Этанол
Этанол (этиловый спирт, метилкарбинол, винный спирт или алкоголь, часто в просторечии просто «спирт») — одноатомный спирт сформулой C2H5OH, второй представитель гомологического ряда одноатомных спиртов, при стандартных условиях летучая, горючая, бесцветная прозрачная жидкость.
Содержание
Биологическое действие
Одним из основных механизмов, определяющим биологическое (преимущественно токсическое) действие этилового спирта, является его мембранотропная активность, образование ацетальдегида, а также метаболические эффекты, обусловленные истощением пула восстановленного НАД.Н.
Влияние на клеточные мембраны
Первичным биологическим эффектом этилового спирта является действие его на клеточные мембраны. Это действие неспецифично и определяется полярным и неполярным взаимодействием его с мембранами клеток из-за наличия сильных водородных связей, образующихся в результате поляризации оксигрупп.
Такое взаимодействие удерживает этиловый спирт в водной фазе. Растворяясь в воде и, частично, в мембранных липидах, он вызывает разжижение (флюидизацию) клеточных мембран. При длительном воздействии этиловым спиртом увеличивается содержание холестерина в мембранах, изменяется структура фосфолипидного слоя, разжижение мембран клеток способствует возникновению их ригидности.
Кроме того, нарушается трансмембранный перенос ионов кальция, снижается возбудимость мембран.
Метаболизм и этанол
Механизмы биотрансформации этилового спирта приводят к образованию токсического ацетальдегида, а также к накоплению восстановленной формы НАД.Н.
Этанол, ферменты
Механизм метаболических нарушений при острой алкогольной интоксикации связывают с развитиемстресса и выбросом в кровь аденокортикотропных гормонов (АКТГ), глюкокортикоидов и адреналина.
При длительном воздействии этанола на организм на первый план выступает прямое действие этилового спирта на обмен белков, жиров и углеводов. Этиловый спирт и ацетальдегид задерживают и изменяют направление многих реакций энергетического обмена. Причиной этих нарушений считается смещение соотношения НАД.Н/НАД в сторону редуцированного коэнзима.
Не менее важное значение имеет повреждающее действие этилового спирта на субклеточные мембраны с повышением их проницаемости, торможением активности Na+ -, K+ -АТФаз и способности к захвату ионов кальция.
В печени, сердце и скелетных мышцах этиловый спирт уменьшает напряжение кислорода, активность глютамат- и малатдегидрогеназ, НАД.Н-цито-хромС-оксидоредуктазы, переключает дыхательную цепь на преимущественное окисление янтарной кислоты, снимая щавелевоуксусное ингибирование сукцинатдегидрогеназы.
Этанол и обмен липидов
Этиловый спирт, нарушая обмен липидов, вызывает накопление жира в печени — стеатоз. Он проявляется гепатомегалией, жировой инфильтрацией, распадом белков субклеточных структур и гидропической дистрофией гепатоцитов. В паренхиме органа содержание триглицеридов возрастает в 20—25 раз, как и фосфолипидов, холестерина и его эфиров.
Содержание триглицеридов возрастает тем интенсивнее, чем тяжелее алкогольная интоксикация. Поражение прогрессирует по схеме: жировая дистрофия → алкогольный гепатит → цирроз. Считается, что в развитии таких последствий влияния этанола, как гепатит, цирроз печени, кардиомиопатия, функциональные и структурные нарушения в ЦНС, важную роль играют нарушения обмена Ca++ из-за повреждения клеточных мембран. Массивное поступление его в клетку на фоне снижения активности Na+ и Ka+ -АТФаз приводит к структурно-функциональным сдвигам, вплоть до развития некроза.
Этанол и обмен витаминов
К метаболическим эффектам этилового спирта относится полигиповитаминоз, возникающий вследствие замедления всасывания и нарушения метаболизма многих витаминов. Этиловый спирт тормозит всасывание тиамина и уменьшает кишечно-печеночную циркуляцию фолиевой кислоты.
Ацетальдегид усиливает распад пиридоксаль-5-фосфата, т. к. происходит его вытеснение из связи с белками, вследствие чего он становится более доступным гидролитическому действию основной фосфатазы. Кроме того, этиловый спирт снижает концентрацию витамина А в печени и тормозит превращение его в активный ретинол.
Этанол и водно-солевой обмен
Алкоголь — один из неблагоприятных факторов, влияющих на водно-солевой обмен. При хронической алкогольной интоксикации изменяется баланс ионов и воды в тканях, что приводит к расстройствам сердечно-сосудистой, эндокринной и нервной систем. Нарушения водного и электролитного обмена не происходят изолированно, вне связи друг с другом.
