Scientific journal

Научное обозрение. Медицинские науки

ISSN 2500-0780

ПИ №ФС77-57452

Гепатотоксичность – это свойство химических веществ, действуя на организм немеханическим путем, вызывать структурно-функциональные нарушения печени [24,69]. Гепатотоксичностью обладают природные соединения, продуцируемые растениями, грибами, микроорганизмами, минералы, продукты химической и фармацевтической промышленности, отходы этих видов производственной деятельности, однако лишь некоторые из числа перечисленных, к которым порог чувствительности печени существенно ниже чем других органов и систем условно могут быть названы гепатотоксикантами [69,90]. Наиболее важное токсикологическое значение имеют хлорированные углеводороды и полихлорированные бифенилы.

Высокая чувствительность печени к химическим соединениям определяется несколькими обстоятельствами.

Во-первых, печень – это первый орган, стоящий на пути ксенобиотика, резорбировавшегося во внутренние среды организма. Во-вторых, печень – это основной орган, ответственный за метаболизм чужеродных веществ. Поскольку биопревращение ксенобиотика сопряжено с образованием высоко реакционноспособных промежуточных продуктов и инициацией свободнорадикальных процессов, в ходе метаболизма весьма вероятно повреждение органа.

Проведение гигиенических мероприятий позволило существенно оздоровить условия труда на производстве, поэтому случаи острых токсических поражений печени редки. Однако подострое и хроническое поражение печени отмечают достаточно часто [47,90].

Изменения со стороны органа у лиц, подвергшихся воздействию токсиканта, могут быть трудно диагностируемы. Рутинные методы исследования порой оказываются недостаточно чувствительными, чтобы выявить неблагоприятный эффект от длительного действия производственного токсиканта.

В таких случаях патологию логично выявить только с помощью специальных методов диагностики. Поэтому гепатотоксическое действие может развиваться постепенно, в течение нескольких месяцев и даже лет, при этом оставаясь нераспознанным [26].

Клинические проявления токсических поражений печени многообразны – от бессимптомных кратковременных изменений биохимических тестов до длительной желтухи и тяжелой печеночной недостаточности. Литература, посвященная тому вопросу, подтверждает сложность проблемы из-за разнообразия клинического материала [24,88,89], а также из-за взаимосвязанности патологических процессов у одного и того же пациента, особенностей генетического полиморфизма ферментов метаболизма ксенобиотиков и связанных с этим вариантов фармакологического ответа [32,88].

Молекулярной основой генетического полиморфизма является наличие мутантных аллелей генов. В организме человека полиморфными являются гены цитохром-зависимых монооксигенов [СУР 4505]: СУР ½, СУР 2А6, СУР 2С9, СУР2Д6, СУР2Е [26]. Основными осложнениями гепатотоксичности являются: гепатопатии, токсические гепатиты, фиброз и цирроз печени [18,99]. Чаще других встречаются токсические гепатопатии (повышение активности аминотрансфераз, фосфатаз, гипербилирубинемия) [13,41].

Морфологические проявления гепатотоксичности вариабельны и, как правило, характеризуются гепатоцеллюлярными и холестатическими нарушениями [24,26]. Структурными маркерами гепатотоксичности являются центральный (метаболический) и перисинусоидальный фиброз, центролобулярные некрозы, мелкокапельная жировая дистрофия гепатоцитов и интрагепатоцеллюлярный холестаз [13,18]. Различают следующие морфологические варианты поражения печени: некроз гепатоцитов I зоны ацинуса; митохондриальные цитопатии; фиброз; стеатогепатит; поражение сосудов; паренхиматозно-канальцевый холестаз; внутрипротоковый холестаз; склерозирующий холангит [1,13,18]. Механизмы гепатотоксичности галогенированных углеводородов связывают с мембраноповреждающим эффектом, который приводит к расстройству функционирования каскада митохондриальных и микросомальных ферментов, участвующих в поддержании гомеостаза клетки, ее репарации и элиминации ксенобиотиков [7,24,26] (рисунок).

