7.19.2.1 Kloroform (Triklormetan)

Kloroform er brukt som en industriell løsemiddel og som mellomprodukt ved produksjon av polymere materialer. Den store bruken av kloroform i dag er i produksjon av kuldemedium R-22, som vanligvis brukes i bad virksomhet. Rapporter fra flere laboratorier har vist at akutt nephrotoxicity av kloroform er arter-, stamme-, og kjønn-avhengige (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 mannlige mus er mer følsomme enn rotter, kaniner, hunder eller, mens kvinnelige mus er resistente. Rørformede hevelse, nekrose, og kaster, lokalisert hovedsakelig i proksimale tubuli, er den store histopatologiske forandringer i nyrene etter eksponering av forsøksdyr til kloroform. Kloroform-indusert nephrotoxicity er også assosiert med forhøyet blod urea nitrogen konsentrasjonene, proteinuri, og glucosuria., In vitro-opptak av organiske anioner og kationer ved nedsatt kortikale skiver er også hemmet av in vivo behandling med kloroform (Kluwe og Krok 1978). Mens menneskelig eksponering for kloroform har vært forbundet med oliguria, proteinuri, økning i blod urea nitrogen, og renal tubulær nekrose, terskelen dose for akutt kloroform nyre toksisitet for mennesker er ukjent. De lokalisering av den menneskelige nyre lesjon til den proksimale tubuli foreslår en felles mekanisme av kloroform nephrotoxicity i de fleste pattedyr arter.,

Begge oksidativt og reduktiv trasé av kloroform metabolisme har blitt beskrevet, selv om data, in vivo er begrenset. Karbondioksid er den viktigste metabolitten av kloroform generert av oksidativt sti metabolisme in vivo. Oksidativt vei genererer også reaktive metabolitter, inkludert phosgene (Pohl og Krishna 1978; Pohl et al. 1977), som var fast bestemt på in vitro med fenobarbital induksjon (Testai og Vittozzi 1986; Tomasi et al. 1985; Wolf et al., 1977), mens den reduktiv vei genererer dichloromethylcarbene frie radikaler (bestemmes in vitro og in vivo, både med og uten fenobarbital induksjon). Oksidativt og reduktiv metabolisme både gå gjennom en cytokrom P450 (CYP)-avhengige enzymatisk aktivering trinn. Balansen mellom oksidativt og reduktiv trasé avhenger av arter, vev, dose, og oksygen spenning (Ammann et al. 1998; Testai og Vittozzi 1986). I intakt pattedyr, oksidativt spenning sannsynligvis til hinder for at noen betydelig metabolisme av reduktiv vei (Mansuy et al. 1977; Pohl et al. 1977)., Phosgene er produsert av oksidativt dechlorination av kloroform å trichloromethanol, som spontant dehydrochlorinates. Dehydrochlorination av trichloromethanol produserer ett molekyl av saltsyre, og hydrolyse av phosgene produserer en annen to molekyler, slik at tre molekyler av saltsyre er produsert i konvertering av kloroform til karbondioksid (Pohl et al. 1980).

elektrofil metabolitten phosgene binder covalently å nucleophilic komponenter av vev proteiner (Uehleke og Werner 1975; Vittozzi et al. 1991)., Det virker også med andre cellulære nucleophiles og binder seg til en viss grad til den polare hoder av fosfolipider (Brown et al. 1974; Fry et al. 1972). Alternativt, phosgene reagerer med vann for å frigjøre karbondioksid og saltsyre (Ahmed et al. 1977; Anders et al. 1978; Pohl et al. 1981). Samspillet av phosgene med glutation (GSH) resulterer i dannelsen av S-chlorocarbonyl GSH, som kan samhandle med en ekstra GSH å danne diglutathionyl dithiocarbonate eller form GSH disulfide og karbonmonoksid (Smith og Krok 1984)., Inkubasjon av musen nedsatt mikrosomer med GSH øker produksjonen av disse metabolittene fra kloroform og reduserer irreversibel binding til proteiner og videre metabolisme til karbondioksid (Vittozzi et al. 1991). Redusert GSH er i stand til scavenging hovedsak alle kloroform metabolitter produsert i inkubasjoner med musen levermikrosomer når kloroform konsentrasjoner er ikke for høy. Den relative betydningen av de mindre veier i phosgene metabolisme avhenger av tilgjengelighet av GSH, andre thiols, og andre nucleophilic stoffer, slik som histidin og cystein (Figur 1).,

Figur 1. Mulig trasé for metabolismen av kloroform i nyrene.

