5.1.2. Взаимодействие токсикантов с белками

Основными функциями белков являются: транспортная, структурная, энзиматическая. Токсический эффект может развиваться при нарушении каждой из этих функций. Особое значение имеет ингибиторное действие токсикантов на энзимы.

Угнетение активности энзимов происходит различными путями, за­висящими от строения токсиканта. Возможны:

• денатурация (изменение конформации) белковой части фермента;

• блокада активных центров ферментов;

• конкуренция с коэнзимом (его связывание, истощение запасов);

• взаимодействие с аллостерическим центром;

• взаимодействие с субстратом;

• связывание активаторов ферментативной активности.

К числу веществ, денатурирующих белки, относятся крепкие щелочи, кислоты, окислители, ионы тяжелых металлов. В основе денатурации ле­жит нарушение внутрибелковых связей, стабилизирующих вторичную, третичную, четвертичную структуру апофермента. Наиболее часто токси­канты взаимодействуют с СООН-, NH-, ОН-, SH-группами белков. Многочисленные токсиканты, взаимодействующие с SH-группами, на­зываются тиоловыми ядами (мышьяк, ртуть, люизит).

Целый ряд высокотоксичных соединений, структурно напоминая суб­страт, способны взаимодействовать с активными «центрами» энзимов, угнетая их активность. К таким веществам относятся ингибиторы холи-нэстеразы (ФОС, карбаматы и т. д.), ингибиторы аконитазы (метаболиты фтор-, хлоруксусной кислоты). Многие токсиканты, взаимодействуя с простетической группой энзимов, блокируют их активность. Таким спо­собом, например, сульфиды и цианиды ингибируют цитохромоксидазу, ряд других энзимов, простетической группой которых являются желе­зосодержащие порфириновые структуры.

Примерами токсикантов, взаимодействующих с субстратами с образо­ванием продуктов, ингибирующих активность энзимов, являются гидра­зин (взаимодействие с пиридоксалем, образование пиридоксальгидразо-нов, ингибиторов пиридоксалькиназы), мышьяковистая кислота (взаимо­действует с фосфоглицероальдегидом — продукт ингибирует гликолиз).

Известно, что целый ряд ферментов «работает» лишь в присутствии ак­тиваторов. К числу последних часто относятся ионы металлов: Mg, Мп, Со, Zn, Си, Са и т. д. Удаление указанных ионов из среды сопровождается существенным снижением активности ферментов. Представителями ве­шеств, реализующих токсическое действие по этому механизму, являются хелатирующие агенты. Наиболее токсичные представители — производ­ные гидроксиизохинолина и дитиокарбаматы. Дитиокарбаматы связывают ион Си, активизирующий важнейший энзим метаболизма спиртов — аль­дегид дегидрогеназу. Некоторые производные дитиокарбаматов, образую­щие комплексы с Мп, Со, используются в качестве фунгицидов.

Поскольку подавляющее большинство процессов, протекающих в ор­ганизме, имеет ферментативную природу, угнетение активности фермен­тов — наиболее частая причина развития интоксикаций, имеющих самые разнообразные проявления.