7.19.2.1 kloroform (Triklormetan)

kloroform används som industriellt lösningsmedel och som mellanprodukt vid tillverkning av polymera material. Den stora användningen av kloroform idag är i produktionen av köldmediet R-22, som vanligen används i luftkonditioneringsbranschen. Rapporter från flera laboratorier har visat att den akuta nefrotoxiciteten hos kloroform är Art-, stam-och könsberoende (Eschenbrenner och Miller 1945; Hill et al. 1975; Larson m.fl. 1993, 1994; Pohl et al., 1984; Smith m.fl. 1983, 1984; Torkelson m.fl. 1976), och att hanmöss är mer mottagliga än råttor, kaniner eller hundar, medan honmöss är resistenta. Tubulär svullnad, nekros och avgjutningar, lokaliserade främst i proximala tubuli, är de stora histopatologiska förändringar i njuren efter exponering av försöksdjur till kloroform. Kloroforminducerad nefrotoxicitet är också associerad med förhöjda koncentrationer av urea i blodet, proteinuri och glukosuri., In vitro-upptag av organiska anjoner och katjoner genom njurkortikala skivor hämmas också genom in vivo-behandling med kloroform (Kluwe och Hook 1978). Även om Human exponering för kloroform har förknippats med oliguri, proteinuri, ökning av urea i blodet och tubulär nekros, är tröskeldosen för akut njurtoxicitet med kloroform hos människa okänd. Lokaliseringen av den mänskliga njurskadan till de proximala tubulerna föreslår en gemensam mekanism för kloroform nefrotoxicitet hos de flesta däggdjursarter.,

både oxidativa och reduktiva vägar för kloroformmetabolism har beskrivits, även om data in vivo är begränsade. Koldioxid är den huvudsakliga metaboliten av kloroform som alstras av metabolismens oxidativa väg in vivo. Den oxidativa vägen genererar också reaktiva metaboliter, inklusive fosgen (Pohl och Krishna 1978; Pohl et al. 1977), som var fastställt in vitro med fenobarbital induktion (Testai och Vittozzi 1986; Tomasi et al. 1985; Wolf et al., 1977), medan den reduktiva vägen genererar diklorometylkarbenfri radikal (bestämd in vitro och in vivo, både med och utan fenobarbitalinduktion). Oxidativ och reduktiv metabolism fortsätter båda genom ett cytokrom P450 (CYP)-beroende enzymatiskt aktiveringssteg. Balansen mellan oxidativa och reduktiva vägar beror på art, vävnad, dos och syrespänning (Ammann et al. 1998; Testai och Vittozzi 1986). I intakta däggdjur utesluter oxidativ spänning förmodligen någon signifikant metabolism genom den reduktiva vägen (Mansuy et al. 1977; Pohl et al. 1977)., Fosgen produceras genom oxidativ deklorering av kloroform till triklormetanol, som spontant dehydroklorinater. Dehydroklorisering av triklormetanol producerar en molekyl saltsyra och hydrolys av fosgen producerar ytterligare två molekyler, så att tre molekyler saltsyra produceras vid omvandling av kloroform till koldioxid (Pohl et al. 1980).

den elektrofila metaboliten fosgen binder kovalent till nukleofila komponenter i vävnadsproteiner (Uehleke och Werner 1975; Vittozzi et al. 1991)., Det interagerar också med andra cellulära nukleofiler och binder till viss del till de polära huvuden av fosfolipider (Brown et al. 1974; Fry et al. 1972). Alternativt reagerar fosgen med vatten för att frigöra koldioxid och saltsyra (Ahmed et al. 1977; Anders m.fl. 1978; Pohl et al. 1981). Samspelet mellan fosgen och glutation (GSH) resulterar i bildandet av s-klorokarbonyl GSH, som antingen kan interagera med en ytterligare GSH för att bilda diglutationylditiokarbonat eller bilda GSH disulfid och kolmonoxid (Smith och Hook 1984)., Inkubation av musen renal microsomes med GSH ökar produktionen av dessa metaboliter från kloroform och minskar irreversibel bindning till proteiner och ytterligare metabolism av koldioxid (Vittozzi et al. 1991). Minskad GSH kan rensa i huvudsak alla kloroformmetaboliter som produceras i inkubationer med mikrosomer i muslever när kloroformkoncentrationerna inte är för höga. Den relativa betydelsen av de mindre vägarna för fosgenmetabolism beror på tillgången på GSH, andra tioler och andra nukleofila föreningar, såsom histidin och cystein (Figur 1).,

Figur 1. Möjliga vägar för metabolism av kloroform i njuren.

