7.19.2.1 Cloroform (Triclormetan)

Cloroformul este folosit ca un solvent industrial și ca intermediar în fabricarea de materiale polimerice. Utilizarea majoră a cloroform astăzi este în producția de agent frigorific R-22, frecvent utilizate în afaceri de aer condiționat. Rapoartele din mai multe laboratoare au demonstrat că nefrotoxicitatea acută a cloroformului este dependentă de specii, tulpini și sexe (Eschenbrenner and Miller 1945; Hill et al. 1975; Larson și colab. 1993, 1994; Pohl și colab., 1984; Smith și colab. 1983, 1984; Torkelson și colab. 1976) și că șoarecii masculi sunt mai sensibili decât șobolanii, iepurii sau câinii, în timp ce șoarecii femele sunt rezistenți. Umflarea tubulară, necroza și mulajele, localizate în principal în tubulii proximali, sunt modificările histopatologice majore ale rinichiului după expunerea animalelor experimentale la cloroform. Nefrotoxicitatea indusă de cloroform este, de asemenea, asociată cu concentrații crescute de azot din uree din sânge, proteinurie și glucozurie., Absorbția in vitro a anionilor și cationilor organici de către felii corticale renale este, de asemenea, inhibată prin tratamentul in vivo cu cloroform (Kluwe and Hook 1978). În timp ce expunerea umană la cloroform a fost asociată cu oligurie, proteinurie, creșterea azotului ureic din sânge și necroză tubulară renală, doza de prag pentru toxicitatea renală acută cu cloroform la om nu este cunoscută. Localizarea leziunii renale umane la tubulii proximali sugerează un mecanism comun de nefrotoxicitate cloroformă la majoritatea speciilor de mamifere.,au fost descrise atât căile oxidative, cât și cele reductive ale metabolismului cloroformului, deși datele in vivo sunt limitate. Dioxidul de Carbon este metabolitul principal al cloroformului generat de calea oxidativă a metabolismului in vivo. Calea oxidativă generează, de asemenea, metaboliți reactivi, inclusiv fosgen (Pohl și Krishna 1978; Pohl și colab. 1977), care a fost determinată in vitro cu inducție fenobarbital (Testai și Vittozzi 1986; Tomasi și colab. 1985; Wolf și colab., 1977), întrucât reductivă cale generează dichloromethylcarbene radical liber (determinată in vitro și in vivo, atât cu, cât și fără fenobarbital inducție). Metabolismul oxidativ și reductiv se desfășoară printr-o etapă de activare enzimatică dependentă de citocromul P450 (CYP). Echilibrul dintre căile oxidative și reductive depinde de specie, țesut, doză și tensiunea de oxigen (Ammann et al. 1998; Testai și Vittozzi 1986). La mamiferele intacte, tensiunea oxidativă exclude probabil orice metabolism semnificativ pe calea reductivă (Mansuy et al. 1977; Pohl și colab. 1977)., Fosgenul este produs prin declorinarea oxidativă a cloroformului la triclormetanol, care dehidroclorinează spontan. Dehydrochlorination de trichloromethanol produce o moleculă de acid clorhidric, și hidroliza fosgen produce încă două molecule, astfel că trei molecule de acid clorhidric sunt produse în conversie de cloroform la dioxid de carbon (Pohl et al. 1980).

electrofile metabolit fosgen se leagă covalent la nucleofil componente ale proteinelor tisulare (Uehleke și Werner 1975; Vittozzi et al. 1991)., De asemenea, interacționează cu alte nucleofile celulare și se leagă într-o oarecare măsură de capetele polare ale fosfolipidelor (Brown et al. 1974; Fry și colab. 1972). Alternativ, fosgen reacționează cu apa pentru a elibera dioxid de carbon și acid clorhidric (Ahmed et al. 1977; Anders și colab. 1978; Pohl și colab. 1981). Interacțiunea dintre fosgen cu glutation (GSH) duce la formarea de S-chlorocarbonyl GSH, care poate interacționa cu o suplimentare de GSH pentru a forma diglutathionyl dithiocarbonate sau forma GSH disulfurice și monoxid de carbon (Smith și Cârlig 1984)., Incubarea microzomilor renale de șoarece cu GSH crește producția acestor metaboliți din cloroform și scade legarea ireversibilă la proteine și metabolismul ulterior la dioxidul de carbon (Vittozzi et al. 1991). Reducerea GSH este capabilă să elimine în esență toți metaboliții cloroformului produși în incubații cu microzomi hepatici de șoarece atunci când concentrațiile de cloroform nu sunt prea mari. Importanța relativă a căilor minore ale metabolismului fosgen depinde de disponibilitatea GSH, a altor tioli și a altor compuși nucleofili, cum ar fi histidina și cisteina (Figura 1).,

Figura 1. Căi posibile de metabolizare a cloroformului în rinichi.

