Токсикация или отравление - это преобразование химического соединения в более токсичную форму в живых организмах или в таких субстратах, как почва или вода. Превращение может быть вызвано ферментативным метаболизмом в организмах, а также биотическими химическими реакциями. Хотя исходное лекарство обычно менее активно, как исходное лекарство, так и его метаболит могут быть химически активными и вызывать токсичность, что приводит к мутагенезу, тератогенезу и канцерогенезу. Различные классы ферментов, такие как P450-монооксигеназы, эпоксидгидролаза или ацетилтрансферазы, могут катализировать процесс в клетке, в основном в печени.
Исходные нетоксичные химические вещества обычно называют протоксинами. Хотя отравление обычно нежелательно, в некоторых случаях оно требуется для in vivo превращения пролекарства в метаболит с желаемой фармакологической или токсикологической активностью. Кодеин представляет собой пример пролекарства, метаболизирующегося в организме до активных соединений морфина и кодеин-6-глюкуронида.
Фаза I метаболизма лекарств - это пути биоактивации, которые катализируются ферментами CYP450, производят токсичные метаболиты и, таким образом, вызывают возможность повредить клетки. Необычный уровень активности ферментов CYP450 может приводить к изменениям в метаболизме лекарств и превращать лекарства в их более токсичные формы. Среди ферментов фазы I CYP450 подсемейства CYP2D6 и CYP3A ответственны за гепатотоксичность при метаболизме лекарств с рядом различных препаратов, включая флуклоксацилин, триолеандомицин и троглитазон. Гепатотоксичность указывает на токсичность препарата для печени.
Парацетамол (ацетаминофен, APAP) превращается в гепатотоксический метаболит NAPQI через систему оксидазы цитохрома P450, в основном подсемейством CYP2E1. Восстановленный в печени глутатион (GSH) быстро детоксифицирует этот сформированный NAPQI, если APAP принимается на должном уровне. В случае передозировки накопления GSH будет недостаточно для детоксикации NAPQI, что приведет к острому повреждению печени.
Оксидоредуктазы - это ферменты, которые катализируют реакции, которые включают перенос электронов. Метанол сам по себе токсичен из-за его свойств угнетения центральной нервной системы, но он может быть преобразован в формальдегид с помощью алкогольдегидрогеназы, а затем преобразован в муравьиную кислоту с помощью альдегиддегидрогеназы, что значительно больше токсичен. Муравьиная кислота и формальдегид могут вызывать тяжелый ацидоз, повреждение зрительного нерва и другие опасные для жизни осложнения.
Этилен гликоль (обычный антифриз) может быть преобразован в токсичную гликолевую кислоту, глиоксиловую кислоту и щавелевую кислоту с помощью альдегиддегидрогеназы, лактатдегидрогеназы (ЛДГ) и гликолатоксидазы в организмах млекопитающих. Накопление конечного продукта механизма этиленгликоля, оксалата кальция, может вызвать нарушение работы почек и привести к более серьезным последствиям.
Другие примеры отравления посредством ферментативного метаболизма включают:
Повышение токсичности также может быть вызвано абиотическим химические реакции. Неживые элементы влияют на абиотические химические реакции. Антропогенные следовые соединения (ATC) потенциально токсичны для организмов в водной системе.
Загрязнение питьевой воды мышьяком может быть химически токсичным. Поглощение и метаболизм мышьяка может привести к повреждению организма. Когда органический мышьяк превращается в более токсичный неорганический мышьяк, он вызывает канцерогенез, цитотоксичность (токсичность для клеток) и генотоксичность (вызывает мутации в генах).