Наряду с монооксигенированием системы цитохрома Р-450 катализируют и оксидантные реакции с генерацией активных форм кислорода (АФК), [7,24,26]. Поэтому токсиканты, подвергаясь монооксигенированию, преобразуются не только в активные метаболиты, но и проявляют прооксидантную активность с которой связывают гепатотоксичность галогенированных углеводородов. Токсины, образующиеся в реакциях радикального окисления, индуцируют в ретикулоцитах (клетках Купфера) и нейтрофилах кислородный «взрыв» образования АФК и высвобождение цитокинов, что увеличивает гепатотоксичность.

С учетом современной структуры этиологических факторов, инициирующих развитие острых токсических нарушений печени преобладают этанол и лекарственные препараты [38,77]. В то же время, промышленные токсиканты так же являются самыми распространенными факторами токсического поражения печени у людей [26,47]. Наибольшее значение с токсикологической точки зрения имеют хлорированные углеводороды – тетрахлорметан (ТХМ) и дихлорэтан (ДХЭ). [47].

Механизмы гепатотоксичности ТХМ и ДХЭ связывают с прямым ингибирующим влиянием на клеточные мембраны и мультиферментную систему цитохрома Р-450 зависимых монооксигенез, основная функция которой заключается в превращении гидрофобных липофильных молекул в их полярные водорастворимые аналоги. Образующиеся метаболиты превращаются в еще более полярные и легко экскретируемые соединения при участии форменных систем II фазы биотрансформации: глутатион-S-трансферазы, глутатионпероксидазы, сульфотрансферазы, эпоксигидролазы, УДФ – глюкуронилтрансферазы, глутатионредуктазы и др. [7,24,26,58].

При участии цитохрома Р-450 в ходе монооксигенирования ксенобиотиков образуются реактивные метаболиты, реализующие специфические эффекты, в то же время осуществляется выведение токсических продуктов из организма путем реакции конъюгирования.

Принципиальная схема патогенного действия галогенированных углеводородов с учетом свободно-радикального механизма повреждения

На основании этих представлений сформировано положение о том, что подавление монооксигеназ, участвующих в биотрансформации ксенобиотиков снижает их биологическую активность не только за счет индукции резистентности, но и в результате неблагоприятного воздействия на метаболические превращения [1,7,24]. Ингибирование монооксигеназ сопровождается увеличением проявлений их токсического действия [1,7,26]. В результате развивается печеночная недостаточность со снижением детоксицирующей функции печени, что способствует поддержанию в крови высоких концентраций ксенобиотиков и их активированных метаболитов – так формируется порочный круг органных поражений.

Независимо от повреждающего фактора: ТХМ или ДХЭ, одним из первых звеньев цепочки патологических нарушений (токсогенеза) является мембраноповреждающий эффект, который приводит к расстройству функционирования каскада микросомальных и митохондриальных ферментов, участвующих в поддержании гомеостаза клетки, ее репарации и элиминации ксенобиотиков (или их метаболитов) [65].

Следующим этапом становится нарушение энергообразования в клетке, и как следствие, избыточное образование свободных радикалов, что в свою очередь приводит к двум типичным интегральным механизмам повреждения и гибели клеток: гипоксическому и свободнорадикальному некробиозу. Возникший порочный круг не дает возможности гепатоцитам реализовать механизмы естественной цитопротекции [24,41,65]. С точки зрения фармакологической коррекции, весьма существенной помощью для клеток печени являются два основных принципа:

1) восстановление энергетического обеспечения (энергокоррекция).

2) антиоксидантная цитопротекция.

Таким образом, несмотря на различные этиологические факторы при остром токсическом поражении печени, имеет место цитолиз, обусловленный начальными механизмами гипоксического и свободнорадикального некробиоза [65].

