Biochimie descriptiv ă Biochimie și toxicologie – Curs 14 [615220]

Biochimie descriptiv ă / Biochimie și toxicologie – Curs 14

Noțiuni de toxicologie
Tipuri de substanțe toxice
Toxicii se clasifică după următoarele criterii:
– Origine : toxici minerali, vegetali, animali sau sintetici;
– Constituție chimică: toxici anorganici, organici etc.
– Comportare analitică : gazoși, volatili, minerali, organici ne volatili, acizi, baze, oxidanți etc;
– Comportare fiziopatologică : toxici cu acțiune asupra: sistemului nervos central, sistemului
nervos vegetativ, aparatului res pirator, sistemului cardiovascular, sângelui și organelor
hematopoietice.
– Domeniu de utilizare și proveniență : toxici industriali, medicamente, plante toxice, pesticide,
detergenți, materiale plastice, aditivi alimentari, toxine (zoo – și fitotoxine), substanțe toxice de
luptă etc.
Toxicocinetica
Faza toxicocinetică se referă la acțiunea organismului asupra toxicului, și cuprinde absorbția,
distribuția, depozitarea (eventual acumularea), biotransfor marea și eliminarea toxicului sau a metaboliților
săi.
Pătrunderea se poate realiza pe cale digestivă, respiratorie, transcutanată, transmucoasă (oculară,
vaginală etc.), transplacentară sau parenterală (adică pe alte căi decât cele menționate).
Absorbția reprezintă trecerea toxicului din mediul extern în med iul intern (sânge și limfă
circulantă). Pentru a trece în mediul intern, toxicul trebuie să traverseze una sau mai multe membra ne:
mucoasele tractului gastrointestinal, mucoasele căilor respiratorii, straturile superficiale ale teg umentelor,
etc. Traversar ea membranelor este condiționată de: natura chimică și organizarea moleculelor constitutive
ale membranei; proprietățile fizico -chimice ale toxicului; structura fizico -chimică a mediului de o parte și
de cealaltă a membranei.
Traversarea membranei se realizează în principal prin:
o transport pasiv sau difuzi e simplă, constând din trecerea toxicului, în general fără consum de
energie, dintr -un compartiment cu concentrație mai mare spre un compartiment cu concentrație mai mică,
adică în sensul gradien tului de concentrație. Viteza de difuzie este cu atât mai mare cu cât toxicul are masa
moleculară mai mică și liposolubilitatea mai mare. Difuzia este principalul mijloc de traversare pen tru
medicamente, toxici gazoși și volatili anorganici cu masă molecul ară mică, toxici organici volatili, toxici
organici acizi, alcaloizi etc.
o transportul activ constă în trecerea toxicului, cu consum de energie, dintr -un compartiment cu
concentrația mai mică în unul cu o concentrație mai mare. Este caracteristic ionilor minerali.
Absorbția pe cale digestivă are loc preponderent în intestinul subțire, datorită suprafeței mari și
vascularizării intense. În gură și esofag, contactul toxicului cu mucoasele este scurt, astfel încât absorbț ia
este redusă. Totuși, toxicii foarte hidrosolubili (nicotină, KCN) se absorb rapid prin mucoasa bucal ă, putând
genera intoxicații mortale. Substanțele corozive și caustice nu se absorb în esofag, însă corodează peretele
acestuia . În stomac se absorb toxi cii foarte hidrosolubili, iar cei iritanți pot determina spasm piloric (cu
reținerea toxicului în stomac) sau vărsături (cu eliminarea lui). Absorbția este diminuată de prezen ța

