酒類中的乙醇(酒精)令人陶醉,但如果飲用過多就會危害健康。從生物化學的角度來看,乙醇的代謝或多或少總有一些不良後果。
人體的乙醇代謝主要發生在肝髒中,所以飲酒容易造成肝髒損傷,如脂肪肝、肝炎、肝硬化等。此外,胃、胰腺、肺等多種組織都參與乙醇代謝。胃的代謝稱為“首過”代謝(FPM),可以使部分乙醇在進入血液循環之前即被清除。
人體中已經發現的乙醇代謝途徑共有四條,包括三條氧化途徑(OME)和一條非氧化途徑(NOME)。所有氧化途徑都是先将乙醇氧化成乙醛,然後再氧化成乙酸,活化成乙酰輔酶A,最後進入三羧酸循環氧化分解。非氧化途徑的主要終産物是脂肪酸乙酯(FAEEs),它會引起胰腺細胞壞死,導緻酒精性胰腺炎。
乙醇脫氫酶
三條氧化途徑的主要區别在于将乙醇氧化成乙醛所用的酶不同,之後乙醛生成乙酸的過程都是相同的。最主要的途徑就是用細胞質中的乙醇脫氫酶将乙醇氧化,稱為乙醇降解途徑II。其他兩種氧化途徑是内質網乙醇氧化系統(microsomal ethanoloxidizing system,MEOS),稱為乙醇降解途徑III;以及過氧化物酶體中的過氧化氫酶(乙醇降解途徑IV)。至于乙醇降解途徑I,是在微生物中發現的,人體沒有。
乙醇降解途徑II通過乙醇脫氫酶(ADH,EC 1.1.1.1)氧化乙醇。産生的乙醛進入線粒體,被線粒體乙醛脫氫酶(ALDH,EC 1.2.1.3)氧化為乙酸。因為肝髒線粒體基質中NADH/NAD+的比例很高,所以乙酸不能在肝髒線粒體中繼續氧化,需要離開肝細胞,被肝外組織的乙酰輔酶A合成酶(ACSS,EC 6.2.1.1)轉化為乙酰輔酶A,然後可以通過三羧酸循環氧化分解,産生水和二氧化碳。
這個途徑是相對比較安全的,主要的問題是需要消耗大量NAD,影響細胞氧化還原狀态,幹擾糖代謝,容易造成血液中乳酸、尿酸等代謝物濃度增加。因為尿酸升高是導緻痛風的直接原因,所以飲酒容易誘發痛風。
乙醇降解途徑II
如果上述途徑不能将攝入的乙醇快速清除,乙醇降解途徑III就會活躍起來。MEOS也稱為細胞色素P450 2E1(CYP2E1)。這其實是一套非特異的氧化系統,用于處理多種有毒化合物,也包括一些緻癌物。這套系統是可誘導的,長期攝入乙醇會導緻MEOS活性增加。所以長期嗜酒者乙醇代謝能力都會有所提高。
不過,這套系統的核心,細胞色素P450的催化過程中需要分子氧,所以會産生一系列自由基。這些自由基造成的氧化損傷是造成酒精性肝損傷的重要原因。
乙醇降解途徑IV中的過氧化氫酶在催化過程中也同樣會産生自由基,造成氧化損傷。不過乙醇造成肝損傷甚至肝癌的主要原因還是乙醛。國際癌症研究機構(IARC)已将乙醛列為一級緻癌物。乙醛化學性質活潑,能夠與多種蛋白質反應形成乙醛複合體,誘導氧化應激,還能産生自由基,破壞DNA等等,總之它十惡不赦就是了。
乙醛脫氫酶氧
既然如此,我們當然是希望乙醛剛剛産生就被乙醛脫氫酶氧化掉,生成基本無害的乙酸(醋的主要成分)。遺憾的是,大約40%的中國人這個基因有缺陷,酶活性很低。所以飲酒後産生的乙醛代謝緩慢,肝髒來不及處理的乙醛會随着血液進入全身各處。
乙醛有擴張血管的作用,面部毛細血管擴張就會導緻面紅耳赤的現象。所以,喝酒後立刻臉紅是一種遺傳疾病,這種人飲酒會導緻肝癌風險大大提高。對他們來說,酒是真正的穿腸毒藥。
有話要說...