Защитное действие антиоксидантов в отношении клеток печени изучено на различных экспериментальных моделях токсического повреждения печени ТХМ или ПХБ-содержащими препаратами, включая «совол» и «совтол-1» [1,2,14,15,50,54]. Гепатопротективный эффект большинства исследованных продуктов связывают с их антирадикальными свойствами – уменьшением активации ПОЛ и повышением устойчивости клеток печени к свободнорадикальным процессам [55,56,58,60]. Указанный эффект наиболее полно исследован на моделях экспериментального токсического гепатита, гепато-ренального синдрома, индуцированных тетрахлорметаном [66,69,70,90], а также токсической гепатопатии и токсического цирроза печени, индуцированного ПХБ-содержащим препарат «совтол-1» [44,45,46]. Моделируемые с использованием ТХМ экспериментальные поражения печени по биохимическим и морфологическим характеристикам близки к острым поражениям печени различной этиологии у человека [24]. В механизме действия ТХМ на мембраны гепатоцитов одним из ведущих факторов является микросомальное преобразование при участии СУР2Е1, которое ведет к накоплению свободных радикалов кислорода [24], и активации процессов ПОЛ. Ингибирование окислительного стресса антиоксидантами ограничивает выраженность повреждения печени и депрессию механизмов антиоксидантной защиты [61].

Гепатопротективный эффект антиоксидантов реализуется и в других экспериментальных моделях – токсической гепатопатии и токсического цирроза печени – моделируемого интоксикацией ПХБ-содержащим препаратом «совтол-1», при которой образование свободных радикалов расценивается как лидирующий механизм повреждения печени [41,72]. Механизмы антиоксидантного действия пиримидинов, их молекулярных комплексов, содержащих глицирризиновую кислоту и другие метаболиты активно изучаются нами. Высказывается мнение о способности пиримидинов удалять свободные радикалы и/или осуществлять их инактивацию [70]. Анализ антиоксидантных свойств глицирризиновой кислоты показал, что она не является «ловушкой радикалов», т.е. не обладает прямой (истинной) антирадикальной активностью: К7 – константа скорости взаимодействия указанного соединения с радикалами этилбензола, в модельной химической системе «этилбензол-ледяная уксусная кислота» близка к нулю [50]. В то же время, имеются данные о том, что глицирризиновая кислота не влияет на продукцию АФК активированными нейтрофилами, подавляет эту продукцию при инкубации с фагоцитами, активированными форболовым эфиром и лигандом специфических рецепторов на их мембране – хемотоксическим пептидом N- формил-Мет-Лей-Фен. На основании этих данных сделан вывод о том, что ограничивающее действие глицирризиновой кислоты на генерацию АФК связано с блокадой передачи рецепторного сигнала на НАДФН – оксидазу или с ингибирующим влиянием на протеинкиназу С.

Влияние глицирризиновой кислоты на окислительный статус клетки возможен и через регуляцию активности монооксигеназной системы. В литературе имеются данные о вероятности реализации антиоксидантного эффекта тритерпеноидов и на геномном уровне. В частности, показано снижение в гепатоцитах мРНК СУР2Е1 – главного прооксидантного фермента цитохрома Р-450- под влиянием 18β – глицирризиновой кислоты [18]. Принципиальная возможность антиоксидантного действия на геномном уровне недавно установлена нами и для оксиметилурацила [34].

При оценке гепатотоксичности хлорированных углеводородов в том числе ТХМ, ДХЭ, ПХБ – содержащего препарата «совтол-1» и комбинации «совтол-1+этанол», основное внимание уделялось способности токсикантов индуцировать окислительный стресс [47,50,57,58]. Это находит экспериментальное подтверждение данными об ограничении повреждений печени и почек, вызванных ТХМ и ДХЭ, при использовании антиоксидантов: оксиметилурацила [53,61], дибунола [47], ацетилцистеина [51,69], α-токоферола [69]. Применение данных препаратов способствовало сохранению структуры гепатоцитов, активности каталазы, супероксиддисмутазы, уровню восстановленного глутатиона, SH – групп, а также подавляла накопление в ткани печени продуктов ПОЛ-диеновых и триеновых конъюгатов, ТБК-реагирующих продуктов.

