Metabolismus alkoholu: An Update from the National Institute of Alcohol Abuse and Alcoholism

Metabolismus alkoholu: Metabolismus alkoholu: Aktuální informace Národního institutu pro zneužívání alkoholu a alkoholismus

Husté pití alkoholu vystavuje lidi riziku mnoha nepříznivých zdravotních následků, včetně alkoholismu, poškození jater a různých druhů rakoviny. Zdá se však, že u některých lidí je riziko vzniku těchto problémů vyšší než u jiných. Proč někteří lidé pijí více než jiní? A proč se u některých lidí, kteří pijí, problémy objeví, zatímco u jiných ne?

Výzkumy ukazují, že užívání alkoholu a problémy s ním spojené jsou ovlivněny individuálními rozdíly v metabolismu alkoholu, tedy ve způsobu, jakým se alkohol v těle rozkládá a vylučuje. Metabolismus alkoholu je řízen genetickými faktory, jako jsou odchylky v enzymech, které odbourávají alkohol, a faktory prostředí, jako je množství alkoholu, které jedinec konzumuje, a jeho celková výživa. Rozdíly v metabolismu alkoholu mohou některé lidi vystavit většímu riziku problémů s alkoholem, zatímco jiní mohou být před škodlivými účinky alkoholu alespoň do jisté míry chráněni.

Toto upozornění na alkohol od Národního institutu pro zneužívání alkoholu a alkoholismus popisuje základní procesy spojené s odbouráváním alkoholu, včetně toho, jak toxické vedlejší produkty metabolismu alkoholu mohou vést k problémům, jako je alkoholické onemocnění jater, rakovina a zánět slinivky břišní. V tomto upozornění jsou také popsány skupiny obyvatel, které mohou být obzvláště ohroženy problémy vyplývajícími z metabolismu alkoholu, a také lidé, kteří mohou být před těmito nepříznivými účinky geneticky „chráněni“.

CHEMICKÉ ROZKLADÁNÍ ALKOHOLU

Alkohol je metabolizován několika procesy nebo cestami. Nejběžnější z těchto cest zahrnuje dva enzymy – alkoholdehydrogenázu (ADH) a aldehyddehydrogenázu (ALDH). Tyto enzymy pomáhají rozložit molekulu alkoholu, což umožňuje jeho vyloučení z těla. ADH nejprve metabolizuje alkohol na acetaldehyd, vysoce toxickou látku a známý karcinogen (1). Ve druhém kroku je pak acetaldehyd dále metabolizován až na další, méně aktivní vedlejší produkt zvaný acetát (1), který je následně rozložen na vodu a oxid uhličitý pro snadné vyloučení (2).

Další enzymy –

Enymy cytochrom P450 2E1 (CYP2E1) a kataláza také rozkládají alkohol na acetaldehyd. CYP2E1 je však aktivní až po požití velkého množství alkoholu a kataláza metabolizuje pouze malou část alkoholu v těle (1). Malé množství alkoholu se také odstraňuje interakcí s mastnými kyselinami za vzniku sloučenin nazývaných ethylestery mastných kyselin (FAEE). Bylo prokázáno, že tyto sloučeniny přispívají k poškození jater a slinivky břišní (3).

Chemické rozdělení alkoholu

Chemický název alkoholu je etanol (CH3CH2OH). Tělo zpracovává a vylučuje etanol v samostatných krocích. Chemické látky zvané enzymy pomáhají rozkládat molekulu etanolu na jiné sloučeniny (neboli metabolity), které může tělo snadněji zpracovat. Některé z těchto meziproduktů mohou mít na organismus škodlivé účinky.

Většina etanolu v těle se rozkládá v játrech pomocí enzymu zvaného alkoholdehydrogenáza (ADH), který přeměňuje etanol na toxickou sloučeninu acetaldehyd (CH3CHO), známý karcinogen. Acetaldehyd je však obecně krátkodobý; je rychle rozložen na méně toxickou sloučeninu zvanou acetát (CH3COO-) jiným enzymem zvaným aldehyddehydrogenáza (ALDH). Acetát se pak rozkládá na oxid uhličitý a vodu, a to především v jiných tkáních než v játrech.

Acetaldehyd: toxický vedlejší produkt – velká část výzkumu metabolismu alkoholu se zaměřuje na meziprodukt, který vzniká na počátku procesu odbourávání – acetaldehyd. Ačkoli je acetaldehyd krátkodobý a obvykle se v těle vyskytuje jen krátkou dobu, než se dále rozloží na acetát, má potenciál způsobit značné škody. To se projevuje zejména v játrech, kde probíhá většina metabolismu alkoholu (4). K určitému metabolismu alkoholu dochází také v jiných tkáních, včetně slinivky břišní (3) a mozku, což způsobuje poškození buněk a tkání (1). Kromě toho je malé množství alkoholu metabolizováno na acetaldehyd v trávicím traktu, čímž jsou tyto tkáně vystaveny škodlivým účinkům acetaldehydu (5).

