7.19.2.1 Chloroform (Trichlormethan)

Chloroform bruges som et industrielt opløsningsmiddel og som et mellemprodukt ved fremstilling af polymere materialer. Den største anvendelse af chloroform i dag er i produktionen af kølemidlet R-22, der almindeligvis anvendes i klimaanlægget. Rapporter fra flere laboratorier har vist, at den akutte nefrotoksicitet af chloroform er arter-, stamme-og køn-afhængig (Eschenbrenner og Miller 1945; Hill et al. 1975; Larson et al. 1993, 1994; Pohl et al., 1984; Smith et al. 1983, 1984; Torkelson et al. 1976), og at hanmus er mere modtagelige end rotter, kaniner eller hunde, mens hunmus er resistente. Tubulær hævelse, nekrose og afstøbninger, lokaliseret primært i de proksimale tubuli, er de største histopatologiske ændringer i nyrerne efter eksponering af forsøgsdyr for chloroform. Chloroforminduceret nefrotoksicitet er også forbundet med forhøjede koncentrationer af urinstofnitrogen i blodet, proteinuri og glukosuri., In vitro-optagelse af organiske anioner og kationer ved nyrekortikale skiver hæmmes også ved in vivo-behandling med chloroform (klu .e and Hook 1978). Mens human eksponering for chloroform har været forbundet med oliguri, proteinuri, stigning i urinstofnitrogen i blodet og renal tubulær nekrose, er tærskeldosis for akut chloroform nyretoksicitet hos mennesker ukendt. Lokaliseringen af den humane nyrelæsion til de pro proximimale tubuli antyder en fælles mekanisme for chloroformnefrotoksicitet hos de fleste pattedyrarter.,

både o .idative og reduktive veje for chloroformmetabolisme er beskrevet, selvom data in vivo er begrænsede. Kuldio .id er den vigtigste metabolit af chloroform genereret af den o .idative metabolismevej in vivo. Den oxidative vej genererer også reaktive metabolitter, herunder fosgen (Pohl og Krishna 1978; Pohl et al. 1977), som blev bestemt in vitro med phenobarbital induktion (Testai og Vitto and 1986i 1986; Tomasi et al. 1985; Wolfolf et al., 1977), hvorimod den reduktive vej frembringer dichlormethylcarbene-frie radikaler (bestemt in vitro og in vivo, både med og uden phenobarbital induktion). O .idativ og reduktiv metabolisme fortsætter begge gennem et cytokrom P450 (CYP)-afhængigt en .ymatisk aktiveringstrin. Balancen mellem o .idative og reduktive veje afhænger af Art, væv, dosis og iltspænding (Ammann et al. 1998; Testai og Vitto and 1986i 1986). Hos intakte pattedyr udelukker o .idativ spænding sandsynligvis enhver signifikant metabolisme ved den reduktive vej (Mansuy et al. 1977; Pohl et al. 1977)., Phosgen fremstilles ved O .idativ dechlorering af chloroform til trichlormethan, som spontant dehydrochlorater. Dehydrochlorination af trichloromethanol producerer et molekyle af saltsyre, og hydrolyse af fosgen giver en anden to molekyler, således at tre molekyler af saltsyre produceres i konvertering af chloroform kuldioxid (Pohl et al. 1980).

den elektrofile metabolit phosgen binder kovalent til nukleofile komponenter af vævsproteiner (Uehleke og 1975erner 1975; Vitto..i et al. 1991)., Det interagerer også med andre cellulære nukleofiler og binder til en vis grad til de polære hoveder af phospholipider (bro .n et al. 1974; Fry et al. 1972). Alternativt reagerer phosgen med vand for at frigive kuldio .id og saltsyre (Ahmed et al. 1977; Anders et al. 1978; Pohl et al. 1981). Interaktionen mellem fosgen og glutathion (GSH) resulterer i dannelse af S-chlorocarbonyl GSH, som enten kan interagere med et yderligere GSH til dannelse af diglutathionyldithiocarbonat eller dannelse af GSH disulfid og kulilte (Smith and Hook 1984)., Inkubation af musen renal microsomes med GSH øger produktionen af disse metabolitter fra chloroform og falder irreversibel binding til proteiner og yderligere stofskifte, kuldioxid (Vittozzi et al. 1991). Reduceret GSH er i stand til at opfange i det væsentlige alle chloroformmetabolitter produceret i inkubationer med muselevermikrosomer, når chloroformkoncentrationerne ikke er for høje. Den relative betydning af de mindre veje, phosgen stofskifte afhænger af tilgængeligheden af GSH, andre thioler, og andre nucleophilic forbindelser, såsom histidin og cystein (Figur 1).,

Figur 1. Mulige veje for metabolisme af chloroform i nyrerne.