Защитные эффекты оксиметилурацила на фоне применения ПХБ-содержащего препарата «совол», выявлены и в отношении клеток репродуктивной системы [1], что свидетельствует об универсальном значении перекисного окисления липидов в патогенезе повреждения клеток ПХБ.

Аналогичная защита была обнаружена при использовании комплексных соединений «оксиметилурацил+сукцинат натрия», «оксиметилурацил+аскорбат», проявляясь в ограничении активности процессов ПОЛ в клетках печени, почек, желудка, кишечника, в полушариях головного мозга, миокарда в сочетании с меньшим приростом ТБК-реагирующих продуктов и поддержанием уровня восстановленного глутатиона в эритроцитах [63-70].

Комплексное соединение оксиметилурацила содержащее сукцинат натрия способствовало восстановлению белоксинтезирующей функции печени благодаря мембраностабилизирующему действию, что доказывается оценкой состояния системы ПОЛ-АОС [63,69,70].

Коррекция (ограничение) гепатотоксичности экотоксикантов антиоксидантами также являются актуальной научной задачей. Арсенал таких средств достаточно широк и представлен природными и синтетическими антиоксидантами [1,10,16,26,32].

Среди последних важное значение приобретают производные пиримидина – синтез, безопасность, доступность и биологическая активность которых определили их широкое применение в медицинской практике. [21,22,23,29,30,71].

Антиоксидантные, а затем и мембрано-протективные свойства у оксиметилурацила впервые были обнаружены В.А. Мышкиным в экспериментах in vitro и in vivo, что позволило в дальнейшем успешно развивать это направление исследований, используя различные экспериментальные модели интоксикаций и химически индуцированные виды патологии [37-61; 63-70; 72-76]. Наиболее активное соединение 5-гидрокси-6-метилурацил (оксиметилурацил) стимулирует иммунитет, регенераторные процессы, оказывает анаболичексий, антикатаболический эффекты, активирует некоторые ферменты антиоксидантной защиты, подавляет альтерацию и экссудацию, регулирует процессы свободнорадикального окисления липидов, стабилизируют мембраны клеток и органелл, усиливает активность АТФ-аз, является «ловушкой радикалов», защищает биоструктуры от активных форм кислорода и токсичных перекисных соединений. Препарат повышает неспецифическую резистентность организма, проявляет антитоксическое, анаболическое, стресс-протекторное действие, обладает гепато- и панкреопротекторной активностью, оказывает ноотропное, кардиотоническое, актопротекторное действия и радиозащитные свойства [35,47,57,58,61,81,83,101].

В меньшей степени исследованы другие антиоксиданты пиримидиновой структуры – 5-аминоурацил, 5-амино-6-метилурацил, 5-гидрокси-1,3,6-триметилурацил, а также комплексные соединения производных 5-гидрокси-6-метилурацила с полифункциональными карбоновыми кислотами – янтарной, фумаровой, аскорбиновой, лимонной, также проявляющими антиоксидантную активность [22,55,56,63].