Oksidativ metabolisme, med CYP2E1 (en etanol-inducible monooxygenase isoenzymet system til stede i leveren av pattedyr, inkludert mennesker) spiller en sentral rolle, er trolig den eneste betydelige in vivo veien ved lave eksponeringer, og tilgjengelige data tyder på at oksidativ metabolisme har en viktig rolle i toksisitet (Brady et al. 1989; Constan et al. 1999; Guengerich et al. 1991; Nakajima et al., 1995). Den dominerende rollen CYP2E1 i metabolizing kloroform for giftige metabolitter har vært påvist i studier som involverer behandling av dyr med enzym indusere eller-hemmere, samt studier i mus som mangler CYP2E1 (Brady et al. 1989). Immunoinhibition studier med anti-CYP2E1 monoklonale protein har vist at CYP2E1 er ansvarlig for 81% av metabolismen analysert på et lavt kloroform konsentrasjon (0.5 mmol l−1) i lever-mikrosomer fra aceton-indusert rotter (Ammann et al. 1998)., Toksisitet for å rotte og mus hepatocytter inkubert in vitro med kloroform opp til 5 mmol l−1 ble forhindret ved tillegg av en CYP2E1 hemmer eller ved redusert oksygen spenning, og understreker viktigheten av oksidative metabolismen i toksisitet (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). Regionale fordelingen av leveren lesjoner i rotter og mus korrelerer godt med nedsatt distribusjon av CYP2E1 og GSH.,

CYP2B1 kan også ha en rolle i kloroform metabolisme, selv om dette er sannsynlig å være bare mindre ved lave vev kloroform konsentrasjoner (Nakajima et al. 1995). Men ved høye vev konsentrasjoner (f.eks. som følge av en oral dose på 0,5 ml kg−1), kloroform hepatotoxicity var dramatisk kraftig i Wistar rotter behandlet med fenobarbital (en CYP2B1 induser), men ikke i rotter behandlet med n-hexane (en CYP2E1 induser), sammenlignet med uninduced kontroller (Lofberg og Tjalve 1986)., En studie der rotter ble eksponert for kloroform viste at stoffskiftet var mest aktive i leveren, etterfulgt av nesen og nyre. Metabolsk aktivitet var korrelert med opphopning av metabolitter.

Selv om kloroform bioactivation å nephrotoxic metabolitter kan oppstå i leveren, så vel som i nyre, flere studier har vist at kloroform-indusert hepatotoxicity og nephrotoxicity kan justeres ulikt av ulike stoff, kjemiske eller hormonelle behandlinger, noe som tyder på at kloroform er bioactivated av uavhengige mekanismer i lever og nyre (Bailie et al., 1984). Det nedsatt metabolisme av kloroform av P450-enzymer korrelerer godt med kloroform-indusert nephrotoxicity (Ahmadizadeh et al. 1981; Pohl et al. 1984; Smith et al. 1983). Muligheten for menneskelige CYP2E1 å forbrenne kloroform in vitro har blitt påvist (Gonzalez og Gelboin 1994)., Dermed funnene at nivået av dette enzymet i den mannlige musen nyre er betydelig høyere enn i den kvinnelige musen nyre og at behandlingen av kvinnelige mus med testosteron, noe som forsterker kloroform nephrotoxicity i kvinnelige mus, signifikant øker dette enzymet i den kvinnelige musen nyre (Hu et al. 1993) foreslår en rolle for nedsatt CYP2E1 i kloroform-indusert nephrotoxicity. Omfanget av CYP2E1 uttrykk i menneskelig nyre og dets regulering av ulike genetiske, ernæringsmessige og miljømessige faktorer er fortsatt ikke bestemt., CYP-enzymer, andre enn CYP2E1, kan også forbrenne kloroform. Tilgjengeligheten av flere cDNA-uttrykt menneskelige CYPs skal gjøre det mulig å identifisere ytterligere CYP isoforms som kan være involvert i kloroform bioactivation. Disse studiene kan hjelpe med å avgjøre hvilke dyrearter kan være en egnet modell for å vurdere risiko for mennesker. I tillegg, fordi makromolekyler mål av phosgene alkylation, identifisering av kritiske mål kan gi en bedre forståelse av hvordan covalent endring av nedsatt makromolekyler av phosgene kan føre til celle nekrose (Anand et al. 2006; Philip et al., 2006). Nyere studier har vist at subchronic kloroform priming beskytter mus fra en senere administreres dødelig dose av kloroform. Forfatterne viste at første priming stimulert nedsatt celledeling og vev reparasjon. Denne nedsatt reparasjon ble opprettholdt selv etter inntak av en etterfølgende dødelig dose av kloroform.