alimentelor din stomac. În colon, toxicul ajunge în cantități foarte reduse, m ai ales în caz de accelerare a
tranzitului intestinal. Factorii care influențează absorbția digestivă depind de toxic (lipo – sau
hidrosolubilitate, grad de disociere, stabilitate chimică în tubu l digestiv, mărimea moleculelor etc ) și de
organism (motilitat ea intestinală, debitul evacuării gastrice, interacțiuni cu alimente sau cu alte
xenobiotice).
Absorbția pe cale respiratorie este favorizată de suprafața mare a alveolelor și de structura acestora
care permite trecerea rapidă în circulație a gazelor, vapo rilor și a aerosolilor toxici.
Absorbția transcutanată se întâlnește în cazul toxicilor liposolubili, al mercurului și taliului, al
gazelor și vaporilor și chiar al unor toxici hidrosolubili când tegumentele nu sunt intacte. Pătrund erea
transcutanată este favorizată de masaj, umiditate, temperatură crescută.
Absorbția transplacentară , cu implicații grave pentru dezvoltarea fetusului are loc în cazul unor
medicamente și al toxicilor volatili, gazoși sau al metalelor grele.
Distribuția, depozitarea și acumul area
După pătrunderea în mediul intern, toxicii sunt vehiculați de sânge și limfa circulantă spre lichidul
interstițial și apoi spre celule. În timpul transportului, o fracțiune din toxic se leagă de protein ele plasmatice,
în special de albumine le serice („vehicule plasmatice”), formând complecși inactivi, iar cealaltă fracțiune
rămâne liberă; numai aceasta poate traversa membranele și deci constituie componenta activă. Între ambele
fracțiuni se stabilește un echilibru dinamic. Cantitatea de toxic legată depinde de concentrația sanguină a
acestuia , de afinitatea pentru situsurile de legare și de capacitatea proteinelor plasmatice de a le fixa (i ar
această capacitate este limitată). În general, substanțele liposolubile și slab acide sunt mai puter nic legate
decât cele neutre. Substanțele cu capacitate mai mare de legare le deplasează pe cele cu capacitate redusă
(competiție de transport).
Din lichidul interstițial, toxicii sunt distribuiți, depozitați și/sau acumulați, înainte de a fi
metabolizați. Există și toxici care se metabolizează în tubul digestiv sau în sânge.
Distribuția reprezintă transferul toxicilor din sânge în țesuturi și organe. Unii toxici (de exemplu ,
etanolul) se distribuie uniform în toate țesuturile. Majoritatea însă se distribuie selectiv în anumite țesuturi,
în raport cu permeabilitatea membranelor celulare și cu proprietățile fizico -chimice ale toxicului. În general,
toxicii liposolubili străbat ușor membranele și se distribuie în țesuturi (organe) lipoide și bine v ascularizate
(creier, măduvă osoasă). Toxicii liposolubili cu caracter bazic se distribuie în plămâni, rinichi, suprarenal e.
Toxicii liposolubili cu caracter slab acid și cei excretabili prin bilă se distribuie în ficat. Toxi cii hidrosolubili
cu caracter bazic se distribuie în ficat, rinichi și suprarenale.
O parte din toxic i poate întâlni receptorii la nivelul cărora își exercită acțiunea toxică, iar cealaltă
parte se poate depozita provizoriu sau acumula în diferite țesuturi.
Depozitarea (localizarea) reprezintă procesul de fi xare selectivă a toxicului în diferite țesuturi sau
organe. Intensitatea și modul de depozitare depind în principal de vascularizarea țesutului și de af initatea
chimică între toxic și constituenții țesutului afectat. Astfel, Pb2+, Ba2+, F– se depozitează în țesutul osos,
As3+, Se2–, în fanere, Ag+, în piele etc.
Acumularea în țesuturi se realizează prin pătrunderea repetată sau continuă în organism a dozelor
subtoxice de xenobiotice (substanțe străine organismului), de obicei rezistente la metabolizare și cu grad
redus de eliminare. Acțiunea toxică se produce și prin acumularea toxicului (ex. pesticidele
organoclorurate).

