Метаболизм этанола в организме человека

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

ВИТЕБСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра биологической химии

 

 

 

 

 

Тема реферата: « Метаболизм этанола в организме человека»

 

 

 

 

Подготовила: студентка 3 курса 18 группы

Фармацевтического факультета

Сергун Д. А.

      Проверила: Орлова Л.Г.

 

 

ВИТЕБСК, 2014

Содержание

Введение            2

1. Физические свойства, получение и применение этанола   4
2. Всасывание этанола         7
3. Метаболизм этанола         8
4. Действие этанола на организм человека      9
5. Влияние этанола на нервную систему      10

Заключение           13

Список литературы  14     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Этанол — вещество, сочетающее в себе свойства естественного метаболита организма человека (в малых концентрациях), токсичного ксенобиотика и алиментарного фактора, который способен существенно изменять эффективность лекарственной терапии.

 Алкогольные напитки  способны оказывать неблагоприятное  воздействие на метаболизм многих  лекарственных веществ в организме  человека. Даже однократное употребление  этилового спирта является прямым  противопоказанием к назначению  целого ряда лекарственных средств.

 Несмотря на то, что  применение этанола с лечебными  целями очень ограничено, социальная значимость его велика. История цивилизации отчасти представлена успехами врачевания, и в эпоху до появления эфира в качестве анестезирующего вещества этанол и морфин были основными анальгетическими средствами.

 В зависимости от  дозы, путей поступления в организм, индивидуальных наследственных  характеристик организма, а также  толерантности организма к токсическим  дозам этанола, проявления различных  психофизиологических эффектов  и степень их выраженности  могут быть очень различны. На  ЦНС этанол действует подобно  ингаляционным анестезирующим веществам.

 Отравления этиловым  спиртом на протяжении длительного  периода занимают ведущее место  среди бытовых отравлений по  абсолютному числу летальных  исходов.

 Скорость опьянения  и его интенсивность различна  как у разных народов, так и  у мужчин и женщин (это обусловлено  тем, что изоферментный спектр  фермента алкогольдегидрогеназы (АДГ) генетически детерминирован — активность различных изоформ АДГ имеет четко выраженные различия у разных людей). А также зависит от массы тела, роста, количества выпитого алкоголя и вида напитка (наличие сахара или дубильных веществ, содержание углекислого газа, крепость напитка).

 

 

 

Физические свойства, получение и применение этанола

В обычных условиях этанол (С2Н5ОН) представляет собой бесцветную летучую жидкость с характерным запахом и жгучим вкусом. Этиловый спирт легче воды. Является хорошим растворителем других органических веществ. смешивается с бензолом, водой, глицерином, диэтиловым эфиром, ацетоном, метанолом, уксусной кислотой, хлороформом.

 Известный с давних  времён способ получения этанола  — спиртовое брожение органических  продуктов, содержащих углеводы (виноград, плоды и т. п.) под действием  ферментов дрожжей и бактерий. Аналогично выглядит переработка  крахмала, картофеля, риса, кукурузы. Источником получения топливного спирта является вырабатываемый из тростника сахар-сырец. Реакция эта довольно сложная, её схему можно выразить уравнением:

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2

 Раствор, получаемый в  результате брожения, содержит не  более 15 % этанола, так как в более  концентрированных растворах дрожжи  нежизнеспособны. Полученный таким  образом этанол нуждается в  очистке и концентрировании, обычно  путем дистилляции.

 Современная промышленная  технология получения этилового  спирта из пищевого сырья включает  следующие стадии:

1. Подготовка и измельчение крахмалистого сырья — зерна (прежде всего — ржи, пшеницы), картофеля, кукурузы и т. п.
2. Ферментация. На этой стадии происходит ферментативное расщепление крахмала до сбраживаемых сахаров. Для этих целей применяются рекомбинантные препараты альфа-амилазы, полученные биоинженерным путём — глюкамилаза, амилосубтилин.
3. Брожение. Благодаря сбраживанию дрожжами сахаров происходит накопление в браге спирта.
4. Брагоректификация. Осуществляется на разгонных колоннах.

