mở đầu cho việc lắng đọng collagen. Tăng hoạt động tiêu hủy collagen là cơ chế chính của sự hồi phục xơ gan. Những sợi collagen (type I và III) bị thoái hóa và tiêu hủy bởi men MMP (men tiêu collagen) ở mô kẽ. Trong giai đoạn hồi phục, hoạt động của MMP tăng lên liên quan đến sự giảm hoạt động của TIMP-1 25.
Các hình thức gây tổn thương tế bào gan Ít nhất 6 hình thức gây tổn thương gan đã được nhận diện: 1. Thay đổi nội môi calci trong tế bào dẫn tới tách rời hoạt động của các sợi actin trên bề mặt tế bào gan, màng tế bào bị 4vỡ dẫn tới hiện tượng tiêu tế bào. Sự gãy vỡ sợi actin có thể xuất hiện ở gần các kênh (canaliculus), phần đặc biệt của tế bào gan đảm trách bài tiết mật. Mất quá trình tạo nhung mao và ngừng bơm vận chuyển như MRP3 (multidrug-resistance-associated protein-3) giúp ngăn ngừa bài tiết bilirubin và các phức hợp hữu cơ khác.
Nhiều phản ứng của tế bào gan kéo theo hệ cytochrome (CYP) P450 chứa hem, sản sinh phản ứng năng lượng cao dẫn tới gắn đồng hóa trị thuốc với enzym, tạo nên các phức hợp mới không có chức năng. Các phức hợp thuốc - enzym di trú lên bề mặt tế bào trong các bọc nhỏ tác động giống như kháng nguyên đích của tế bào T đến tấn công ly giải, kích thích nhiều dạng đáp ứng miễn dịch (tế bào T và các cytokin). Hoạt hóa con đường chết theo chương trình thông qua receptor tumor necrosis factor (TNF- α) hoặc Fas dẫn tới chết tế bào theo chương trình. Một số chất (thuốc) ức chế chức năng ty thể bằng tác động kép lên quá trình peroxy hóa (tác động sản sinh năng lượng bằng ức chế tổng hợp Nicotinamid adenin dinucleotid (NAD) và flavin adenin dinucleotid (FAD), gây giảm sản sinh Adenosin triphosphat (ATP) và các enzym trong chuỗi hô hấp tế bào.
Các acid béo tự do không được chuyển hóa và thiếu hô hấp yếm khí dẫn tới tích tụ lactat và các gốc tự do. Kiểu tổn thương này là đặc trưng của nhiều tác nhân khác nhau bao gồm cả các chất ức chế sao ngược nucleoside - gắn trực tiếp vào deoxyribonucleic acid (DNA) của ty thể như acid valproic, tetracyclin và aspirin 17. Gan và stress oxy hóa * Gốc tự do: Gốc tự do là những nguyên tử, nhóm nguyên tử, hay phân tử mà lớp ngoài cùng của chúng có các điện tử không cặp đôi, chúng có thể mang điện tích âm hoặc không mang điện 22. Quá trình sinh gốc tự do là một quá trình chuyển hóa bình thường của cơ thể 26.
Bình thường gốc tự do chỉ tồn tại trong cơ thể với nồng độ thấp và thực hiện một số chức năng sinh lý nhất định. Khi gốc tự do sinh ra quá mức là nguyên nhân sẽ lấn áp hệ thống phòng thủ nội tại của các chất chống oxy hóa trong cơ thể, tấn công tất cả các thành phần cấu tạo của tế bào, đặc biệt là màng phospholipid tế bào, protein và ADN 27. Đặc điểm của gốc tự do là có tính oxy hóa rất mạnh, có xu hướng lấy điện tử của phân tử bên cạnh ghép đôi với điện tử của gốc tự do. Phân tử bị n 12 mất điện tử lại trở thành gốc tự do mới và tác dụng cứ lan truyền, đây chính là nguyên nhân sinh ra chuỗi phản ứng gốc.