Biotransformarea (metabolizarea) toxicilor
Metabolizarea presupune conversia enzimatică a toxicilor în metaboliți mai polari, mai ușor
excretabili și, de regulă, mai puțin toxici.
Organismele acvatice nu posedă sisteme metabolizante pentru xenobiotice, deoarece ele excretă
compușii liposolubili direct în apă prin toată suprafața corporală. La organismele terestre îns ă,
biotransformarea este indispensabilă, deoarece substanțele liposolubile sunt reabsorbite la nivelul tubular
renal și, de aceea, fără metabolizare, eliminarea lor ar fi de ordinul zilelor și chiar anilor (de e xemplu, pentru
eliminarea etanolului ar fi necesare 24 de zile).
Organismul animal are posibilitatea de a metaboliza aproape toate structurile chimice cunoscute.
Toți compușii exogeni suferă metabolizare, cu excepția compușilor puternic polari (acizii și bazele tari,
minerali și organici) și unii c ompuși nepolari (eter etilic, dieldrin etc.).
Metabolizarea este legată de funcția vitală a organismelor de a se apăra de compușii străini acestuia,
ce pătrund separat sau odată cu substanțele nutritive și are loc, de regulă, în două faze:
În prima fază , un compus, activ sau inactiv biologic, este transformat prin reacții de oxidare,
reducere sau hidroliză, într -un alt compus, activ sau inactiv;
În faza a doua , compusul inițial împreună cu produsul său de transformare trec, prin reacții de
conjugare, într -un compus inactiv din punct de vedere biologic. Astfel, benzenul trece, în prima fază, prin
oxidare directă sau prin intermediul epoxidării, în fenol, difenoli și trifenoli, iar aceștia suferă , în faza a
doua, o conjugare, în principal cu acidul glucuronic și cu ionul sulfat. Un ii compu și se metabolizează
complet în prima fază (etanolul), în timp ce altele trec direct în faza a doua (fenolul).
Prin metabolizare, în general, polaritatea compusului crește. Compusul inițial, de obicei liposolubi l,
devine polar în faza I și mai polar în faza a II -a, când este mai acid (majoritatea metaboliților) sau mai
alcalin (ex. piridina). Fiind polari, acești ultimi metaboliți străbat ma i greu barierele membranare lip idice,
iar reabsorbția tubulară este redusă.
Eterul etil ic și acidul ftalic sunt eliminați nemodificați, iar unele substanțe nepolare, cum ar fi HCH
și insecticidele clorurate nu sunt ușor metabolizate și nici excretate fiind depozitate în țesuturil e grase din
organism.
Faptul că un singur toxic poate fi metab olizat la un număr imens de produși sugerează că
organismul nu -l recunoaște și ca atare acesta doar interferă cu sistemele de metabolizare pe care corpul le
utilizează de regulă pentru transformarea unor compuși exogeni în compușii proprii. Cu substanțele pe care
corpul le recunoaște, de exemplu pro teinele, aminoacizii, grăsimile etc., lucrurile stau cu totul altfel: căile
metabolice sunt precise și biotransformarea lor se desfășoară în aceeași manieră. Exogenul perturbă buna
funcționare a organismului sau doar a unor țesuturi și organe și, prin aceasta, intră în reacție chimică sau de
altă natură (fiziologică, mecanică etc.) cu componentele corpului. În cazul în care obiectul sau com pusul
introdus în corp nu afectează în nici un fel structura și funcțiile o rganismului, acesta din urmă se comportă
pasiv (proteze le din argint sau material plastic implantate în corp).
Reacțiile din faza I constau din introducerea în moleculă a grupări lor reactive cu polaritate crescută:
-OH, -NH 2, -COOH, -SH. Cea mai frecventă dintre reacțiile acestei faze este oxidarea, însă pentru unele
xenobiotice reducerea este singura cale de metabolizare, iar alte le se degradează prin hidroliză .
Sediul metabolizării poate fi orice țesut sau organ, însă sediu l principal este ficatul. Enzimele de
metabolizare există însă și în organele și țesuturile care facilitează intrarea și ieșirea din organ ism (piele,

