7.19.2.1 Chloroform (Trichlormethan)

Chloroform se používá jako průmyslové rozpouštědlo a jako meziprodukt při výrobě polymerních materiálů. Hlavní použití chloroformu dnes je při výrobě chladiva R-22, běžně používané v klimatizačním průmyslu. Zprávy z několika laboratořích prokázaly, že akutní nefrotoxicita chloroformu je druh, kmen, pohlaví závislá (Eschenbrenner a Miller 1945; Hill et al. 1975; Larson et al. 1993, 1994; Pohl et al., 1984; Smith et al. 1983, 1984; Torkelson et al. 1976), a že samčí myši jsou náchylnější než krysy, králíci nebo psi, zatímco samice myší jsou rezistentní. Tubulární otok, nekróza, a odlitky, lokalizované především v proximálních tubulech, jsou hlavní histopatologické změny v ledvinách po expozici pokusných zvířat do chloroformu. Nefrotoxicita vyvolaná chloroforem je také spojena se zvýšenými koncentracemi dusíku močoviny v krvi, proteinurií a glukosurií., In vitro uptake organických aniontů a kationtů renální kortikální plátky je také inhibována in vivo zacházení s chloroformem (Kluwe a Háček 1978). Zatímco expozice člověka chloroformu byla spojena s oligurií, proteinurií, zvýšením dusíku močoviny v krvi a renální tubulární nekrózou, prahová dávka pro akutní toxicitu chloroformu ledvin u lidí není známa. Lokalizace lidských ledvin léze proximálních tubulech naznačuje společný mechanismus chloroformu nefrotoxicity u většiny druhů savců.,

byly popsány jak oxidační, tak reduktivní cesty metabolismu chloroformu, i když údaje in vivo jsou omezené. Oxid uhličitý je hlavní metabolit chloroformu generovaný oxidační cestou metabolismu in vivo. Oxidační cesta také generuje reaktivní metabolity, včetně fosgenu (Pohl a Krishna 1978; Pohl et al. 1977), který byl stanoven in vitro s fenobarbitalovou indukcí (Testai a Vittozzi 1986; Tomasi et al. 1985; Wolf et al., 1977), zatímco reduktivní cesta generuje volný radikál dichlormethylkarbenu (stanovený in vitro a in vivo, a to jak s indukcí fenobarbitalu, tak bez ní). Oxidační a reduktivní metabolismus probíhají enzymatickým aktivačním krokem závislým na cytochromu P450 (CYP). Rovnováha mezi oxidačními a reduktivními cestami závisí na druhu, tkáni, dávce a napětí kyslíku (Ammann et al. 1998; Testai a Vittozzi 1986). U intaktních savců oxidační napětí pravděpodobně vylučuje jakýkoli významný metabolismus reduktivní cestou (Mansuy et al. 1977; Pohl et al. 1977)., Fosgen se vyrábí oxidační dekhlorinací chloroformu na trichlormethanol, který spontánně dehydrochlorinuje. Dehydrochlorinace trichlormethanolu produkuje jednu molekulu kyseliny chlorovodíkové a hydrolýza fosgenu produkuje další dvě molekuly, takže při přeměně chloroformu na oxid uhličitý (Pohl et al. 1980).

elektrofilní metabolit fosgen se kovalentně váže na nukleofilní složky tkáňových proteinů (Uehleke a Werner 1975; Vittozzi et al. 1991)., Také interaguje s jinými buněčnými nukleofily a do jisté míry se váže na polární hlavy fosfolipidů (Brown et al. 1974; Fry et al. 1972). Alternativně fosgen reaguje s vodou, aby uvolnil oxid uhličitý a kyselinu chlorovodíkovou (Ahmed et al. 1977; Anders et al. 1978; Pohl et al. 1981). Interakce fosgen s glutathion (GSH) za následek vznik S-chlorocarbonyl GSH, který může buď komunikovat s dalším GSH tvořit diglutathionyl dithiocarbonate nebo forma GSH disulfid a oxidu uhelnatého (Smith a Háček 1984)., Inkubační myši ledvinné mikrosomy s GSH zvyšuje produkci těchto metabolitů z chloroformu a snižuje ireverzibilní vazba na proteiny a další metabolismus oxidu uhličitého (Vittozzi et al. 1991). Snížení GSH je schopen úklidu v podstatě všechny chloroform metabolity produkované při inkubaci s myší jaterní mikrosomy, když chloroform koncentrace nejsou příliš vysoké. Relativní význam menší cesty fosgen metabolismus závisí na dostupnosti GSH, jiné thioly, a další nucleophilic sloučeniny, jako je histidin a cystein (Obrázek 1).,

Obrázek 1. Možné cesty metabolismu chloroformu v ledvinách.