В фармакологической коррекции токсических повреждений, вызванных свободнорадикальными процессами, успех в изыскании эффективных антиоксидантов может быть достигнут лишь при условии выяснения характера прооксидантного действия ядов, природы необходимого при этом антиоксидантного воздействия и учета общих механизмов токсичности. Только при таком подходе эти препараты могут быть причислены к истинным средствам патогенетической терапии. Накопленный опыт свидетельствует о чрезвычайной сложности этой проблемы. К химическим веществам, обладающим антиоксидантной активностью, относится огромное число соединений. Механизмы их антиоксидантного действия весьма разнообразны. Часть из них устраняет убыль природных антиоксидантов. Так действуют α-токоферол, тиолы, каротиноиды. Некоторые из них активируют супероксиддисмутазу, стимулируя тем самым перевод высокотоксического супероксидного анионрадикала в менее токсичную перекись водорода. Применение таких антиоксидантов целесообразно при интоксикациях ядами, угнетающими активность супероксиддисмутазы. Другие антиоксиданты осуществляют свой эффект, взаимодействуя с теми или иными активными формами кислорода. Наконец, многочисленные антиоксиданты обладают в той или иной степени комплексообразующими свойствами и, взаимодействуя с микроэлементами, тормозят их биокаталитическое действие, угнетая активность ряда ферментов [8,19,21,31,57,58,59,60].

В настоящем разделе обзора представлены обобщающие сведения об антиоксидантных эффектах производных пиримидина при различных формах токсического процесса с момента установления в 1982 году у 5-гидрокси-6-метилурацила антиоксидантных свойств (таблица). Данные о наличии самостоятельной антиоксидантной активности у исследованных производных пиримидина и особенностях механизма их действия получены на основе комплексного изучения их влияния на свободнорадикальные процессы в модельных системах различной сложности в совокупности с антиоксидантной защитой, проявляемой препаратами in vivo [38-64; 66-70; 74,75,76].

Антиоксидантные эффекты производных пиримидина при различных формах токсического процесса

Использование данного методического подхода с учетом анализа общих механизмов токсичности модельных ядов позволяет констатировать у некоторых пиримидинов истинные антиоксидантные свойства пополнить ряд антиоксидантов и расширить их применение по новым показаниям.

В рамках единого комплексного подхода исследованы антиоксидантные свойства 5-гидрокси-6-метилурацила, 5-аминоурацила, 1,3,6-триметил-5-гидроксиурацила, комплексного соединения 5-гидрокси-6-метилурацила с натрия сукцинатом, а также комбинаций 5-гидрокси-6-метилурацила с атропином, холинолитиком ИТ-229, сукцинатом, ацетилстеином при различных формах токсического процесса, сопровождающихся активацией (гиперактивацией) перекисного окисления липидов (ПОЛ) и нарушением функционирования антиоксидантной системы [37,38,39,40,41,42].

Установлено, что исследованные производные пиримидина являются эффективными средствами коррекции ПОЛ в органах и тканях животных, которым вводились ксенобиотики в токсических дозах. Обосновано новое применение препарата оксиметилурацил (5-гидрокси-6-метил-урацил) в качестве гепатопротектора. По-видимому, этим не ограничиваются фармакологические свойства оксиметилурацила, его «фармакологическое меню», и можно надеяться, что это сравнительно простая молекула еще будет привлекать внимание исследователей [68].

Целесообразны также исследования антиоксидантной и гепатопротекторной эффективности комбинаций оксиметилурацила с препаратами, содержащими сукцинат и другими средствами, обладающими антиоксидантным и антитоксическим действием (препаратами витаминов, гепатопротекторами и др.). Перспективны исследования по дальнейшему изучению механизмов антиоксидантного действия производных пиримидина, а также по синтезу новых структур, пригодных для парентерального применения [4,5,16,21,22,23,73,74,75,76,94,95].

В данном обзоре проанализированы, экспериментальные подходы к ограничению гепатотоксичности хлорированных углеводородов и полихлорбифенилов. Новым аспектом этой проблемы является обоснование дальнейших доклинических и клинических исследований оригинальных антиоксидантов пиримидиновой структуры и комплексных соединений пиримидинов с сукцинатом, аскорбатом и ацетилцистеином в качестве эффективных средств защиты от гепатотоксичности галогенированных углеводородов – тетрахлорметана и препаратов содержащих полихлорированные бифенилы «совтол-1» и «совол». Сочетание оксиметилурацила с профессиональными гепатопротекторами – перспективное направление повышения их эффективности.