Существенные сдвиги в содержании воды, натрия и калия в организме ставят под угрозу жизнь клетки. Молярная концентрация плазмы крови — наиболее важный показатель водно-солевого гомеостаза. Молярные концентрации внутрисосудистой интерстициальной и внутриклеточной жидкостей считаются одинаковыми, несмотря на то, что внутриклеточная жидкость содержит больше анионов. Это объясняется образованием так называемых поливалентных ионов и анионов при связывании анионов с протеинами. Такие поливалентные анионы выступают как осмотически активные единицы, уменьшающие число осмотически активных анионов.
Градиент молярных концентраций между жидкостными пространствами организма является одним из механизмов, осуществляющих поток воды между ними, — вода будет перемещаться в сторону водного пространства с большей молярной концентрацией. Ионы мочевины и Na+ не могут быть использованы каналами, проходимыми для воды, хотя радиус молекулы воды больше, чем радиус Na+ (0,15 нм и 0,1 нм соответственно).
Поступление воды в организм регулируется чувством жажды, а выделение воды почками регулируется нейрогуморальным путем при участии нейропептидного гормона — вазопрессина, образующегося в нейронах супраоптического ядра гипоталамуса. При этом установлено, что гормональный эффект вазопрессина осуществляется посредством аденилциклазной системы. При снижении молярной концентрации плазмы крови секреция вазопрессина прекращается и развивается водный диурез, при гидратации и повышении молярной концентрации плазмы крови секреция вазопрессина возрастает и вода задерживается в организме.
Этанол и гормоны
Обнаружено также, что этанол приводит к существенному снижению лютеинизирующего гормона (ЛГ) в сыворотке крови [17]. Это позволяет предположить, что этанол снижает уровень ЛГ в сыворотке крови путем уменьшения выброса люлиберина из гипоталамуса. В настоящее время привлекательной представляется концепция, что снижение алкоголем уровня ЛГ опосредуется эндогенными опиатами, энкефалинами, эндорфинами. Согласно имеющимся данным, эндогенные опиаты принимают участие в функционировании обратной связи, поддерживающей продукцию ЛГ, поскольку было установлено, что налоксон, например, устраняет ингибирующее тестостерона на продукцию ЛГ. Таким образом, предполагается, что выделившиеся под влиянием алкоголя эндогенные опиаты усиливают ингибирование секреции ЛГ.
Введение алкоголя приводит к повышению активности печеночной тестостерон А-редуктазы. Это повышение активности фермента способствует усиленному метаболическому клиренсу тестостерона. Установлено также, что продукция тестостерона при этом снижается, следствием чего является уменьшение его концентрации в плазме крови. При этом обнаружен более высокий уровень периферического превращения тестостерона в эстрадиол при циррозе печени.
Очевидно, что ускорение превращения тестостерона вэстрадиол связано с возникновением портального шунта при циррозе печени, который повышает доставку тестостерона к периферическим тканям, способным осуществлять взаимопревращение стероидов. Существует аргументированное мнение, что этанол обладает выраженной способностью модифицировать деятельность гормональной системы организма.
Этанол и железы внутренней секреции
Нет практически ни одной эндокринной железы, функция которой не изменялась бы при развитии алкоголизма. Уровни воздействия этанола на эндокринные комплексы чрезвычайно разнообразны; это и влияние на секрецию рилизинг-факторов, изменение гормонпродуцирующей деятельности клеток гипофиза, поражени босинтетических систем клеток периферических эндокринных желез, количественные и качественные изменения метаболизма гормонов в печени, а также нарушение комплексообразования гормонов со специфическими рецепторами и с транспортными белками.
Естественно, что такое полигландулярное воздействие на эндокринную систему и широкий спектр поражения этанолом механизмов действия гормонов создает специфическую картину алкогольных эндокринопатий, многочисленность и взаимодействие которых часто не позволяет установить первичные и биологически более значимые эндокринные расстройства, которые могут носить этиопатогенетический характер для синдромологии алкоголизма.
К числу характерных гормональных нарушений, возникающих при хроническом употреблении этанола у мужчин, в частности, относятся, наряду с симптомами гипогонадизма, импотенция, бесплодие, феминизация и ряд других изменений.
Помимо центрального действия на системы, регулирующие и осуществляющие синтез гнадотропинов, токсический эффект этанола в отношении половых стероидов реализуется через непосредственное воздействие на стероидогенез. Показано, по крайней мере, несколько возможных механизмов ингибирования этанолом или ацетальгидом синтеза андрогенов в тестикулах.
