hemmere av CYP-enzymer i maten kan få konsekvenser, se Gifter 34, 61. Her er noen hemmere fra grapefruktsaft (bl. a. CYP3A). Stoffer fra grapefruktsaft H H H H H H Quercetin H H H Kaempferol H H H H Naringenin Husk også virkningen av piperonylbutoksid. (NB Sjekk strukturlikhet med excstasi)

12 CYTKRM P450-INDUKTRER "KLUMPETE" "FLATE" C 2 H 5 HN NH H C C 3 CH 3

13 REAKSJN MÅLT MED ERD - Dealkylering av etoksyresorufin C 2 H 5 CYP1A H N N CH 3 CH Resorufin er sterkt fluoriserende og dannelsen av det kan måles med stor nøyaktighet. Enzymet etoksyresorufindeetylase kan derfor bestemmes nøyaktig. CYP1-enzymene er identisk med etoksyresorufin-deetylase. Metoden heter derfor ERD og kan brukes til å bestemme mengden CYP1-enzymer, og derved tidligere eksponering for flere miljøgifter.

14 Fra Gunnar Eriksens hovedoppgave Skrubbflyndre ble holdt i akvarier med sediment fra henholdsvis slofjorden (kontroll), og Frierfjorden som er sterkt forurenset (bl. a. dioksin og PAH). Etter en måned ble mikrosomer fra leveren analysert på henholdsvis cytokrom P450 ved hjelp av differensialspektrum med C, ERD-aktivitet og en ELISA-metode spesifikk for CYP1-enzymer

15 Målt parameter Cyt. P450 (pmol/mg prot.) Frierfjorden slofjorden 20 Sediment 17 ERD (pmol/(min mg) ELISA-titer (tilfeldig enh.)

16 To ulike substrater N N CH 3 (CH 3 )N CH 3 AMINPYRIN BENZ[a]PYREN

17 Elixir of death

18 Dioksiner og induksjon Dioksin er en sterk gift for virveldyr Symptomer: Teratogent Gir vekttap Appetittløshet Forstørret lever Anemi Tap av øyenhår og negler Økt kolesterol Svekket immunsystem Virker langsomt Chloracne Hudskader påvist

19 Momenklatur Dioksan og dioksin 2,3,7,8-tetraklordibenzodioksin

20 Dibenzofuraner og non-orto-pcb 3 Å 10 Å Giftige dioksiner er flate molekyler: 10 Å 3 Å dibenzotiofener S

21 Isomeriforhold Antall Antall isomerer Til sammen Dioksinisomererer med klor, brom og hydrogen: 5025

22 Andre egenskaper Bindes sterkt til jord ved hjelp av charge transfer -bindinger. Lite giftig for invertebrater Lite giftig for planter

23 LD50 for TCDD rganism Single dose LD50 (µg/kg) Guinea pig Rabbit 115 Monkey ~70 Chicken Rat Dog ~ Mouse Frog > 1000 Hamster Earthworm Low toxicity Plants No effect

24 Toksiske egenskaper Anrikes i fettvev Kraftig tumorpromotor Immuntoksiske effekter Reduksjon av thymuskjertelen Nedsatt mengde T-celler Forstyrrer opptak av A-vitamin Chloracne er mest karakteristisk NEAL 1-10 ng/kg Halveringstid i mennesker 5-7 år KW=10 6 Bindes kraftig i jord og inaktiveres, men brytes ikke ned Degraderes i sollys

25 Biologisk nedbrytbarhet Aromater med vicinale hydrogenatomer kan lettere oksideres og skilles ut H H? H H H H H H H H H H H H H H H 2 Kan utskilles

26 Eksempler på forskjellig toksisitet og vannløselighet LD50 (marsvin) Vannløselighet µg/kg 2 µg/kg 200 ng/l µg/kg 8 ng/l

27 Virkningsmekanisme Binder seg til en cytosolisk receptor som kalles Ah reseptoren som er en ligandaktivert transkripsjonsfaktor av typen helix-loop-helix/per-arnt-sim (bhlh-pas) Denne binder dioksin og dioksinliknende stoffer og vil deretter kunne ) binde deg til DNA på spesielle enhancerreginoner. Dette medfører økt produksjon av spesifikk mrna for en rekke proteiner som omfatter: CYP1 enzymer Andre biotransformasjonsenzymer Plasminogen-activator-inhibitor-2 Cytokin-interleukin-1-β

28 Kilder Søppelforbrenning Treforedling (klorbleking) Elektremtallurgisk industri (magnesiumreduksjon) Blybensin (tilsatt litt kloroform) Farmasøytisk industri (produksjon av triklorfenol)

29 Dannelse som biprodukt fra triklorfenolproduksjon 2NaH Na + Na tetrachlorobenzene trichlorophenol Na CH 2 CNa CH 2 CNa Na 2,5,5-T Na + Na heat 2,3,7,8-TCDD

30 Ah-reseptorens egenskaper Er et transkripsjonsregulerende protein (basic helix-loop-helix/per-arnt-sim (bhlh-pas) - familien Stort protein med ulike regioner som er sterkt konservert i evolusjonen Likner litt bl. a. På reseptoren for det juvenile hormon hos insekter

31 Hvorfor er dioksin giftig? Øker transkripsjonen av CYP1A-enzymer Plasminogen-activator-inhibitor-2 som hemmer en protease som er en plasminogenaktivator som splitter plasminogen som er forløperen til plasmin. Plasmin hjelper celler til å feste seg til andre celler. Cytokin-interleukin 1-beta som er viktig for inflammasjonsresponsen