M E C A N I S M O S D E T O X I C I D A D E I

Toxicidade ocorre quando as células não se conseguem adaptar à invasão ou quando há uma reparação inapropriada que leva à disfunção celular. A toxicidade tem início quando há interacção entre o químico e o receptor e há alterações do meio biológico.

ATIVAÇÃO

Alguns xenobióticos (ex: CO; HCN; nicotina; ácidos fortes; metais pesados; TCDD) apresentam toxicidade direta enquanto noutros casos a toxicidade se deve à formação dos seus metabolitos. A biotransformação que resulta em produtos perigosos é chamada ativação metabólica. Na activação pode ocorrer: formação de nucleófilos, radicais livres, nucleófilos e reagentes redox.

Formação de electrófilos:

Electrófilo é uma espécie química atraída por zonas ricas em electrões que participam na reação química, através da aceitação de um par de electrões.

Inserção de um átomo de oxigénio numa molécula faz com que este capte electrões aos átomos de outras moléculas, tornando-a electrofílica (ex. aldeídos cetonas, epóxidos, sulfóxidos).

Ligações duplas conjugadas que se polarizam pelo efeito da captação de um oxigénio tornam uma das ligações electrofílica. (ex. Cetonas e aldeídos α, quinonas).

Os metabolitos electrofílicos estão associados a diversas reações que levam a patologias hepáticas, renais, cerebrais e processos de carcinogénese e destruição celular.

Formação de Radicais Livres:

Paraquato, doxorubicina e nitrofurantoina são substâncias que desencadeiam esta

via de activação.

Estas substâncias são capazes de aceitar um electrão fornecido pela reductase

hepática (CP450) e dar origem a radicais, que fornecem o electrão extra para o oxigénio

molecular em circulação formando o radical O2- que regenera o xenobiótico inicial

(pronto a formar um novo radical).

Formação de compostos Redox:

Formação de metahemoglobina a partir da redução de nitratos a nitritos por

redução bacteriana intestinal ou a partir dos ésteres do acido nitroso ou nitríco com a

glutationa.

Agentes redutores como a ac. ascórbico e redutases como NADH flavoenzimas

reduzem o Cr(VI) a Cr(V).

A reter:

Os metabolitos mais reactivos são electrófilos e radicais livres neutros ou catiónicos.

Alguns nucleófilos (CO e HCN) são reactivos, mas muitos como as hidroquinonas são reactivos por activação a semiquinonas (radicais livres) e electrófilos (quinonas).

Os radicais livres com um electrão extra (ex. paraquato) causam dano por formar anião superóxido, peróxido de hidrogénio e por último o radical hidroxilo.

O2-

Formação de peróxido de

hidrogénio (H2O2)

Radical Hidroxilo (HO.)

Formação de peroxinitrito

(ONOO-)

Radical dióxido de azoto (.NO2) e anião

carbonato (CO3-.)

DESTOXIFICAÇÃO

Elimina ou inativa produtos tóxicos que invadam o organismo.

Destoxificação de tóxicos sem grupos funcionais:

Os produtos finais deste processo de destoxificação são inactivos, normalmente são ácidos orgânicos altamente hidrossolúveis para serem excretados.

Destoxificação de nucleófilos:

Grupos OH- sofrem conjugação por sulfatação

Grupos SH- sofrem metilação

Aminas e Hidrazinas sofrem acetilação.

Álcoois são destoxificados via oxidação dos ácidos carboxílicos em álcool e aldeído desidrogenase.

Estas reacções impedem a conversão de nucleófilos a radicais livres

Destoxificação de Electrófilos:

Ocorre por conuugação com a glutationa (antioxidante) podendo haver ou não intervenção da glutationa transferase.

Iões metálicos, prata, cádmio, mercúrico, metilmercúrio sofrem reacções de conjugação com a glutationa.

Epóxios são biotranformados pela epóxido hidrólase a dióis.

Ésteres de organofosforados são hidrolisados pela carboxilesterase.

Ligação de electrófilos a proteínas pode ser considerada como destoxificação se as proteínas nmao tem uma função critica ou não formam um neoantigénio.

Benzeno, tolueno, n-hexano

Fase de funcionalização Inserção de um grupo hidroxilo ou carboxilo

Fase de conjugação

Substância conjugada com ácido endógeno

como o ácido glucorónico

Destoxificação de Radicais Livres: Superóxido dismutase é a enzima fundamental neste processo, ela encontra-se nas mitocôndrias e no citosol e vão contribuir para a destoxificação do anião superóxido.

Radical hidroxilo: nenhuma enzima o elimina, existem alguns radicais relativamente estáveis (peroxilo) que rapidamente subtraem hidrogénio da GSH, α-tocoferol e ácido ascórbico.

O peroxinitrito é mais estável que o radical hidroxilo, mas moléculas pequenas como GSH, ác. ascórbico, são ineficazes para o neutralizar pois rapidamente reage com CO2 para formar radicais livres reativos.

A destoxificação não ocorre quando:

1 - Os tóxicos ultrapassam os processos de destoxificação levando ao esgotamento das enzimas de destoxificação, consumo de cosubstratos ou depleção de antioxidantes como glutationa, ác. ascórbico e α-tocoferol. Resulta acumulação do tóxico; 2- Ocasionalmente um metabolito reativo inativa a enzima de destoxificação. O peroxinitrito (ONOO¯) inibe a superóxido dismutase que o inativa; 3- Algumas reações de conjugação podem ser reversíveis. A 2- naftilamina um cancerígeno da bexiga é N-hidroxilado e glucoronado no fígado e o glucoronido é excretado na urina. Na bexiga este pode ser hidrolisado e a arilamina libertada é convertida a ião arilnitrénio. 4-Isocianatos e isotiocianatos formam conjugados lábeis; O metilisocianato prontamente forma um conjugado nos pulmões depois da inalação, o conjugado é distribuído para outros órgãos onde o metabolito reativo pode ser regenerado. 5- A destoxificação pode originar subprodutos tóxicos como aductos glutationil e dissulfureto de glutationa que são produzidos durante a destoxificação de radicais livres.

Identificação das moléculas alvo Para identificar uma molécula alvo deve demonstrar-se que o tóxico final: •reage com a molécula alvo e adversamente afeta as suas funções; •alcança uma concentração efetiva no local alvo; •altera o alvo e o modo/mecanismo de ação está relacionado com a toxicidade observada.

Anião Superóxido

1) Formação de peróxido de hidrogénio

2) Formação de água por acção da glutationa peroxidase ou catalase

REAÇÃO DO TÓXICO FINAL COM A MOLÉCULA ALVO

Os alvos prevalentes e toxicologicamente relevantes são macromoléculas como ácidos nucleicos (especialmente DNA) e proteínas.

Entre as moléculas pequenas os lípidos das membranas celulares são alvos frequentemente atingidos.