Пиенето силно излага хората на риск за много неблагоприятни последици за здравето, включително алкохолизъм, увреждане на черния дроб и различни видове рак. Но някои хора изглежда са изложени на по-голям риск от други за развитие на тези проблеми. Защо някои хора пият повече от други? И защо някои хора, които пият, развиват проблеми, докато други не?

Изследванията показват, че употребата на алкохол и свързаните с алкохола проблеми се влияят от индивидуалните промени в метаболизма на алкохола или от начина, по който алкохолът се разгражда и елиминира от организма. Алкохолният метаболизъм се контролира от генетични фактори, като вариации в ензимите, които разграждат алкохола; и фактори на околната среда, като например количеството алкохол, което човек консумира, и цялостното му хранене. Разликите в алкохолния метаболизъм могат да изложат на някои хора по-голям риск от проблеми с алкохола, докато други могат да бъдат поне донякъде защитени от вредните ефекти на алкохола.

Това предупреждение за алкохол описва основния процес, свързан с разграждането на алкохола, включително как токсичните странични продукти от метаболизма на алкохола могат да доведат до проблеми като алкохолно чернодробно заболяване, рак и панкреатит. Това предупреждение също описва популации, които могат да бъдат изложени на особен риск от проблеми, произтичащи от метаболизма на алкохола, както и хора, които могат да бъдат генетично „защитени“ от тези неблагоприятни ефекти.

ХИМИЧНАТА РАЗБАВКА НА АЛКОХОЛА

Алкохолът се метаболизира от няколко процеса или пътища. Най-често срещаният от тези пътища включва два ензима - алкохол дехидрогеназа (ADH) и алдехид дехидрогеназа (ALDH). Тези ензими спомагат за разграждането на алкохолната молекула, което прави възможно нейното елиминиране от тялото. Първо, ADH метаболизира алкохола до ацеталдехид, силно токсично вещество и известен канцероген (1). След това, във втора стъпка, ацеталдехидът се метаболизира допълнително до друг, по-малко активен страничен продукт, наречен ацетат (1), който след това се разделя на вода и въглероден диоксид за лесно елиминиране (2).

Ензимите цитохром P450 2E1 (CYP2E1) и каталазата също разграждат алкохола до ацеталдехид. Въпреки това, CYP2E1 е активен само след като човек е консумирал големи количества алкохол и каталазата метаболизира само малка част от алкохола в тялото (1). Малки количества алкохол също се отстраняват чрез взаимодействие с мастни киселини, за да образуват съединения, наречени етилови естери на мастни киселини (FAEE). Доказано е, че тези съединения допринасят за увреждане на черния дроб и панкреаса (3).

Химическото разграждане на алкохола

Химичното наименование на алкохола е етанол (CH3CH2OH). Тялото обработва и елиминира етанола в отделни стъпки. Химикалите, наречени ензими, помагат да се раздели молекулата на етанола до други съединения (или метаболити), които могат да бъдат обработени по-лесно от организма. Някои от тези междинни метаболити могат да имат вредно въздействие върху организма.

По-голямата част от етанола в тялото се разгражда в черния дроб от ензим, наречен алкохол дехидрогеназа (ADH), който трансформира етанола в токсично съединение, наречено ацеталдехид (CH3CHO), известен канцероген. Въпреки това, ацеталдехидът обикновено е краткотраен; бързо се разгражда до по-малко токсично съединение, наречено ацетат (CH3COO -) от друг ензим, наречен алдехиддехидрогеназа (ALDH). След това ацетатът се разгражда до въглероден диоксид и вода, главно в тъкани, различни от черния дроб.

Ацеталдехид: токсичен страничен продукт—Голяма част от изследванията върху метаболизма на алкохола са фокусирани върху междинен страничен продукт, който се появява в началото на процеса на разграждане - ацеталдехид. Въпреки че ацеталдехидът е краткотраен, обикновено съществува в тялото само за кратко време, преди да бъде допълнително разграден до ацетат, той има потенциал да причини значителни щети. Това е особено очевидно в черния дроб, където се извършва основната част от метаболизма на алкохола (4). Някои алкохолни метаболизми се срещат и в други тъкани, включително панкреаса (3) и мозъка, причинявайки увреждане на клетките и тъканите (1). Освен това малки количества алкохол се метаболизират до ацеталдехид в стомашно-чревния тракт, излагайки тези тъкани на вредните ефекти на ацеталдехида (5).

