CN Nguyễn Thị Huyền Ngân - Khoa Hóa sinh

Ethanol là một hợp chất hữu cơ, gồm 2 carbon nhỏ. Do kích thước nhỏ của nó và nhóm hydroxyl cồn hòa tan trong môi trường nước và lipid, ethanol tự do có thể chuyển từ chất dịch cơ thể vào các tế bào,vào ruột thông qua gan. Phần lớn rượu (đường uống) được chuyển hóa ở gan. Quá trình oxy hóa ethanol bao gồm ít nhất ba enzym khác nhau.

1. Con đường quan trọng nhất, chịu trách nhiệm cho phần lớn các quá trình chuyển hóa ethanol được khởi đầu bằng alcohol dehydrogenase, ADH.  ADH là một NAD + enzyme – requiring có nồng độ cao trong tế bào gan. Tế bào động vật (chủ yếu là các tế bào gan) chứa ADH cytosolic sẽ oxy hóa rượu thành acetaldehyt. Acetaldehyt sau đó đi vào ty thể, được oxy hóa thành acetat bởi một trong những dehydrogenase aldehyt (ALDH). ALDH cytosolic chỉ tham gia với nồng độ thấp vào quá trình oxy hóa acetaldehyt.

2. Con đường lớn thứ hai cho sự trao đổi chất ethanol là microsom ethanol. Hệ thống oxy hoá (MEOS) trong đó bao gồm các enzym cytochrom P450 CYP2E1 và đòi hỏi NADPH thay vì NAD + như ADH. Con đường MEOS được cảm ứng ở những người uống rượu mãn tính.

3. Con đường thứ ba liên quan đến một con đường không oxy hóa xúc tác bởi  acid béo ethyl ester (FAEE) synthetase. Con đường này hình thành acid béo este etyl, xảy ra chủ yếu ở gan và tuyến tụy.

Quá trình oxy hóa của ethanol cũng có thể xảy ra trong peroxisom thông qua hoạt động của catalase. Tuy nhiên, con đường này đòi hỏi sự hiện diện của H₂O₂.

Ethanol trao đổi chất và nghiện rượu

Những biến đổi trong tốc độ hấp thu, phân phối, và loại bỏ rượu góp phần đáng kể vào tình trạng lâm sàng với thời gian uống rượu kéo dài. Những biến đổi này được cho là do các yếu tố di truyền, môi trường, giới tính hoặc uống rượu mãn tính...

ADH và ALDH2 đóng một vai trò trung tâm trong quá trình chuyển hóa rượu. Các biến đổi trong gen mã hóa ADH và ALDH sản xuất những enzym khác nhau trong hoạt động. Biến đổi di truyền này được liên kết với một sự nhạy cảm  đặc biệt để phát triển chứng nghiện rượu và tổn thương mô liên quan đến rượu. Các enzym ADH chịu trách nhiệm về sự trao đổi chất của các chất khác nhau, bao gồm cả ethanol. Các hoạt động của các enzym là khác nhau giữa các cơ quan khác nhau.Sự trao đổi chất của các chất khác có ADH có thể bị ức chế, làm tổn thương mô do ethanol gây ra. Các gen khác nhau có liên quan mức độ khác nhau của hoạt động enzym. 

ADH và ALDH2 đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định nồng độ acetaldehyt máu cao và tiêu thụ ethanol, cũng dễ bị tổn thương ảnh hưởng đến nghiện rượu.  ADH và hoạt động isozym ALDH cũng ảnh hưởng đến tổn thương mô do rượu.

Sự gián đoạn trao đổi chất trong gan do chuyển hóa

Gan chuyển hóa ethanol (rượu) dẫn đến việc tạo ra một lượng lớn cytosolic và NADH ti thể dẫn đến sự gián đoạn trong quá trình trao đổi chất bình thường trong gan. Kết quả trao đổi chất ethanol cấp tính và mãn tính trong tổng hợp mới glycogen suy giảm dẫn đến hạ đường huyết mức độ nặng. Mức NADH cytosolic cao, dẫn đến hướng của pyruvat thành lactat, cũng như không có khả năng chuyển đổi thành pyruvat lactat làm gia tăng nồng độ tân tạo glycogen trong gan bình thường. Ngoài ra, sự trao đổi chất ethanol kéo dài dẫn đến làm giảm oxy hóa acid béo và chuyển cacbon thành chất béo, làm tăng thêm chất béo trung tính và gia tăng VLDL xâm nhập  vào gan và cuối cùng là tổn thương gan. Điều này góp phần vào sự gia tăng tổn thương gan bằng cách tăng cường độ của các phản ứng oxy hóa (ROS) trong ti thể, dẫn đến gia tăng nồng độ NADH ti thể. Các ROS xảy ra ở ti thể sẽ khởi động  con đường apoptosis( chết theo chương trình) của tế bào gan và  ty lạp thể.

Vì sự trao đổi chất ethanol bởi ADH và ALDH xảy ra chủ yếu trong gan, bất kỳ tác dụng phụ mô tả ở trên có liên quan đến sự trao đổi chất ethanol bởi các enzym này, , chủ yếu là ảnh hưởng đến cơ quan đó. Ngược lại, CYP2E1 được tìm thấy ở nhiều mô ngoài gan, bao gồm cả não, tim, phổi, bạch cầu trung tính và đại thực bào. 

Tiêu thụ ethanol mãn tính và chuyển hóa rượu cũng ảnh hưởng tiêu cực đến một số con đường trao đổi chất khác, gây rối loạn chuyển hóa thường thấy ở người nghiện rượu. Những rối loạn này bao gồm hội chứng gan nhiễm mỡ như NAFLD và NASH, tăng lipid máu, nhiễm acid lactic, nhiễm ceton acid, và tăng acid uric máu. Giai đoạn đầu của tổn thương gan sau uống rượu mãn tính là sự xuất hiện của gan nhiễm mỡ, tiếp theo là viêm, quá trình apoptosis( chết theo chương trình), xơ hóa, và cuối cùng là xơ gan.

Uống rượu mãn tính cũng đã được chứng minh làm tăng đáng kể nguy cơ phát triển ung thư khoang miệng và thực quản cũng như đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển của ung thư gan. Như đã nêu ở trên sự trao đổi chất của kết quả sản xuất ethanol làm tăng sản xuất acetaldehyt và ROS. Acetaldehyt được biết là tác nhân thúc đẩy phát triển bệnh ung thư. 

Nguồn: Dịch từ Themedical biochemistry page.org/ethanol-metabolism.php