 Производительность современного  спиртового завода около 30 000—100 000 литров спирта в сутки.

 В промышленных масштабах  этиловый спирт получают из  сырья, содержащего целлюлозу (древесина, солома), которую предварительно  гидролизуют. Образовавшуюся при  этом смесь пентоз и гексоз  подвергают спиртовому брожению. В странах Западной Европы  и Америки эта технология не  получила распространения, но в  СССР (ныне в России) существовала  развитая промышленность кормовых  гидролизных дрожжей и гидролизного  этанола.

 В промышленности, наряду  с первым способом, используют  гидратацию этилена. Гидратацию  можно вести по двум схемам:

1. Прямая гидратация при температуре 300 °C, давлении 7 МПа, в качестве катализатора применяют ортофосфорную кислоту, нанесённую на силикагель, активированный уголь или асбест:

CH2=CH2 + H2O → C2H5OH.

2. Гидратация через стадию промежуточного эфира серной кислоты, с последующим его гидролизом (при температуре 80—90 °С и давлении 3,5 МПа):

CH2=CH2 + H2SO4 → CH3-CH2-OSO2OH (этилсерная кислота).

CH3-CH2-OSO2OH + H2O → C2H5OH + H2SO4.

 Эта реакция осложняется образованием диэтилового эфира.

 Применение:

• Топливо
• Химическая промышленность
• Медицина
• Парфюмерия и косметика
• Пищевая промышленность

 Наибольший интерес  для медика представляют такие  сферы использования, как медицина  и пищевая промышленность.

 В медицине:

 • по своему действию  этиловый спирт можно отнести  к антисептикам;

 • как обеззараживающее  и подсушивающее средство, наружно;

 • подсушивающие и  дубящие свойства 96%-го этилового  спирта используются для обработки  операционного поля или в некоторых  методиках обработки рук хирурга;

 • растворитель для  лекарственных средств, для приготовления  настоек, экстрактов из растительного  сырья и др.;

 • консервант настоек  и экстрактов (минимальная концентрация 18 %);

 • пеногаситель при  подаче кислорода, искусственной вентиляции легких, при отеке легких в виде ингаляции 33 % раствора;

 • в согревающих  компрессах;

 • для физического  охлаждения при лихорадке (для растирания);

 • компонент общей  анестезии в ситуации дефицита  медикаментозных средств;

  • этанол является противоядием при отравлении некоторыми токсичными спиртами, такими как метанол и этиленгликоль. Его действие обусловлено тем, что фермент алкогольдегидрогеназа, при наличии нескольких субстратов (например, метанол и этанол) осуществляет лишь конкурентное окисление, благодаря чему после своевременного (почти немедленного, вслед за метанолом/этиленгликолем) приёма этанола уменьшается текущая концентрация токсичных метаболитов (для метанола — формальдегида и муравьиной кислоты, для этиленгликоля — щавелевой кислоты).

 Является универсальным  растворителем различных веществ  и основным компонентом духов, одеколонов, аэрозолей и т. п. Входит  в состав разнообразных средств, включая даже такие как: зубные  пасты, шампуни, средства для душа, и т. д.

 В пищевой промышленности, наряду с водой, является основным  компонентом спиртных напитков (водка, вино, джин, пиво и др.). Также в  небольших количествах содержится  в ряде напитков, получаемых брожением, но не причисляемых к алкогольным (кефир, квас, кумыс, безалкогольное  пиво и др.). Содержание этанола  в свежем кефире ничтожно (0,12 %), но в долго стоявшем, особенно  в тёплом месте, может достичь 1 %. В кумысе содержится 1—3 % этанола (в крепком до 4,5 %), в квасе —  от 0,5 до 1,2 %. Этанол является растворителем  для пищевых ароматизаторов. Может  быть использован как консервант для хлебобулочных изделий, а также в кондитерской промышленности.