rinichi, plămân, intestin), precum și în alte țesuturi (ochi, plasmă etc.). Sediul metabolizării nu coresp unde
totdeauna cu sediul principal al acțiunii toxice. Astfel, metanolul se metabolizează în primul rând în ficat,
dar efectul toxic se exercită la nivelul retinei, SNC, rinichiului; hidroxilarea 2 -naftilaminei are loc în ficat,
dar efectul cancerigen apar e în vezica urinară; tetraetilplumbul este transformat în trietilplumb în ficat, dar
metabolitul este toxic în special pentru SNC; în cazul dimetil -nitrozaminei, sediul metabolizării – ficatul –
corespunde cu sediul principal al acțiunii toxice.
Enzimele pot fi împărțite în două categorii: enzime biochimice (parametabolice) și xenobiotice
(xenometabolice).
Enzimele biochimice catalizează biotransformarea substanțelor endogene, precum și a substanțelor
(metaboliților) care prezintă asemănări structurale cu s ubstanțele endogene, deoarece, odată metabolizate
și ajunse la locul de acțiune a enzimelor, acestea nu le mai pot diferenția de substratele lor norma le și le
metabolizează pe aceeași cale. Enzime ca: alcooldehidrogenaza, aldehiddehidrogenaza, DOPA –
decarbo xilaza, monoaminooxidaza, colinestera zele nespecifice plasmatice, guanaza, nucleotidazele,
xantinoxidaza degradează deopotrivă substratele naturale și pe cele străine, dar similare ca structu ră.
Enzimele xenobiotice catalizează biotransformarea majorități i xenobioticelor (substanțe chimice
industriale, poluanți, medicamente, cancerigeni, aditivi alimentari), care nu prezintă, ca atare sau ca
metaboliți, asemănări structurale cu substratele normale. Aceste enzime au sediul în microzomi și re alizează
în spec ial oxidările. În 1955, Axelrod a pus în evidență un sistem de enzime ce necesită NADPH și oxigen
molecular, oxidazele cu funcții mixte microzomiale (Microsomal Mixed Function Oxydases) sau OFMM.
În microzomi se mai găsesc și unele reductaze și hidrolaze.
Există și substanțe metabolizate atât pe căile normale, cât și pe cele caracteristice xenobioticelor .
De exemplu, etanolul se oxidează în citoplasmă prin intermediul alcool -dehidrogenazei (enzimă
biochimică) și în microzomi prin intermediul unui sistem enz imatic asemănător.
Enzimele biochimice se mai deosebesc de OFMM prin localizarea, numărul, specificitatea și
activitatea acestora .
Enzimele de oxido -reducere biochimică au sediul în special în mitocondrii, enzimele de hidroliză
în lizozomi, citoplasmă, pla smă sangvină, iar OFMM se găsesc aproape exclusiv în microzomi.
Enzimele biochimice sunt diversificate și în cantitate suficientă pentru a satisface metabolizarea
substratelor endo – și exogene; numărul OFMM este mic sau chiar redus la un sistem unic și universal de
oxidaze.
Enzimele OFMM sunt lipsite de specificitate, deoarece metabolizează numeroase substraturi cu
structuri diferite, în timp ce enzimele biochimice sunt specifice.
Enzimele biochimice sunt în stare activă, pe când OFMM se activează sub e fectul direct al
xenobioticelor, putând metaboliza atunci compusul care le -a activat, precum și alți compuși metabolizați
pe aceeași cale. Această proprietate se numește inducție enzimatică .
Oxidarea este realizată de oxidazele cu funcții mixte microzomial e (OFMM ; Figura 1), un sistem
enzimatic component al membranelor reticulului endoplasmatic neted (REN). Acest sistem este constitu it
din două hemoproteine (citocromul P 450 și citocromul b 5), două flavoproteine (NADPH -citocrom P 450-
reductaza și NADH -citocro m b 5-reductaza), o fosfolipidă (fosfatidilcolina). În reacție sunt necesari:
oxigenul molecular (O 2), nicotinamid adenin -dinucleotid fosfatul în forma redusă (NADPH) iar uneori și
nicotinamidadenin -dinucleotidul în forma redusă (NADH):

R-H + O 2 + 2H+ + 2e- → R -OH + H 2O
Atât disocierea moleculei de oxigen cât și desfacerea legăturii R -H din substrat necesită un aport
crescut de energie de activare și, de aceea, organismul realizează această oxidare în opt etape, car e sunt
reacții în cadrul ciclului citocromu lui P 450:
1. Citocromul P 450 (notat cu Fe3+) complexează substratul nepolar, R -H;
2. Fierul heminic Fe3+ se reduce la Fe2+ prin transferul unui electron de la NADPH, prin intermediul
NADPH -citocrom P 450-reductazei;
3. Oxigenul molecular formează un complex ternar, (RH)Fe2+(O2);
4. Un al doilea electron se transferă de la NADPH (prin intermediul NADPH -reductazei) ori de la
NADPH sau NADH (prin intermediul citocromului b 5) cu formarea unui anion peroxidic;
5. Anionul peroxidic leagă hidrogenul, cu formare de apă și de compl ex RH(Fe -O)3+;
6. Hidrogenul din substratul R -H se transferă pe oxigen, cu formarea radicalului intermediar
(Ro)(Fe-OH)3+;
7. Radicalul substratului se recombină cu oxidrilul din complex, cu formarea produsului de
hidroxilare, R -OH;
8. Produsul R -OH regenerează for ma oxidată a citocromului P -450 și ciclul se închide.
În prezența unor oxidanți puternici (hidroperoxizi, X -OOH), ciclul se întrerupe.

Figura 1 . Reactiile de hidroxilare microzomială la nivelul citocromului P 450
cu participarea enzimelor OFMM (după Cotrău, 1993).