oxidativ metabolism, med CYP2E1 (ett etanolinducerbart monooxygenas isoenzymsystem som finns i levern hos däggdjur, inklusive människor) som spelar en nyckelroll, är förmodligen den enda signifikanta in vivo-vägen vid låga exponeringar, och tillgängliga data indikerar att oxidativ metabolism har en viktig roll i toxicitet (Brady et al. 1989; Constan m.fl. 1999; Guengerich et al. 1991; Nakajima m.fl., 1995). Den dominerande rollen för CYP2E1 vid metabolisering av kloroform till toxiska metaboliter har visats i studier som involverar behandling av djur med enzyminducerare eller hämmare, liksom studier på möss som saknar CYP2E1 (Brady et al. 1989). Immunoinhibitionsstudier med anti-CYP2E1 monoklonalt protein har visat att CYP2E1 svarar för 81% av den metabolism som analyseras vid en låg kloroformkoncentration (0, 5 mmol l-1) i levermikrosomer från acetoninducerade råttor (Ammann et al. 1998)., Toxicitet för råtta och mus hepatocyter inkuberades in vitro med kloroform upp till 5 mmol l-1 förhindrades genom tillsats av en CYP2E1-hämmare eller genom minskad syrespänning, vilket understryker vikten av oxidativ metabolism i toxicitet (Dicker et al. 1991; Ingelman-Sundberg m.fl. 1988; Johansson m.fl. 1990; Nakajima et al. 1995; Smith m.fl. 1979; Tsutsumi m.fl. 1989). Regional fördelning av leverskador hos råttor och möss korrelerar väl med leverfördelningen av CYP2E1 och GSH.,

CYP2B1 kan också ha en roll i kloroformmetabolismen, även om detta sannolikt endast är mindre vid låga koncentrationer av kloroform i vävnader (Nakajima et al. 1995). Vid höga vävnadskoncentrationer (t.ex. till följd av en oral dos på 0, 5 ml kg−1) förstärktes dock kloroform hepatotoxicitet dramatiskt hos Wistar-råttor som behandlades med fenobarbital (en cyp2b1-inducerare) men inte hos råttor som behandlades med n-hexan (en CYP2E1-inducerare), jämfört med oinducerade kontroller (Lofberg och Tjalve 1986)., En studie där råttor utsattes för kloroform visade att metabolism var mest aktiv i levern, följt av näsa och njure. Metabolisk aktivitet korrelerade med ackumulering av metaboliter.

även om kloroform bioaktivering till nefrotoxiska metaboliter potentiellt kan förekomma i lever såväl som i njure, har flera studier visat att kloroforminducerad hepatotoxicitet och nefrotoxicitet kan moduleras annorlunda genom olika läkemedel, kemiska eller hormonella behandlingar, vilket tyder på att kloroform är bioaktiverad av oberoende mekanismer i lever och njure (Bailie et al., 1984). Den renala metabolismen av kloroform av P450 enzymer korrelerar väl med kloroforminducerad nefrotoxicitet (Ahmadizadeh et al. 1981; Pohl et al. 1984; Smith m.fl. 1983). Förmågan hos mänskliga CYP2E1 att metabolisera kloroform in vitro har visat (Gonzalez och Gelboin 1994)., Således resultaten att nivån av detta enzym i den manliga mus njure är signifikant högre än i den kvinnliga mus njure och att behandling av kvinnliga möss med testosteron, som potentierar kloroform nefrotoxicitet hos kvinnliga möss, ökar signifikant detta enzym i den kvinnliga mus njure (hu et al. 1993) föreslår en roll för renal CYP2E1 i kloroforminducerad nefrotoxicitet. Omfattningen av CYP2E1-uttryck i human njure och dess reglering av olika genetiska, näringsmässiga och miljömässiga faktorer återstår att bestämma., CYP-enzymer, andra än CYP2E1, kan också metabolisera kloroform. Tillgången på flera cDNA-uttryckta humana CYPs bör göra det möjligt att identifiera ytterligare CYP isoformer som kan vara involverade i kloroform bioaktivering. Dessa studier kan bidra till att avgöra vilka djurarter som kan vara en lämplig modell för att bedöma risken för människor. Dessutom, eftersom makromolekyler är mål för fosgenalkylering, kan identifiering av kritiska mål möjliggöra en bättre förståelse för hur kovalent modifiering av renal makromolekyler av fosgen kan leda till cellnekros (Anand et al. 2006; Philip m.fl., 2006). Nya studier har visat att subkronisk kloroformsugning skyddar möss från en Därefter administrerad dödlig dos kloroform. Författarna visade att initial priming stimulerade renal celldelning och vävnadsreparation. Denna njurreparation upprätthölls även efter administrering av en efterföljande dödlig dos kloroform.