алкилиране

А алкилиране означава прехвърляне на алкилова група от една молекула в друга. Алкилирането има мутагенен и канцерогенен ефект, тъй като ДНК и РНК често се атакуват и променят от алкилиращи агенти. Така наречените алкилиращи агенти се използват в медицината от една страна, за да инхибират растежа на клетките като цитостатици, а от друга страна те предизвикват рак или водят до генетично увреждане на потомството.

Какво е алкилирането?

Някои химически вещества развиват мутагенни и канцерогенни ефекти поради способността им да причиняват алкилиране. По време на алкилирането се прехвърлят алкилови групи. Метилирането е специален случай на алкилиране. Метиловата група също принадлежи към алкиленовата група. Въпреки това метилиранията винаги се провеждат в организма при физиологични условия, докато алкиловите групи с повече от един въглероден атом обикновено се причиняват от екзогенни вещества.

ДНК метилирането е отговорно за епигенетичните промени. Много други реакции на метилиране също протичат в организма. В процеса метиловите групи се прехвърлят в определени функционални групи като хидроксилни, амино или сулфхидрилни групи.

Когато се прехвърлят етилови, пропилови или дори алкилови групи с по-висока верига, генетичният материал е особено нарушен. Колкото повече алкилови групи, които се свързват с ДНК, толкова по-често нишките на ДНК се разрушават. Освен това различни нишки също могат да бъдат свързани помежду си. В крайна сметка алкилирането с по-висока верига винаги води до промени в молекулите на нуклеиновата киселина. В резултат на промените на нуклеиновата киселина, наред с други неща, растежът на клетките се инхибира.

Функция и задача

Поради инхибиращия растежа ефект на алкилациите, има възможни приложения в борбата с рака. Въпреки че алкилиращите съединения са канцерогенни, те също могат да спрат безпрепятствения растеж на съществуващите ракови клетки. Разрушавайки ДНК, растежът на пролифериращите клетки (делящи се клетки) се прекъсва в така наречените контролни точки на клетъчния цикъл. Клетката бавно умира. Това се отнася както за раковите клетки, така и за клетките, които са обект на силен растеж при физиологични условия, като имунни клетки, клетки на лигавицата, коренови клетки на косата и зародишни клетки.

Във всяка клетка има промени в ДНК, но ефектът и интензивността са най-големи при пролифериращите клетки. Следователно клетките, които се разделят особено бързо, са най-засегнати. Това е в основата на селективния ефект на цитостатиците върху раковите клетки. Ето защо много алкилиращи цитостатици се използват в раковата терапия като част от химиотерапията.

При продължителна употреба на тези вещества тяхната вредност се увеличава, тъй като в по-малка степен по-бавно растящите клетки се генетично модифицират. В специалния случай на метилиране, ДНК също се метилира в голяма степен. Генетична промяна обаче няма. Основната последователност се запазва. Метиловите групи се свързват само с цитидина. Метилираните области на ДНК са неактивни, така че генетичният код вече не може да бъде прочетен тук. Това води до епигенетични промени в ДНК. Така ДНК се модифицира, при което генетичният код се запазва.

Поради епигенетичните промени тялото се променя и под формата на модификации на фенотипа. Именно тези процеси са отговорни за влиянието на средата върху развитието и изразяването на характерни свойства, които не се определят напълно от генотипа. Разграничаването на отделните клетки в различни органи и тъкани също има връзка с епигенетичните промени. Диференциацията се причинява от различната активност на гените в различните типове клетки.

Болести и неразположения

Основата на химиотерапията се основава на цитостатичния ефект на алкилиращите вещества. В същото време обаче силните странични ефекти на химиотерапевтичните средства се дължат и на алкилиращия им ефект. Тези активни съставки развиват терапевтичния си ефект срещу рака поради влиянието им върху клетките. Раковите клетки растат най-бързо. Ето защо те са най-силно повлияни.

Имунните клетки, клетките на лигавицата или зародишните клетки също са нарушени в растежа си. В резултат на това известните странични ефекти от химиотерапията се проявяват в податливост към инфекция, гадене, повръщане, анемия, косопад, суха лигавица и други неприятни симптоми.

Важни цитостатични средства за химиотерапия са производни на азотните горчични съединения, алкилсулфонати, нитрозореи и различни други групи вещества. Всичко, което те имат общо, е алкилиращ ефект върху ДНК, която се разрушава в процеса. Всички активни съставки могат да се използват за лечение на рак, но имат съответните неприятни странични ефекти. Ако здравият човек влезе в контакт с тези вещества, рискът им от развитие на рак се увеличава.

Краткотрайният ефект на тези вещества е да спрат деленето на клетките и клетките да умират. Постепенните промени в ДНК в бавно растящите клетки също могат да доведат до превръщането им в ракови клетки в дългосрочен план.

Алкилиращите химически съединения в промишлеността и хранително-вкусовата промишленост също имат канцерогенни и мутагенни ефекти. Те включват диметил сулфат в химическата промишленост и студените дезинфектанти диметил бикарбонат и диетил бикарбонат в хранителната промишленост.

Самите метилирания на организма също могат да доведат до заболявания, ако са неправилни. Повишената или намалена генна активност се основава на метилирането на ДНК. Когато обаче метилирането е дефектно, се развиват заболявания. Неправилното генно активиране може например да доведе до тумори. Това е вярно, когато регулаторен ген за клетъчно делене е неактивен. Въпреки това, активирането на гени, които обикновено трябва да бъдат неактивни, може да доведе до дегенерация на клетките. При различни тумори бяха открити различни модели на метилиране в сравнение със съответните здрави тъкани. Няма значение дали степента на метилиране е твърде силна или твърде слаба.