Někteří vědci se domnívají, že kromě toxických účinků může být acetaldehyd zodpovědný za některé behaviorální a fyziologické účinky, které byly dříve připisovány alkoholu (6). Například při podávání acetaldehydu laboratorním zvířatům dochází k nekoordinovanosti, poruchám paměti a ospalosti, což jsou účinky často spojované s alkoholem (7).

Na druhou stranu jiní vědci uvádějí, že koncentrace acetaldehydu v mozku nejsou dostatečně vysoké, aby tyto účinky vyvolaly (7). Je to proto, že mozek má jedinečnou buněčnou bariéru (hematoencefalickou bariéru), která jej pomáhá chránit před toxickými produkty cirkulujícími v krevním oběhu. Je však možné, že acetaldehyd může vznikat v samotném mozku, když je alkohol metabolizován enzymy katalázou (8,9) a CYP2E1 (10).

GENETIKA ZA METABOLISMEM

Nezávisle na tom, kolik člověk zkonzumuje, může tělo metabolizovat pouze určité množství alkoholu každou hodinu (2). Toto množství se mezi jednotlivci značně liší a závisí na řadě faktorů, včetně velikosti jater (1) a tělesné hmotnosti.

Výzkum navíc ukazuje, že různí lidé jsou nositeli různých variant enzymů ADH a ALDH. Tyto různé verze lze vysledovat na základě variací ve stejném genu. Některé z těchto variant enzymů pracují více nebo méně efektivně než jiné; to znamená, že někteří lidé mohou odbourávat alkohol na acetaldehyd nebo acetaldehyd na acetát rychleji než jiní. Rychlý enzym ADH nebo pomalý enzym ALDH může způsobit, že se v těle začne hromadit toxický acetaldehyd, což vytváří nebezpečné a nepříjemné účinky, které mohou také ovlivnit riziko různých problémů spojených s alkoholem – například vzniku alkoholismu.

Bylo prokázáno, že typ ADH a ALDH, který v sobě jedinec nese, ovlivňuje množství vypitého alkoholu, což následně ovlivňuje jeho riziko vzniku alkoholismu (11). Například vysoké hladiny acetaldehydu znepříjemňují pití, což má za následek zarudnutí obličeje, nevolnost a zrychlený srdeční tep. Tato „splachovací“ reakce se může objevit i při konzumaci jen mírného množství alkoholu. Proto lidé, kteří jsou nositeli genových odrůd pro rychlý ADH nebo pomalý ALDH, které zpožďují zpracování acetaldehydu v těle, mohou mít tendenci pít méně, a jsou tak do jisté míry „chráněni“ před alkoholismem (i když, jak bude uvedeno později, mohou být více ohroženi jinými zdravotními následky, když pijí).

Genetické rozdíly v těchto enzymech mohou pomoci vysvětlit, proč mají některé etnické skupiny vyšší nebo nižší výskyt problémů spojených s alkoholem. Například jedna verze enzymu ADH, nazývaná ADH1B*2, je běžná u lidí čínského, japonského a korejského původu, ale vzácná u lidí evropského a afrického původu (12). Jiná verze enzymu ADH, nazývaná ADH1B*3, se vyskytuje u 15 až 25 % Afroameričanů (13). Tyto enzymy chrání před alkoholismem (14) tím, že velmi účinně metabolizují alkohol na acetaldehyd, což vede ke zvýšené hladině acetaldehydu, která znepříjemňuje pití (15). Na druhou stranu nedávná studie Spenceho a jeho kolegů (16) zjistila, že dvě varianty enzymu ALDH, ALDH1A1*2 a ALDH1A1*3, mohou být spojeny s alkoholismem u Afroameričanů.

Ačkoli tyto genetické faktory ovlivňují způsob pití alkoholu, pro rozvoj alkoholismu a dalších zdravotních důsledků souvisejících s alkoholem jsou důležité také faktory prostředí. Například Higuchi a jeho kolegové (17) zjistili, že s nárůstem spotřeby alkoholu v Japonsku v letech 1979-1992 se procento japonských alkoholiků, kteří byli nositeli ochranné verze genu ADH1B*2, zvýšilo z 2,5 na 13 %. Navíc navzdory skutečnosti, že na příčiny související s alkoholem umírá více původních obyvatel Ameriky než kterékoli jiné etnické skupiny ve Spojených státech, výzkum ukazuje, že mezi původními obyvateli Ameriky a bělochy není žádný rozdíl v míře metabolismu alkoholu a enzymových vzorcích (18). To naznačuje, že míra alkoholismu a problémů souvisejících s alkoholem je ovlivněna jinými environmentálními a/nebo genetickými faktory.