Oxidative metabolisme, med CYP2E1 (en ethanol-inducible monooxygenase isoenzym system til stede i leveren af pattedyr, herunder mennesker) spiller en central rolle, er sandsynligvis den eneste væsentlige in vivo vej ved lave eksponeringer, og de tilgængelige data tyder på, at oxidativt stofskifte har en vigtig rolle i toksicitet (Brady et al. 1989; Constan et al. 1999; Guengerich et al. 1991; Nakajima et al., 1995). Den dominerende rolle, CYP2E1 i metabolisering af chloroform til toksiske metabolitter er påvist i undersøgelser, der involverer behandling af dyr med enzym inducere eller hæmmere, samt undersøgelser i mus mangler CYP2E1 (Brady et al. 1989). Immunoinhibition undersøgelser med anti-CYP2E1 monoklonale protein har vist, at CYP2E1 er ansvarlig for 81% af stofskiftet analyseret på en lav koncentration af chloroform (0.5 mmol l−1) i levermikrosomer fra acetone-induceret rotter (Ammann et al. 1998)., Toksicitet rotte og mus leverceller inkuberet in vitro med chloroform op til 5 mmol l−1 blev forhindret ved tilsætning af en CYP2E1-hæmmer eller af reduceret ilt spænding, hvilket understreger betydningen af den oxidative metabolisme i toksicitet (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). Regional fordeling af leverlæsioner hos rotter og mus korrelerer godt med leverfordelingen af CYP2E1 og GSH.,

CYP2B1 kan også have en rolle i chloroformmetabolisme, skønt dette sandsynligvis kun er mindre ved lave vævschloroformkoncentrationer (Nakajima et al. 1995). Men ved høje væv koncentrationer (fx som følge af en oral dosis på 0,5 ml kg−1), chloroform hepatotoksicitet var dramatisk forstærkede i Wistar rotter behandlet med phenobarbital (en CYP2B1 inducer), men ikke hos rotter behandlet med n-hexan (en CYP2E1 inducer), sammenlignet med uninduced kontrol (Lofberg og Tjalve 1986)., En undersøgelse, hvor rotter blev udsat for chloroform, viste, at metabolisme var mest aktiv i leveren efterfulgt af næse og nyre. Metabolisk aktivitet var korreleret med akkumulering af metabolitter.

Selv om chloroform bioaktivering at nefrotoksiske metabolitter, der potentielt kunne forekomme i leveren samt i nyre, flere undersøgelser har vist, at chloroform-induceret hepatotoksicitet og nefrotoksicitet kan justeres forskelligt af forskellige stof, kemisk, eller hormonelle behandlinger, hvilket tyder på, at chloroform er bioactivated af uafhængige mekanismer i lever og nyre (Bailie et al., 1984). Den renale metabolisme af chloroform af P450-en .ymer korrelerer godt med chloroforminduceret nefrotoksicitet (Ahmadi .adeh et al. 1981; Pohl et al. 1984; Smith et al. 1983). Muligheden for menneskelige CYP2E1 til at metabolisere chloroform in vitro er blevet påvist (Gonzalez og Gelboin 1994)., Således resultaterne, at niveauet af dette enzym i den mandlige mus nyre er betydeligt højere end i de kvindelige mus nyre, og at behandling af de kvindelige mus med testosteron, som potentiates chloroform nefrotoksicitet i kvindelige mus, øger dette enzym i den kvindelige mus nyre (Hu et al. 1993) antyder en rolle for renal CYP2E1 i chloroforminduceret nefrotoksicitet. Omfanget af CYP2E1-ekspression i human nyre og dens regulering af forskellige genetiske, ernæringsmæssige og miljømæssige faktorer skal stadig bestemmes., CYP-en .ymer, bortset fra CYP2E1, kan også metabolisere chloroform. Tilgængeligheden af flere cDNA-udtrykte humane CYPs bør gøre det muligt at identificere yderligere CYP-isoformer, der kan være involveret i chloroformbioaktivering. Disse undersøgelser kan hjælpe med at bestemme, hvilke dyrearter der kan være en passende model til at vurdere risikoen for mennesker. Da makromolekyler desuden er mål for fosgen-alkylering, kan identifikation af kritiske mål muliggøre en bedre forståelse af, hvordan kovalent modifikation af renale makromolekyler af fosgen kan føre til cellenekrose (Anand et al. 2006; Philip et al., 2006). Nylige undersøgelser har vist, at subkronisk chloroform-priming beskytter mus mod en efterfølgende administreret dødelig dosis chloroform. Forfatterne demonstrerede, at indledende priming stimulerede nyrecelledeling og vævsreparation. Denne nyrereparation blev opretholdt selv efter indgivelse af en efterfølgende dødelig dosis chloroform.