metabolismul Oxidativ, cu CYP2E1 (un etanol-inductibile monooxygenase izoenzimei sistem prezent în ficat, la mamifere, inclusiv oameni) joacă un rol-cheie, este, probabil, singurul semnificative in vivo cale la expuneri mici, și datele disponibile indică faptul că metabolismul oxidativ are un rol important în toxicitatea (Brady et al. 1989; Constan și colab. 1999; Guengerich și colab. 1991; Nakajima și colab., 1995). Rolul dominant al CYP2E1 în metabolizarea cloroformului la metaboliți toxici a fost demonstrat în studii care au implicat tratamentul animalelor cu inductori enzimatici sau inhibitori, precum și studii la șoareci lipsiți de CYP2E1 (Brady et al. 1989). Immunoinhibition studii cu anti-CYP2E1 monoclonali proteine au arătat că CYP2E1 este responsabil pentru 81% din metabolismul testate la un nivel scăzut cloroform concentrare (0.5 mmol l−1) în microzomi hepatici de acetonă induse de șobolani (Ammann et al. 1998)., Toxicitatea asupra hepatocitelor de șobolan și șoarece incubate in vitro cu cloroform până la 5 mmol L−1 a fost prevenită prin adăugarea unui inhibitor al CYP2E1 sau prin reducerea tensiunii oxigenului, subliniind importanța metabolismului oxidativ în toxicitate (Dicker et al. 1991; Ingelman-Sundberg și colab. 1988; Johansson și colab. 1990; Nakajima și colab. 1995; Smith și colab. 1979; Tsutsumi și colab. 1989). Distribuția regională a leziunilor hepatice la șobolani și șoareci se corelează bine cu distribuția hepatică a CYP2E1 și GSH.,

CYP2B1 poate avea, de asemenea, un rol în metabolizarea cloroformului, deși acest lucru este probabil să fie doar minor la concentrații scăzute de cloroform tisular (Nakajima et al. 1995). Cu toate acestea, la mari concentrații tisulare (de exemplu, care rezultă din administrarea orală a unei doze de 0,5 ml kg−1), cloroform hepatotoxicitate a fost dramatic potențate la șobolanii Wistar tratați cu fenobarbital (un CYP2B1 inductor), dar nu și la șobolani tratați cu n-hexan (o CYP2E1 inductor), comparativ cu uninduced control (Lofberg și Tjalve 1986)., Un studiu în care șobolanii au fost expuși la cloroform a arătat că metabolismul a fost cel mai activ în ficat, urmat de nas și rinichi. Activitatea metabolică a fost corelată cu acumularea de metaboliți.

Deși cloroform bioactivation să nefrotoxice metaboliți ar putea avea loc în ficat, precum și în rinichi, mai multe studii au arătat că cloroform induse de hepatotoxicitate și nefrotoxicitatea poate fi modulată în mod diferit de diverse droguri, chimice sau tratamente hormonale, ceea ce sugerează că cloroform este bioactivated prin mecanisme independente în ficat și rinichi (cu simplitate, et al., 1984). Metabolismul renal al cloroformului de către enzimele P450 se corelează bine cu nefrotoxicitatea indusă de cloroform (Ahmadizadeh și colab. 1981; Pohl și colab. 1984; Smith și colab. 1983). Capacitatea CYP2E1 uman de a metaboliza cloroformul in vitro a fost demonstrată (Gonzalez and Gelboin 1994)., Astfel, constatările că nivelul acestei enzime în rinichiul de șoarece de sex masculin este semnificativ mai mare decât în rinichiul de șoarece de sex feminin și că tratamentul șoarecilor de sex feminin cu testosteron, care potențează nefrotoxicitatea cloroformului la șoarecii de sex feminin, crește semnificativ această enzimă în rinichiul de șoarece de sex feminin (Hu et al. 1993) sugerează un rol pentru CYP2E1 renal în nefrotoxicitatea indusă de cloroform. Rămâne de determinat gradul de exprimare a CYP2E1 în rinichii umani și reglarea acestuia prin diverși factori genetici, nutriționali și de mediu., Enzimele CYP, altele decât CYP2E1, pot, de asemenea, metaboliza cloroformul. Disponibilitatea mai multor CYPs umani exprimați în ADNc ar trebui să permită identificarea izoformelor CYP suplimentare care pot fi implicate în bioactivarea cloroformului. Aceste studii pot ajuta la determinarea speciilor de animale care ar putea fi un model adecvat pentru evaluarea riscului pentru oameni. În plus, deoarece macromoleculele sunt ținte ale alchilării fosgenice, identificarea țintelor critice poate permite o mai bună înțelegere a modului în care modificarea covalentă a macromoleculelor renale de către fosgen poate duce la necroză celulară (Anand et al. 2006; Philip și colab., 2006). Studii recente au arătat că amorsarea cloroformului subcronic protejează șoarecii de o doză letală de cloroform administrată ulterior. Autorii au demonstrat că amorsarea inițială a stimulat diviziunea celulară renală și repararea țesuturilor. Această reparație renală a fost susținută chiar și după administrarea unei doze letale ulterioare de cloroform.