Trong đời sống tế bào bình thường, oxy là nhiên liệu chủ yếu cần thiết cho sự sống của tế bào và cũng là nguồn gốc chính sản sinh ra gốc tự do. Sự hình thành gốc tự do là từ chuyển hoá trong chuỗi hô hấp tế bào, thiếu máu tái phân bố trở lại, thực bào, trong quá trình viêm. ngoài ra còn từ môi trường như các yếu tố vật lý, yếu tố sinh vật, nhiễm độc, nhiễm hóa chất 26. Các dạng oxy hoạt động reactive oxygen species (ROS) là những gốc tự do, những ion hoạt động, phân tử có chứa nguyên tử oxy, có khả năng sinh ra gốc tự do hoặc được hoạt hóa bởi các gốc tự do 23.
Những dạng ROS quan trọng trong cơ thể sinh vật gồm: Anion superoxid (O-2.) được tạo thành từ chuỗi hô hấp tế bào hoặc từ một số phản ứng tự oxy hóa và trong quá trình bùng nổ hô hấp của hiện tượng thực bào 22. - Hydro peroxide (H2O2) có thể được hình thành sau phản ứng phân ly của O-2. hoặc do phản ứng khử hai điện tử của oxy. H2O2 có hoạt tính hóa học hạn chế là chất tan trong lipid và có thể xuyên qua các màng sinh học.
- Gốc hydroxyl (•OH) được hình thành từ phản ứng Fenton hoặc phản ứng Haber-Weiss xảy ra chậm 24. Khả năng phản ứng của gốc hydroxyl là rất lớn trong môi trường sinh học, có khả năng phản ứng với rất nhiều thành phần của tế bào. - Gốc alkoxyl (LO•) hoặc peroxyl (LOO•), có thể được tạo ra dưới tác động của một gốc tự do có chứa oxygen (O-2.) trên những chuỗi axit béo có nhiều nối đôi. n 13 - Oxy đơn bội (1O2) là một dạng oxy có năng lượng cao, hình thành khi O2 được cung cấp năng lượng, nó không phải là gốc tự do nhưng có khả năng oxy hóa cực mạnh, chỉ tồn tại trong nước và thời gian bán hủy là 2µs.
Oxy đơn bội được tạo thành ở hệ thống sinh học trong một số sắc tố như chlorophyll, retinal và flavin khi chúng được chiếu sáng với sự có mặt của oxy. Các gốc tự do và các dạng oxy hoạt động có khả năng tương tác với các phân tử sinh học gồm lipid, protein, axit nucleic và có thể gây tác hại đến tính chất sinh học của các phân tử trên 22. Hậu quả của quá trình này là bẻ gãy các liên kết, tạo ra gốc tự do mới để hình thành liên kết mới, chất mới qua phản ứng giữa các gốc. Tất cả các gốc tự do của oxy và dạng oxy hoạt động được gọi là các chất oxy hóa hoặc tác nhân gây stress oxy hóa.
* Chất chống oxy hóa Chất chống oxy hóa là một chất bất kỳ khi hiện diện ở nồng độ thấp hơn so với cơ chất oxy hóa cần bảo vệ có khả năng làm chậm hoặc ngăn cản một cách có ý nghĩa sự oxy hóa của cơ chất này 27. Những chất chống oxy hóa có thể có nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp. Các chất chống oxy hóa tổng hợp được dùng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm. Các chất chống oxy hóa tự nhiên như dược liệu chứa hợp chất phenol thường được khuyến khích hơn vì tính an toàn trong khi hiệu quả chống oxy hóa thì tương đương hoặc mạnh hơn so với chất chống oxy hóa tổng hợp 28.
Các chất chống oxy hóa có thể tác động theo 2 cách: làm chậm tốc độ oxy hóa và phá vỡ chuỗi oxy hóa. * Hệ thống chống oxy hóa ở gan Gan có nhiều enzym trong đó thành phần chống oxy hóa đóng vai trò quan trọng là các chất chống peroxy hóa, enzym SOD, chất phân hủy các gốc tự do, protein khóa ion kim loại, trong đó các chất chống peroxy hóa chiếm thành phần chủ yếu ở gan 26. n 14 Các chất chống peroxy hóa Peroxidase là một nhóm enzym xúc tác các phản ứng oxy hóa khử, thuộc lớp oxidoreductase. Phương trình phản ứng tổng quát của quá trình này: peroxidase AH2 + H2O2 ⎯⎯ ⎯ ⎯ ⎯→ A + 2H2O Vai trò và tính chất của peroxidase: peroxidase là những enzym chống oxy hóa quan trọng trong hệ thống sinh học.