Oxidativní metabolismus, CYP2E1 (jako ethanol-indukovatelných monooxygenase izoenzym systém, který je přítomen v játrech savců, včetně člověka), hraje klíčovou roli, je pravděpodobně jediný významný in vivo pathway při nízkých expozicích, a dostupné údaje naznačují, že oxidativní metabolismus má zásadní roli v toxicitě (Brady et al. 1989; Constan et al. 1999; Guengerich et al. 1991; Nakajima et al., 1995). Dominantní roli CYP2E1 v metabolismem chloroform toxických metabolitů byla prokázána ve studiích, zahrnující zacházení se zvířaty s induktory nebo inhibitory, stejně jako studie na myších, kterým chybí CYP2E1 (Brady et al. 1989). Immunoinhibition studie s anti-CYP2E1 monoklonální protein ukázaly, že CYP2E1 je zodpovědný za 81% metabolismus testovány na nízké koncentrace chloroformu (0,5 mmol l−1) v jaterních mikrosomech z acetonu-indukované u potkanů (Ammann et al. 1998)., Toxicita u potkanů a myší hepatocyty inkubovány in vitro s chloroformem až 5 mmol l−1 bylo zabráněno přidáním inhibitor CYP2E1 nebo snížením kyslíku napětí, což podtrhuje význam oxidativního metabolismu v toxicita (Dicker et al. 1991; Ingelman-Sundberg et al. 1988; Johansson et al. 1990; Nakajima et al. 1995; Smith et al. 1979; Tsutsumi et al. 1989). Regionální distribuce jaterních lézí u potkanů a myší dobře koreluje s jaterní distribucí CYP2E1 a GSH.,

cyp2b1 může také hrát roli v metabolismu chloroformu, i když je pravděpodobné, že to bude jen malé při nízkých koncentracích chloroformu tkáně (Nakajima et al. 1995). Nicméně, vysoké koncentrace v tkáních (např. v důsledku perorální dávce 0,5 ml. kg−1), chloroform hepatotoxicita byla výrazně zesílena v Wistar potkanů léčených fenobarbitalem (CYP2B1 induktor), ale ne u potkanů léčených s n-hexan (CYP2E1 induktor), ve srovnání s uninduced kontroly (Lofberg a Tjalve 1986)., Studie, ve které byly potkany vystaveny chloroformu, ukázala, že metabolismus byl nejaktivnější v játrech, následovaný nosem a ledvinami. Metabolická aktivita korelovala s akumulací metabolitů.

i když chloroform bioaktivaci na nefrotoxických metabolitů by mohlo potenciálně dojít v játrech, jakož i v ledvinách, několik studií ukázalo, že chloroform-přiměl hepatotoxicity a nefrotoxicity může být upravena odlišně u různých drog, chemické nebo hormonální léčby, což naznačuje, že chloroform je bioactivated nezávislými mechanismy v játrech a ledvinách (Bailie et al., 1984). Renální metabolismus chloroformu enzymy P450 dobře koreluje s nefrotoxicitou vyvolanou chloroforem (Ahmadizadeh et al. 1981; Pohl et al. 1984; Smith et al. 1983). Byla prokázána schopnost lidského CYP2E1 metabolizovat chloroform in vitro (Gonzalez a Gelboin 1994)., To znamená, zjištění, že úroveň tohoto enzymu v mužského myši ledvin je výrazně vyšší než v ženské myši ledvin a léčba myších samic s testosteronem, který potencuje chloroform nefrotoxicity u myších samic výrazně zvyšuje tento enzym v ženské myši ledvin (Hu et al. 1993) naznačují roli ledvin CYP2E1 v chloroformu indukované nefrotoxicity. Rozsah exprese CYP2E1 v lidské ledvině a její regulace různými genetickými, nutričními a environmentálními faktory je třeba určit., Enzymy CYP, jiné než CYP2E1, mohou také metabolizovat chloroform. Dostupnost několika cDNA vyjádřených lidských CYPs by měla umožnit identifikovat další isoformy CYP, které mohou být zapojeny do bioaktivace chloroformu. Tyto studie mohou pomoci určit, které druhy zvířat mohou být vhodným modelem pro posouzení rizika pro člověka. Kromě toho, protože makromolekuly jsou cíle fosgen, alkylační, identifikace kritických cílů může umožnit lepší pochopení toho, jak kovalentní modifikace ledvin makromolekul tím, fosgen může vést k buněčné nekrózy (Anand et al. 2006; Philip et al., 2006). Nedávné studie ukázaly, že subchronický chloroform priming chrání myši před následně podanou smrtelnou dávkou chloroformu. Autoři prokázali, že počáteční priming stimuloval dělení renálních buněk a opravu tkání. Tato oprava ledvin byla udržována i po podání následné letální dávky chloroformu.