Zdravotní následky užívání alkoholu

Metabolismus alkoholu a rakovina – konzumace alkoholu může přispívat k riziku vzniku různých druhů rakoviny, včetně rakoviny horních cest dýchacích, jater, tlustého střeva nebo konečníku a prsu (19). K tomu dochází několika způsoby, mimo jiné prostřednictvím toxických účinků acetaldehydu (20).

Kde probíhá metabolismus alkoholu

Alkohol je v těle metabolizován především v játrech. Alkohol metabolizuje také mozek, slinivka břišní a žaludek.

U mnoha silných pijáků se rakovina nevyvine a u některých lidí, kteří pijí jen mírně, se rakovina související s alkoholem vyvine. Výzkum naznačuje, že stejně jako mohou některé geny chránit jedince před alkoholismem, může genetika také určovat, jak je jedinec zranitelný vůči karcinogenním účinkům alkoholu (5).

Ironií osudu je, že právě geny, které některé lidi chrání před alkoholismem, mohou zvyšovat jejich zranitelnost vůči rakovině související s alkoholem. Mezinárodní agentura pro výzkum rakoviny (21) tvrdí, že acetaldehyd by měl být klasifikován jako karcinogen. Acetaldehyd podporuje rakovinu několika způsoby – například tím, že narušuje kopírování (tj. replikaci) DNA a inhibuje proces, kterým tělo opravuje poškozenou DNA (5). Studie prokázaly, že lidé, kteří jsou vystaveni velkému množství acetaldehydu, jsou více ohroženi vznikem některých druhů rakoviny, například rakoviny úst a krku (5). Ačkoli tito jedinci často méně často konzumují velké množství alkoholu, Seitz a jeho kolegové (5) naznačují, že pokud pijí, je u nich riziko vzniku některých druhů rakoviny vyšší než u pijáků, kteří jsou během metabolismu alkoholu vystaveni menšímu množství acetaldehydu.

Acetaldehyd není jediným karcinogenním vedlejším produktem metabolismu alkoholu. Při metabolismu alkoholu pomocí CYP2E1 vznikají vysoce reaktivní molekuly obsahující kyslík – neboli reaktivní formy kyslíku (ROS). ROS mohou poškozovat bílkoviny a DNA nebo interagovat s jinými látkami a vytvářet karcinogenní sloučeniny (22).

Porucha fetálního alkoholového spektra (FASD)- Těhotné ženy, které hodně pijí, jsou vystaveny ještě většímu riziku problémů. Špatná výživa může způsobit, že matka metabolizuje alkohol pomaleji, čímž je plod vystaven vysokým hladinám alkoholu po delší dobu (23). Zvýšená expozice alkoholu může také zabránit tomu, aby plod dostával potřebnou výživu přes placentu (24). U potkanů bylo prokázáno, že podvýživa matky přispívá k pomalému růstu plodu, což je jeden z rysů FASD, což je spektrum vrozených vad spojených s pitím alkoholu během těhotenství (23). Tato zjištění naznačují, že řízení výživy u těhotných žen, které pijí, může přispět ke snížení závažnosti FASD (25).

Alkoholické onemocnění jater – játra jako hlavní orgán odpovědný za odbourávání alkoholu jsou obzvláště zranitelná vůči účinkům metabolismu alkoholu. U více než 90 % lidí, kteří hodně pijí, dochází ke ztučnění jater, což je typ jaterního onemocnění. Pouze u 20 procent z nich se však vyvine závažnější alkoholické onemocnění jater a jaterní cirhóza (26).

Alkoholická pankreatitida-Alkoholický metabolismus probíhá také ve slinivce břišní a vystavuje tento orgán vysokým hladinám toxických vedlejších produktů, jako je acetaldehyd a FAEE (3). Přesto se u méně než 10 % těžkých konzumentů alkoholu vyvine alkoholická pankreatitida – onemocnění, které nevratně ničí slinivku břišní – což naznačuje, že samotná konzumace alkoholu ke vzniku tohoto onemocnění nestačí. Vědci spekulují, že ke vzniku alkoholické pankreatitidy přispívají také faktory prostředí, jako je kouření a množství a způsob pití alkoholu a stravovací návyky, a také genetické rozdíly ve způsobu metabolismu alkoholu, ačkoli žádný z těchto faktorů nebyl s tímto onemocněním definitivně spojen (27).

ZÁVĚR

Výzkumníci nadále zkoumají důvody, proč někteří lidé pijí více než jiní a proč se u některých z nich v důsledku pití alkoholu vyvinou závažné zdravotní problémy. Klíčem k vysvětlení těchto rozdílů mohou být rozdíly ve způsobu, jakým tělo odbourává a vylučuje alkohol. Nové informace pomohou vědcům při vývoji léčby založené na metabolismu a odborníkům na léčbu poskytnou lepší nástroje pro určení, kdo je ohrožen vznikem problémů spojených s alkoholem.