Chúng có vai trò chính là giải độc tế bào bằng cách chuyển hóa H2O2 thành H2O. Ngoài ra, peroxidase còn có vai trò chống lại các tác nhân gây bệnh xâm nhiễm vào tế bào và mô và đáp ứng bảo vệ những tổn thương. GPx là enzym xúc tác phản ứng loại bỏ các peroxid hữu cơ và vô cơ: ROOR + 2GSH → GS-SG + ROH + H2O GSH: Là glutathion dạng khử, GS-SG: Là glutathion dạng oxy hóa, ROOR là peroxid, R là gốc hữu cơ hoặc có thể là H trong H2O2. Nồng độ của GPx phụ thuộc vào nồng độ H2O2, khi nồng độ H2O2 cao GPx bị ức chế.
Ngược lại, khi nồng độ H2O2 còn lại rất thấp thì GPx lại được hoạt hóa, xúc tác phản ứng phân hủy H2O2 22. Hệ thống glutathion peroxidase bao gồm: GPx, GR và G6PDH đây là hệ thống phòng thủ chống lại những tổn thương gây nên bởi quá trình oxy hóa. Enzym superoxyd dismutase (SOD): Superoxid dismutase là một enzym chống oxy hóa có chứa kim loại thuộc lớp oxidoreductase thực hiện chức năng xúc tác phản ứng chuyển hóa O-2. + 2H+ ⎯⎯⎯→ H2O2 + O2 SOD Nồng độ SOD càng cao thì nồng độ O 2• càng giảm đi.
SOD là một chất chống oxy hóa rất cơ bản, làm hạ thấp nồng độ O 2• chất khởi đầu cho phản ứng tạo sinh tất cả các dạng ROS khác 22. n 15 Phân hủy các gốc tự do khác Vitamin E (-tocopherol) là chất chống oxy hóa quan trọng ở các tổ chức màng. Mỗi phân tử vitamin E có khả năng loại bỏ hai gốc LOO theo phản ứng sau: 2LOO + Vitamin E (OH)2 → 2LOOH + Vitamin E (O2) Ngoài phản ứng trực tiếp với gốc tự do, vitamin E còn có khả năng loại oxy đơn bội theo phản ứng Vitamin E + 1O2 → O2 + vitamin E→ Vitamin E Protein khóa ion kim loại chuyển tiếp Ion sắt hay đồng ở trạng thái tự do dễ dàng xúc tác phản ứng sinh gốc tự do. Khi các ion này bị khóa dưới dạng phức sẽ mất khả năng xúc tác.
Trong cơ thể, nhiều protein có chức năng này như transferrin, ferritin, lactoferrin (khóa ion Fe2+), ceruloplasmin (khóa ion Cu2+). * Stress oxy hóa và các bệnh về gan Stress oxy hóa được định nghĩa là sự mất cân đối giữa các gốc tự do được tạo ra và quá trình loại bỏ bằng các chất phòng vệ chống oxy hóa. Ở điều kiện sinh lý, các gốc tự do chịu trách nhiệm biểu hiện các chức năng của tế bào gồm các đường dẫn truyền tín hiệu, chống lại sự xâm nhập của vi khuẩn và biểu hiện gen mã hóa cho các protein tham gia quá trình tăng trưởng hay sự chết của tế bào và giúp tăng cường cơ chế bảo vệ sinh học. Bình thường, cơ thể có thể loại bỏ gốc tự do ở mức độ nhất định vì vậy những gốc hoạt động này không nguy hiểm với cơ thể ở điều kiện sinh lý.
Tuy nhiên, với lượng lớn quá mức các gốc tự do sẽ gây hiện tượng stress oxy hóa, dẫn đến tổn thương oxy hóa mô và các cơ quan 27. Trong bệnh gan do rượu (alcoholic liver disease, ALD) có sự tham gia của stress oxy hóa do quá trình chuyển hóa rượu ở gan. Đầu tiên, rượu sẽ được chuyển hóa thành acetaldehyd dưới tác động của enzym dehydrogenase (ADH).