Hidroxilarea toxicilor se face în microzomii hepatici prin labilizarea moleculelor acestora datorită
introducerii grupărilor adiționale, mai ales a grupei HO. Citocromul P 450 constituie locul activității
oxigenului, funcționând ca o monooxigenază în oxidarea unor substanțe diverse (hidrocarburi policiclice,
medicamente, steroizi, colesterol, acizi grași etc.).
Superoxid dismutaza catalizează descompunerea superoxidului printr -o reacție de disproporționare
în oxigen și peroxid de hidrogen:
2O 2─ + 2H+H2O2 + O 2 Fe3+
(RH)Fe3+
(RH)Fe2+
(RH)Fe2+(O2)
(RH)Fe3+(O2-)
(RH)Fe3+(O )2RH(Fe O)3+(Rș)(Fe OH)3+(ROH)Fe3+
H2O
H+RH
1
2
3
45678
e-
O2
e-ROH
2-
2XOHXOOH

Aceasta inhibă reacția de hidroxilare sau demetilare ale unor toxice, iar adăugarea unui sistem
generator de superoxid (xantină + xantin oxidază) stimulează hidroxilarea unor toxice de către sistemul
enzimatic microzomial.
Deocamdată nu este bine lămurită implicarea ramurii peroxidante din sistemul enzimatic
microzomial. Vitezele reacțiilor de peroxidare a lipidelor microzomiale și de hidroxilare a medicame ntelor
sunt inv ers proporționale, datorită probabil competiției pentru O 2 necesar ambelor procese.
Sistemul oxidazic cu funcții multiple este responsabil de procesul de detoxifiere hepatic, care
începe prin introducerea unor grupări polare în structura substratului lipo fil pentru a -l face mai hidrosolubil.
Sistemul enzimatic microzomial cuprinde de asemenea un număr de reacții oxidative ca hidroxilări, O – și
N-dealchilări, sulfoxidări etc. Reacția principală de hidroxilare a unui substrat AH se datorează contactului
direct cu citocromul P 450. Acesta este redus cu ajutorul unui flux de electroni de la NADPH prin intermediul
celorlalți transportori intermediari.
Peroxidarea este competitivă cu desatur area și cu N – și O-dealchilarea . Bidlack și Hochstein au
mențion at însușir ile de peroxidază ale hemoproteinelor din sistem (citocromii P 450 și b 5), cât și condițiile în
care are loc peroxidarea lipidelor microzomiale: Fe3+ liber, dar mai ales complexat cu ADP sau pirofosfat.
In vivo poate avea loc o peroxidare a lipidelor microzomiale din ficat. Mecanismul cel mai probabil
se bazează pe structura hemoproteinică a componenților sistemului microzomial, capacității acestora de a
acționa ca o peroxidază. Producerea unor specii reactive, fie prin activarea O 2 (1O2), ori prin per oxizi (H 2O2
sau lipidici), este sigură datorită chemiluminiscenței ce însoțește hidroxilarea microzomială in vitro .
Peroxizii organici pot substitui NADPH și O 2 într-o serie de hidroxilări, modificând biosinteza
hepatică a unor compuși cum ar fi acizii bi liari. Modificări minore ale membranelor microzomiale, așa cum
se produc în intoxicații cronice cu solvenți organici sau metale grele, pot crea condiții pentru cre șterea
ponderii ramurii peroxidante a sistemului de transport electronic microzomial
Peroxid area lipidelor constituie un proces firesc al cărui rol crește odată cu creșterea concentrației
toxicilor sau a medicamentelor supuse metabolizării. De aceea, în procesul detoxifierii crește semni ficativ
concentrația lipidelor peroxidate.
În ficat, peroxid area lipidelor reprezintă un fenomen fiziologic controlat de sistemele protectoare
care, în anumite limite, nu conduce la pierderea acizilor grași polinesaturați. Pe baza acestei cons tatări,
peroxidarea lipidelor în ficat ar fi un răspuns nespecific la o a gresiune chimică, explicându -se astfel apariția
peroxizilor lipidici și a produșilor de descompunere (dialdehida malonică, etanul) în urma intoxicăr ii cu
substanțe cu caracter lipofil ce sunt metabolizate prin sistemul hidroxilant microzomal dependent de
NADPH. Astfel, peroxizii lipidici și produșii acestora de descompunere au fost detectați în urma intoxicării
cu CCl 4, etanol, bromotriclormetan sau paraquat. O dovadă suplimentară a implicării peroxidării în
instalarea unei hepatotoxicități este efectul pro tector al glutationului, dietilditiocarbamatului și cistaminei
compuși ce eliberează grupări le -SH libere și c are au acțiune antioxidantă. Totodată, în urma administrării
unor substanțe hepatotoxice se observă scăderea conținutului de grupări SH.
Intoxicar ea cu DDT (p,p’ -diclordifeniltricloretan) și alte insecticide clorurate înrudite produce o
stimulare a enzimelor metabolizante din microzomi, la un nivel redus de absorbție. La o concentrație mai
mare a toxicului, se instalează o intoxicație de tipul celui observat în cazul tetraclorurii de carbon CCl 4.