Во-первых, алкоголь или его метаболиты могут угнетать непосреднно биосинтез тестостерона, снижая активность ферментов, участвующих в этом процессе. Во-вторых, окисление этанола и его метаболитов в тестикулах может вызывать увеличение отношения НАД.Н/НАД в клетках семенников. И наконец, этанол и его метаболиты могут взаимодействовать с гормональными рецепторами как опосредованно, так и независимо влиять на синтез цАМФ в тестикулах
Этанол существенно подавляет активность алкогольдегидрогеназы, увеличивает образование ацетальдегида, который не успевает окисляться в ацетат, и, накапливаясь в организме, определяет многие токсические эффекты алкоголя, приводящие к существенным изменениям метаболизма различных органов и тканей
Известно, что в норме цитозольный фермент алкогольдегидрогеназы (АДГ) превращает ацетальдегид в эндогенный этанол, содержание которого в крови невелико, но относительно постоянно. У больных алкоголизмом активность этого фермента в крови повышена как в периоды употребления, так и в период ремиссии. Вместе с тем при повышенной активности АДГ катализируемая ею реакция смещается в сторону образования ацетальдегида из этанола, что способствует его накоплению в организме.
В результате происходит запуск каскада биохимических реакций, приводящих к образованию и накоплению в тканях веществ, обладающих психотропным действием, способствующих формированию алкогольного абстинентного синдрома (ААС) и патологического влечения к алкоголю (ПВА). Исследования последних лет показали, что в качестве ингибитора активности АДГ является эмитин, который в терапевтических дозах (≈ 0,01 г) снижает активность АДГ в сыворотке крови и ослабляет ПВА.
Этанол и сердечно-сосудистая система
Изучение особенностей поражения миокарда у пожилых больных, страдающих алкоголизмом (АЛГ), показало, что при высоком уровне толерантности к этанолу поражение миокарда происходит по типу алкогольной кардиомиопатии, которой сопутствуют атеросклеротические поражения сосудов сердца и аорты. При относительно невысоком уровне толерантности у больных АЛГ пожилого возраста развитие патологии миокарда идет по атеросклеротическому типу. Наличие так называемых «светлых промежутков» при запойных формах АЛГ в определенной степени тормозит развитие токсически обусловленных патологических изменений в миокарде и печени.
Определение артериального давления (АД) в течение суток у мужчин в возрасте 36 лет, регулярно принимающих этанол более 80 г/сутки, показало, что фаза наркотического действия этанола характеризуется нормализацией АД, в то время как при снижении уровня алкоголя в организме до фоновых значений наблюдается артериальная гипертензия. Отказ от потребления алкоголя на третьи сутки нормализовал суточный профиль АД без антигипертензивной терапии .
Результаты эпидемиологических исследований умеренного потребления алкоголя при заболеваниях сосудов показали, что прием этанола в дозе 12—24 г/сутки ведет к снижению заболеваемости и смертности от ишемической болезни сердца (ИБС). В то же время злоупотребление алкоголем, наоборот, ведет к росту патологии как коронарных, так и периферических сосудов. Однако необходим взвешенный подход к рекламации умеренного потребления этанола для профилактики ИБС .
Литература
Баженова А. Ф., БаженовЮ. И., Крайнова Е. Б. Влияние этанола на потребление кислорода различными органами и тканями в раннем онтогенезе белых крыс // Физиология организмов в нормальном и экстремальном состояниях: Сб. ст. Томск, 2001.
Баженова А. Ф., Виноградова Е. В., Инокова Н. Н. Влияние алкоголя на по- требление кислорода тканями белых крыс // Физиологические механизмы природных адаптаций: Сб. ст. Иваново, 1999. Ю. И. Баженов, А. Ф. Баженова, Я. Ю. Волкова Влияние этанола нафизиологические функции организма
БаженовЮ. И., Катаева Л. Н., Краснова Т. А. Влияние алкогольной инток- сикации взрослых белых крыс на эритропоэз их потомства на ранних этапах постна- тального онтогенеза // Эколого-физиологические проблемы адаптации: Материалы X Международного симпозиума. М., 2001.
БуровЮ. В., Ведерникова Н. Н. Нейрохимия и фармакология алкоголизма. М., 1985.
Жихарева А. И., Абубакирова О. Ю. Механизм повреждающего действия алкоголя на печень // Физиология организмов в нормальном и экстремальном состоя- ниях: Сб. ст. Томск, 2001.
Жиров И. В., Огурцов П. П., Шелепин А. А. Изменение суточного профиля артериального давления под влиянием систематического потребления алкоголя // Вестн. Рос. ун-та дружбы народов. Сер. Медицина. 2000. № 3. . Кершегольц Б. М. Этанол и его метаболизм в высших организмах. Якутск, 1990.