 

 Всасывание этанола

 Следы этанола (EtOH, этиловый  спирт) можно обнаружить во фруктах. В алкогольных напитках этанол  присутствует в существенно более  высоких концентрациях. Содержание  этанола принято указывать в  объемных процентах. Нормы потребления  этанола и концентрацию в крови  целесообразно давать в граммах (плотность этанола 0,79 кг/л). Например, в одной бутылке пива (0,5 л, 4% EtOH) содержится 20 мл = 16 г этанола, в одной бутылке вина (0,7 л, 12% EtOH) — 84 мл = 66 г этанола.

 После поступления  в организм этанол быстро всасывается  за счет диффузии; максимальная  концентрация в крови достигается  спустя 60-90 мин. Кроме того, скорость  всасывания зависит от самых  разных факторов. Так, пустой желудок, высокая температура напитка (например, грога), наличие сахара и углекислоты (например, в шампанском) стимулируют  всасывание этанола. Напротив, всасывание  этанола замедлено при обильной  трапезе. В организме этанол очень  быстро распределяется, поступая  преимущественно в мышцы и  мозг, существенно меньше в жировую  и костную ткани, т. е. в ткани  и органы, которые составляют  примерно 70% общей массы тела. При  быстром и полном всасывании  этанола, содержащегося в одной  бутылке пива (16 г), и массе тела 70 кг (этанол поступает в ткани  организма, масса которых составляет 70 г х 0,7= 49 кг) в крови создается  концентрации 16 г/49 кг = 0,33 промилле (7,2 мМ). Летальная концентрация составляет  примерно 3,5 промилле (76 мМ).

 Молекула этанола слабо  поляризована и поэтому легко  проникает через клеточные мембраны. Благодаря этому быстро достигается  равновесие между уровнями этанола  в крови и тканях. Эффект этанола  зависит, в частности, от дозы  на единицу веса. В спиртных  напитках содержатся примеси, в  том числе низкомолекулярные  спирты (например, метанол и бутанол), альдегиды, эфиры, гистамин, фенолы, танины, железо, свинец, кобальт, которые при употреблении больших доз спиртного могут способствовать патологическим процессам.

 Этанол всасывается  в небольших количествах через  слизистую рта и пищевода, в  умеренных - из желудка и толстой  кишки, но в основном - из проксимального отдела тонкой кишки. Скорость всасывания возрастает при ускоренной эвакуации из желудка, в отсутствие белков, жиров и углеводов, а также примесей, препятствующих всасыванию, при разведении этанола до умеренных концентраций (скорость всасывания максимальна при концентрации 20%), а также при употреблении газированных спиртных напитков (например, шампанского).

 В неизмененном виде  с выдыхаемым воздухом, мочой  и потом выделяется 2-10% этанола (тем  больше, чем выше концентрация  в крови), основная же часть  превращается в печени в ацетальдегид .

 

 Метаболизм  этанола

 В организме существуют  по меньшей мере два пути  метаболизма этанола, каждый со  своей константой Михаэлиса Km. Они  обеспечивают метаболизм примерно 10 г этанола в час.

 Первый путь, клинически  более значимый, осуществляется  в цитозоле ферментом алкоголь-дегидрогеназой. Km этого пути равна 2 ммоль/л. Этанол дегидрируется алкогольдегидрогеназой в этаналь (ацетальдегид), а затем альдегиддегидрогеназой переводится в ацетат. Уксусная кислота в реакции, катализируемой ацетат-КоА-лигазой (тиокиназой) в присутствии АТФ, превращается в ацетил-КоА (ацетил-СоА). Следует отметить, что весь процесс промежуточного метаболизма хорошо согласован. Наряду с цитоплазматической алкогольдегидрогеназой в метаболизме этанола принимают ограниченное участие каталаза и "индуцибельная" микросомальная алкогольоксидаза. Для обеих реакций необходим окисленный никотинамидадениндинуклеотид (НАД) в качестве кофактора. Именно повышенное соотношение восстановленного НАД (НАДН) к окисленному - НАДН/НАД - ответственно за многие из метаболических расстройств, вызываемых этанолом.

 Основным местом метаболической  трансформации этанола является  печень, в этом процессе может  также принимать участие эпителий  желудка.