В допълнение към токсичните му ефекти, някои изследователи смятат, че ацеталдехидът може да е отговорен за някои от поведенческите и физиологичните ефекти, приписвани преди това на алкохола (6). Например, когато ацеталдехид се прилага на лабораторни животни, това води до некоординация, влошаване на паметта и сънливост, ефекти, често свързани с алкохола (7).

От друга страна, други изследователи съобщават, че концентрациите на ацеталдехид в мозъка не са достатъчно високи, за да предизвикат тези ефекти (7). Това е така, защото мозъкът има уникална бариера от клетки (кръвно-мозъчната бариера), които помагат да се предпази от токсични продукти, циркулиращи в кръвния поток. Възможно е обаче ацеталдехидът да се произвежда в самия мозък, когато алкохолът се метаболизира от ензимите каталаза (8,9) и CYP2E1 (10).

ГЕНЕТИКАТА ЗАД МЕТАБОЛИЗЪМ

Независимо от това колко човек консумира, тялото може да метаболизира само определено количество алкохол на всеки час (2). Това количество варира в широки граници сред индивидите и зависи от редица фактори, включително размера на черния дроб (1) и телесната маса.

Освен това изследванията показват, че различните хора носят различни вариации на ензимите ADH и ALDH. Тези различни версии могат да бъдат проследени до вариации в един и същ ген. Някои от тези ензимни варианти работят повече или по-малко ефективно от други; това означава, че някои хора могат да разградят алкохола до ацеталдехид или ацеталдехид до ацетат по-бързо от други. Бързият ензим ADH или бавният ензим ALDH могат да доведат до натрупване на токсичен ацеталдехид в тялото, създавайки опасни и неприятни ефекти, които също могат да повлияят на риска на индивида за различни проблеми, свързани с алкохола - като например развитие на алкохолизъм.

Доказано е, че видът на ADH и ALDH, които човек носи, влияе върху това колко той или тя пие, което от своя страна влияе върху неговия риск от развитие на алкохолизъм (11). Например, високите нива на ацеталдехид правят пиенето неприятно, което води до зачервяване на лицето, гадене и ускорен сърдечен ритъм. Този отговор „зачервяване“ може да възникне дори когато се консумират само умерени количества алкохол. Следователно, хората, които носят генни разновидности за бърз ADH или бавен ALDH, които забавят преработката на ацеталдехид в тялото, може да са склонни да пият по-малко и по този начин са донякъде „защитени“ от алкохолизъм (въпреки че, както е обсъдено по-късно, те може да са по-големи риск от други последици за здравето, когато пият).

Генетичните разлики в тези ензими могат да помогнат да се обясни защо някои етнически групи имат по-високи или по-ниски нива на проблеми, свързани с алкохола. Например една версия на ензима ADH, наречена ADH1B * 2, е често срещана при хора от китайски, японски и корейски произход, но рядка при хора от европейски и африкански произход (12). Друга версия на ензима ADH, наречена ADH1B * 3, се среща при 15 до 25 процента от афро-американците (13). Тези ензими предпазват от алкохолизъм (14), като метаболизират алкохола до ацеталдехид много ефективно, което води до повишени нива на ацеталдехид, което прави пиенето неприятно (15). От друга страна, скорошно проучване на Спенс и колеги (16) установи, че две вариации на ензима ALDH, ALDH1A1 * 2 и ALDH1A1 * 3, могат да бъдат свързани с алкохолизъм при афро-американците.

Въпреки че тези генетични фактори влияят върху моделите на пиене, факторите на околната среда също са важни за развитието на алкохолизъм и други последици за здравето, свързани с алкохола. Например, Higuchi и колеги (17) установяват, че тъй като консумацията на алкохол в Япония се е увеличила между 1979 и 1992 г., процентът на японските алкохолици, носещи защитната генна версия ADH1B * 2, се е увеличил от 2,5 на 13%. Освен това, въпреки факта, че повече индианци умират от причини, свързани с алкохола, отколкото всяка друга етническа група в Съединените щати, изследванията показват, че няма разлика в степента на алкохолен метаболизъм и ензимните модели между индианците и белите (18 ). Това предполага, че нивата на алкохолизъм и свързаните с алкохола проблеми се влияят от други фактори на околната среда и/или генетични фактори.