Tabelul 1. Exemple de reacții de reducere în procesul metabolizării
compu șilor toxici în organismele vii

Importanța practică a fenomenului de inducție enzimatică rezidă în faptul că administrarea cronică
a unui medicament sau toxic crește nivelul enzimelor implicate în metabolizarea proprie, iar datorit ă
nespecificității marcante, administrarea unui medicament induce o metabolizarea crescută a altor sub stanțe .
Nicotina mărește activitatea enzimelor care metabolizează o serie de medicamente și chiar
metabolismul nicotinei este mai intens la fumători decât la nefumători probabil datorită efectului i nductor
al hidrocarburilor policiclice din țigară.
Metabo lizarea microzomială include oxidări, reduceri și reacții de hidroliz ă (dezesterificări – de
exemplu scindarea atropinei la acid tropic și tropanol ; dezamidări – lidocaina este convertită în etilen glicol
și xilină ).
Reacțiile enzimatice de hidroxilare sunt în general de forma:
RH + O 2 + XH 2 → ROH + H 2O + X,
în care RH reprezintă substratul, iar XH 2 un donor de electroni, respectiv NADPH 2 .
Reducerea este realizată de reductaze le (nitro – și azo -) microzomiale NADH – sau NADPH –
dependente .
Oxidoreducerile microzomiale se realizează sub influența dioxigenazelor , care încorporează ambii
atomi de oxigen în substrat,
O2 + substrat → Substrat─O 2
a oxigenazelor , care reduc O 2, fie la H 2O2 sau la două molecule de H 2O, fără încorporarea O 2 în
substrat:
O2 + 2H+ (4H+) + 2e─ → H 2O2 (2H 2O)
sau a monooxidazelor , care încorporează un atom de oxigen în substrat și reduc celălalt oxigen la
apă:
O2 + substrat + Donor ─H 2 → Substrat─OH + H 2O + Donor
Hidroliza are loc sub acțiunea esterazelor și amida zelor microzomiale.
Metabolizarea non -microzomială include, de asemenea, oxidări (oxidarea alcoolilor primari, a
aldehidelor alifatice și aromatice, dezaminarea oxidativă a aminelor aromatice și aril -substituite), precum
și reduceri (disulfuri , N-oxizi, S -oxizi) și hidrolize (esteri, amide), însă enzimele sunt localizate în
mitocondrii, citoplasmă, plasmă sangvină.
Implicațiile toxicologice ale metabolizării din faza I:
– metaboliții sunt mai polari, dar nu neapărat mai puțin toxici și nu se poate defini biotransformarea
ca detoxifiere; Reacția Exemple
Aldehide → alcool primar
Cetone → alcool secundar
Saturarea dublei l egături
Nitroderivat → nitrozoderivat →
→ hidroxilamină → amină
Azoderivat → hidrazoderivat → amină
Acid hidroxamic → amidă
Disulfură → sulfhidrol
As5+ → As3+ R-CHO → R -CH 2OH
R-CO-R’ → R -CHOH -R’
R-CH=CH -R’ → R -CH 2-CH 2-R’
R-NO 2 → R -NO → R -NHOH → R -NH 2

R-N=N-R’ → R -NH-NH-R’ →
→R-NH 2 + R’-NH 2
R-CO-NHOH → R -CO-NH 2
R-S-S-R’ → R -SH + R’-SH
R-AsO(OH) 2 → R -As=O

– apariția metaboliților mai toxici explică faptul că unele xenobiotice sunt inactive in vitro, dar
devin active in vivo (Parationul, Schradanul, glucozizii cianogenici, cloralhidratul, fenacetina
etc.);
– apariția metaboliților cu activitate diferită de a compusului inițial este caracteristică unor
xenobiotice (ex. primidona trece parțial în fenobarbital cu proprietăți sedative, alături de cele
anticonvulsivante);
– activarea enzimelor microzomiale, respectiv inhibarea, sub acțiunea xenobioticelor administrate
concomitent sau anterior dă naștere la fenomenul de inducție , respectiv de inhibiție enzimatică.
Reacțiile din faza a II -a reprezintă conjugări: glucuronoconjugarea, sulfoconjugarea, acetilarea,
glicocolc onjugarea, glutaminconjugarea, metilarea, mercaptarea și sulfurizarea (Tabelele 2 și 3).