ЗДРАВНИ ПОСЛЕДСТВИЯ ОТ УПОТРЕБА НА АЛКОХОЛ

Алкохолен метаболизъм и рак—Консумацията на алкохол може да допринесе за риска от развитие на различни видове рак, включително рак на горните дихателни пътища, черния дроб, дебелото черво или ректума и гърдата (19). Това се случва по няколко начина, включително чрез токсичните ефекти на ацеталдехид (20).

Където се извършва метаболизмът на алкохола


Алкохолът се метаболизира в организма главно от черния дроб. Мозъкът, панкреасът и стомахът също метаболизират алкохола.

Много алкохолици не развиват рак, а някои хора, които пият само умерено, развиват рак, свързан с алкохола. Изследванията показват, че както някои гени могат да предпазват индивидите от алкохолизъм, генетиката може да определи и колко уязвима е личността към канцерогенните ефекти на алкохола (5).

По ирония на съдбата, самите гени, които предпазват някои хора от алкохолизъм, могат да увеличат тяхната уязвимост към рак, свързан с алкохола. Международната агенция за изследване на рака (21) твърди, че ацеталдехидът трябва да бъде класифициран като канцероген. Ацеталдехидът насърчава рака по няколко начина - например чрез намеса в копирането (т.е. репликация) на ДНК и чрез инхибиране на процес, чрез който тялото възстановява повредената ДНК (5). Проучванията показват, че хората, които са изложени на големи количества ацеталдехид, са изложени на по-голям риск от развитие на някои видове рак, като рак на устата и гърлото (5). Въпреки че тези индивиди често са по-малко склонни да консумират големи количества алкохол, Сейц и колеги (5) предполагат, че когато пият, рискът от развитие на някои видове рак е по-висок от пиещите, които са изложени на по-малко ацеталдехид по време на метаболизма на алкохола.

Ацеталдехидът не е единственият канцерогенен страничен продукт от метаболизма на алкохола. Когато алкохолът се метаболизира от CYP2E1, се получават силно реактивни, съдържащи кислород молекули - или реактивни кислородни видове (ROS). ROS може да увреди протеини и ДНК или да взаимодейства с други вещества, за да създаде канцерогенни съединения (22).

Разстройство на феталния алкохолен спектър (FASD) -Бременните жени, които пият силно, са изложени на още по-голям риск от проблеми. Лошото хранене може да накара майката да метаболизира алкохола по-бавно, излагайки плода на високи нива на алкохол за по-дълги периоди от време (23). Повишеното излагане на алкохол също може да попречи на плода да получи необходимото хранене през плацентата (24). При плъхове е доказано, че недохранването на майката допринася за бавния растеж на плода, една от характеристиките на FASD, спектър от вродени дефекти, свързани с пиенето по време на бременност (23). Тези открития показват, че управлението на храненето при бременни жени, които пият, може да помогне за намаляване на тежестта на FASD (25).

Алкохолно чернодробно заболяване—Като главен орган, отговорен за разграждането на алкохола, черният дроб е особено уязвим към ефектите на алкохолния метаболизъм. Повече от 90 процента от хората, които пият силно, развиват мастен черен дроб, вид чернодробно заболяване. И все пак само 20 процента ще продължат да развиват по-тежкото алкохолно чернодробно заболяване и чернодробната цироза (26).

Алкохолен панкреатит—Алкохолният метаболизъм също се проявява в панкреаса, излагайки този орган на високи нива на токсични странични продукти като ацеталдехид и FAEE (3). И все пак по-малко от 10 процента от употребяващите тежък алкохол развиват алкохолен панкреатит - заболяване, което необратимо унищожава панкреаса - което предполага, че само консумацията на алкохол не е достатъчна, за да причини болестта. Изследователите предполагат, че факторите на околната среда като тютюнопушенето и количеството и модела на пиене и хранителни навици, както и генетичните различия в начина на метаболизъм на алкохола, също допринасят за развитието на алкохолен панкреатит, въпреки че нито един от тези фактори не е окончателно свързан с болестта (27).

ТЕНДЕНЦИИ В ИЗСЛЕДВАНИЯТА

Изследователите изучават фактори, които влияят върху метаболизма на алкохола, като вариации в пола и етническата принадлежност на изследваните субекти, генетични вариации в метаболизиращите алкохола ензими и дори хранителните субекти, консумирани през този ден. Два метода, които помагат на изследователите да разберат по-добре как се метаболизира алкохолът, са методът на алкохолна скоба, при който алкохолът се дава интравенозно, и използването на специално отгледани клетки.

Методът с алкохолна скоба. Скоростта, с която хората абсорбират, разпространяват и метаболизират алкохола, варира до три или четири пъти между отделните индивиди (1,2). Алкохолната скоба е метод за прилагане на алкохол интравенозно на субекти, което позволява на изследователите да заобикалят вариациите в абсорбцията на алкохол. Тази техника позволява на изследователите да прилагат точни дози алкохол, за да постигнат точна концентрация на алкохол в дъха (мярка за това колко алкохол има в тялото) (3,4). Действителната доза алкохол се изчислява за всеки индивид въз основа на неговия специфичен процент на елиминиране на алкохол, като се контролират фактори като пол и телесна маса. Това позволява на изследователите да сравняват скоростта на елиминиране на алкохола или метаболизма, без да усложнява фактори. Например, използвайки метода на алкохолна скоба, изследователите успяха да установят, че доброволците от мъжки пол елиминират алкохола със значително по-бързи темпове, отколкото жените доброволци (5-8). Методът с алкохолна скоба също помага на изследователите да изучават генетиката на алкохолния метаболизъм, включително разликите в начина, по който доброволците, които носят различни версии на гените ADH и ALDH, метаболизират алкохола (9).

Култивирани клетки. Клетките, които се отглеждат в лаборатория (т.е. култивирани клетки) са важен инструмент за изучаване на това как алкохолът уврежда черния дроб на молекулярно ниво. Култивираните клетки могат да помогнат за изясняване на процесите, свързани с метаболизма на алкохола, които увреждат клетките, като позволяват на изследователите да изследват отделни метаболитни пътища; за контрол на излагането на клетките на алкохол и неговите странични продукти; и да работи с еднакви или клонирани клетки (10). Освен това, тъй като големи количества клетки могат да бъдат клонирани, изследователите могат да повтарят експерименти много пъти, за да потвърдят констатациите.

ПРЕПРАТКИ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изследователите продължават да разследват причините, поради които някои хора пият повече от други и защо някои развиват сериозни здравословни проблеми поради пиенето си. Вариациите в начина, по който тялото се разгражда и елиминира алкохола, може да са ключът към обяснението на тези разлики. Нова информация ще помогне на изследователите при разработването на лечения, базирани на метаболизъм, и ще даде на специалистите по лечение по-добри инструменти за определяне на това кой е изложен на риск от развитие на проблеми, свързани с алкохола.

ПРЕПРАТКИ

Ресурси

Изходният материал за този алкохолен сигнал първоначално се появява в специална поредица от две части на Alcohol Research & Health, която разглежда темата за метаболизма на алкохола.

Алкохолни изследвания и здраве, бр. 29, № 4, 2006: Този брой описва метаболитните пътища на алкохола, техните генетични вариации и ефектите на някои странични продукти, като ацеталдехид, върху редица органи и тъкани.

Алкохолни изследвания и здраве, бр. 30, № 1, 2007. Този брой изследва как разликите в метаболизма могат да доведат до повишен или намален риск сред индивидите и етническите групи за проблеми, свързани с алкохола, като алкохолна зависимост, рак, фетални алкохолни ефекти и панкреатит.

Пълнотекстови статии от всеки брой на Alcohol Research & Health са достъпни на уебсайта на NIAAA на адрес www.niaaa.nih.gov

Всички материали, съдържащи се в Alcohol Alert, са публично достояние и могат да бъдат използвани или възпроизвеждани без разрешение от NIAAA. Позоваването на източника се оценява.
Копия от предупреждението за алкохол се предоставят безплатно от
Национален институт за разпространение на публикации за злоупотреба с алкохол и алкохолизъм
П.О. Box 10686, Rockville, MD 20849–0686.


Версия за печат