Tabelul 2. Reacții de conjugare necesare îndepărtării toxicilor din corp.

Una dintre cele mai importante reacții este glucuronoconjugarea, deoarece acidul glucuronic,
glucuronil -transferaza și nucleotidul de activare se găsesc în majoritatea țesuturilor (ficat, rinichi, intestin)
și, de asemenea, datorită varietății de grupări ( -OH, -SH, -NH 2) pe care acidul glucuronic poate fi transferat.
Glucuronil -transfe raza este localizată în microzomi. Sulfoconjugarea se realizează asupra acelorași grupări
ca și glucuronoconjugarea, prin transferul sulfatului provenit în special din aminoacizi sulfurați.
Sulfotransferaza se găsește în citoplasmă, mai ales în celulele hepatice și inte stinale. Acetilarea are loc în
ficat și în celulele sistemului reticulo -endotelial. Conjugarea cu glicocolul se realizează în ficat. Metilarea
are loc în ficat și rinichi și spoliază organismul de grupări metil pe care le transferă de la metio nină și de la
bazele xantinice. Mercaptarea are sediul în rinichi, iar metaboliții rezultați sunt uneori mai toxici, însă mai
ușor de eliminat. Sulfurizarea reprezintă o reală detoxifiere, deoarece toxicitatea sulfocianurii fa ță de
cianură este foarte slabă, însă eficienț a reacției este redusă, din cauza cantităților limitate de rodanază
disponibilă. Reacția Compușii inițiali Compușii finali Exemple
(Tabelul) Enzima Activare
prin

Glucurono –
conjugarea
Derivați hidroxilici, tiolici,
carboxilici, aminici O-gluconoride de
tip eter
S-gluconoride de
tip tioeter
O- gluconoride d e
tip ester
N- gluconoride
6/1
Gluconoril –
transferaza
UTP
Sulfo -conjugarea Derivați hidroxilici, tiolici,
aminici Esteri sulfurici,
tiosulfurici,
sulfamați 6/2 Sulfo -transferaza ATP

Acetilarea Amine aromatice, sulfonamide,
hidrazine, acid p -aminobenz oic
Derivați N –
acetilați
6/3
N-acetil –
transferaza
CoA

Glicocol –
conjugarea Derivați carboxilici (COOH fixat
direct pe ciclul aromatic sau prin
intermediul unei catene laterale)
Derivați ai aril –
glicocolului
6/4
Glicocol -N-acilaza
CoA
Glutamin –
conjugarea Unii acizi aril -acetici Derivați ai fenil –
acetil -glutaminei 6/5 CoA

Metilarea Derivați N -heterociclici, amine
aromatice endogene, fenoli, tioli,
As (Se, Te)
Derivați N, O, S –
metilați
6/6 Metil -transferaza ATP
Mercaptare
(cistein sau
glutation –
conjugare)
Hidrocarburi aromatice, derivați
halogenați aromatici
Acizi aril –
mercapturici
6/7 Cistein -(glutation) –
transferaza

Sulfurizare
Acid cianhidric, cianuri, nitrili
Sulfocianuri
(tiocianați)
6/8 Rodanaza
(tiosulfat: cianuri –
sulf-transferaza

Tabelul 3. Reacții de conjugare tipice.

Un număr mic de xenobiotice pot lua parte la reacții de sinteză denumite sinteze letale din care
rezultă compuși toxici.
Biotransformarea este influențată de factori endogeni și exogeni de tipul: specie, rasă, vârstă, sex ,
stări patologice, starea de nutriție, bioritmul, factorii de mediu, interacțiunile cu alte xenobioti ce sau cu
factorii nutritivi.
Biotransformarea reprezi ntă calea majoră de eliminare a toxicilor din organism . Sistemele
enzimatice pot fi însă depășite, având drept consecință spolierea organismului de grupăr ile acetil, metil,
sulfat, tiol etc. care sunt necesare reacțiilor din faza a II -a; creșterea cerințe i de NADPH care este necesar
enzimelor de tip OFMM are consecințe asupra unor căi metabolice normale ale organismului.
Eliminarea toxicilor din organism
Nocivitatea unei substanțe este cu atât mai mare cu cât eliminarea sa este mai lentă. În principal,
elimina rea se realizează pe cale renală, digestivă, pulmonară și transcutanată.
Calea renală este cea mai importantă modalitate de eliminare a toxicilor din corp. Pe această cale
se elimină toxicii cu mase moleculare sub 400 Da . 1. Glucuronoconjugarea:
R – OH
(R – SH)+HO
HOO
HH
HOHCOOH
OH
HH
(RS)RO
HOO
HH
HOHCOOH
OH
HH
O (sau S) – glucuronid de tip eter(tioeter) Acid D-glucuronic
Ar – COOH + HOO
– H2OAr – COOO
O – glucuronid de tip ester
Ar – NH2 + O
– H2OAr – NHO
N – glucuronid
2. Sulfoconjugarea:
C6H5OH(SH)Sulfat
activatC6H5O SO3H
(S)
Fenilsulfat (feniltiosulfat) C6H5-NH2Sulfat
activatC6H5-NH-SO3H
Sulfamat

3. Acetilarea
H2N-C6H4-SO2NH2 + CH3-COSCoA
HS CoSCH3CONH-C6H4-SO2NH2
Sulfanilamida Acetil-CoA N-4-acetilsulfanilamida
4. Glicocolconjugarea:
C6H5-CO~SCoA + H2N-CH2-COOH
HS-CoAC6H5-CO-HN-CH2-COOH
Benzoil-CoA Glicocol Acid hipuric
5.Glutamincojugarea:
C6H5-CH2CO~SCoA + H2N-CH-(CH2)2-CONH2
Fenil-acetil-CoACOOHHS-CoAC6H5-CH2COHN-CH-(CH2)2-CONH2
Fenil-acetil-glutaminaCOOH
Glutamina

Eliminarea renală se realize ază prin trei mecanisme: filtrarea glomerulară, secreția activă și
reabsorbția tubulară. Viteza eliminării depinde de:
 debitul urinar, dependent de parametrii interni și externi;
 rata de fixare a proteinelor plasmatice (legarea într -un procent mai ridi cat a toxicului conduce
la eliminarea mai lentă a acestuia );
 pH-ul urinar: o parte din toxicul filtrat glomerular poate fi reabsorbită tubular, în funcție de
caracteristicile fizico -chimice. Compușii liposolubili se reabsorb până la metabolizare
completă în comp uși hidrosolubili, eliminabili renal; electroliții slabi se elimină în funcție de
pH-ul urinei tubulare (pH -ul alcalin favorizează eliminarea compusului acid, ionizat, deoarece
reabsorbția tubulară este împiedicată, iar pH -ul acid favorizează eliminarea co mpusului bazic);
electroliții tari se elimină rapid, indiferent de pH-ul urinar, deoarece sunt complet disociați.
 inducția (sau inhibiția) enzimatică modifică ritmul excreției;
 vârsta și integritatea funcției renale: la vârstnici și tarați renal elimin area toxicului este redusă;
 interacțiuni: toxicii care se elimină prin secreția activă tubulară pot intra în competiție pentru
mecanismele de transport.
Calea digestivă (sucurile digestive și bila) este caracteristică pentru toxicii cu mase moleculare de
400-500 Da . Rolul ficatului este deosebit de important pentru eliminarea toxicilor din organism, deoarece
aici are loc metabolizarea lor intensă. Uneori are loc reabsorbția toxicului d in intestin prin circuitul
enterohepat ic. De aceea, prin tubul digestiv (prin fecale) se elimină substanțele toxice care sunt concentrate
în bilă, dar nu sunt reabsorbite din intestin.
Calea pulmonară este specifică gazelor și substanțelor volatile care străbat membrana
alveolocapilară și, aju ngând la alveole, sunt evacuate prin expirație.
Există și alte căi de eliminare : prin tegumente, fanere, glande sudoripare etc. Astfel, pe aceste căi
se elimină metale grele, arsenul, halogenurile, unele substanțe volatile, iar prin glanda mamară se elimină
o ser ie de medicamente și toxici.