Alküülimine

A Alküülimine "Alküülrühm" viitab alküülrühma üleviimisele ühest molekulist teise. Alküülimisel on mutageenne ja kantserogeenne toime, kuna sageli alküülivad ained ründavad ja muudavad DNA-d ja RNA-d. Nn alküülivaid aineid kasutatakse meditsiinis ühelt poolt rakkude kasvu pärssimiseks tsütostaatikumidena ja teiselt poolt vallandavad need vähi või põhjustavad järglastel geneetilist kahjustust.

Mis on alküülimine?

Teatud keemilistel ainetel on alküülimist põhjustava toime tõttu mutageenne ja kantserogeenne toime. Alküülimise ajal viiakse alküülrühmad üle. Metüleerimine on alküülimise erijuhtum. Metüülrühm kuulub samuti alküleenrühma. Kuid metüleerimised toimuvad kehas alati füsioloogilistes tingimustes, samas kui rohkem kui ühe süsinikuaatomiga alküülrühmad on tavaliselt põhjustatud eksogeensetest ainetest.

Epigeneetiliste muutuste eest vastutab DNA metüleerimine. Organismis toimuvad ka paljud muud metüülimisreaktsioonid. Selle protsessi käigus viiakse metüülrühmad spetsiifilistesse funktsionaalsetesse rühmadesse nagu hüdroksüül-, amino- või sulfhüdrüülrühmad.

Etüül-, propüül- või veelgi kõrgema ahelaga alküülrühmade üleviimisel on geneetiline materjal eriti kahjustatud. Mida rohkem alküülrühmi DNA-ga seondub, seda sagedamini DNA ahelad purunevad. Lisaks võivad erinevad kiud olla omavahel ühendatud. Lõppude lõpuks põhjustavad kõrgema ahelaga alküülimised alati muutusi nukleiinhappemolekulides. Nukleiinhapete muutuste tagajärjel pärsitakse muu hulgas rakkude kasvu.

Funktsioon ja ülesanne

Alküülide kasvu pidurdava toime tõttu on vähivastases võitluses võimalikke rakendusi. Ehkki alküülivad ühendid on kantserogeensed, võivad need peatada ka olemasolevate vähirakkude takistamatu kasvu. DNA hävitamisega katkestatakse rakutsükli niinimetatud kontrollpunktides prolifereeruvate rakkude (jagunevate rakkude) kasv. Rakk sureb aeglaselt. See kehtib nii vähirakkude kui ka rakkude kohta, millel on füsioloogilistes tingimustes tugev kasv, nagu näiteks immuunrakud, limaskesta rakud, juuksejuure rakud ja sugurakud.

Igas rakus on muutused DNA-s, kuid rakkude vohamisel on selle mõju ja intensiivsus kõige suurem. Seetõttu on kõige enam mõjutatud rakud, mis jagunevad eriti kiiresti. See on aluseks tsütostaatiliste ainete selektiivsele toimele vähirakkudele. Sellepärast kasutatakse vähiravis keemiaravi kontekstis paljusid alküülivaid tsütostaatikume.

Nende ainete pikaajalisel kasutamisel suureneb nende kahjulikkus, kuna vähemal määral muundatakse aeglasemalt kasvavaid rakke geneetiliselt. Metüleerimise erijuhul metüleeritakse ka DNA suures osas. Geneetilisi muutusi siiski pole. Alusjärjestus säilib. Metüülrühmad on seotud ainult tsütidiiniga. DNA metüleeritud alad on passiivsed, nii et geneetilist koodi ei saa siin enam lugeda. See põhjustab DNA epigeneetilisi muutusi. Nii modifitseeritakse DNA, säilitades geneetilise koodi.

Epigeneetiliste muutuste tõttu muutub keha ka fenotüübi modifikatsioonide kujul. Just need protsessid vastutavad keskkonna mõju eest iseloomulike omaduste kujunemisele ja väljendumisele, mida genotüüp ei määra täielikult. Üksikute rakkude diferentseerimine erinevateks elunditeks ja kudedeks on seotud ka epigeneetiliste muutustega. Diferentseerumist põhjustab geenide erinev aktiivsus erinevat tüüpi rakutüüpides.

Haigused ja tervisehäired

Keemiaravi alus põhineb alküülivate ainete tsütostaatilisel toimel. Kuid samal ajal on keemiaravi ravimite tugevad kõrvaltoimed tingitud ka nende alküülivast toimest. Need toimeained arendavad vähktõve ravitoimet tänu nende kasvu pidurdavale mõjule rakkudele. Vähirakud kasvavad kõige kiiremini. Seetõttu on nad kõige rohkem mõjutatud.

Kuid immuunrakkude, limaskestade rakkude või sugurakkude kasvu on samuti kahjustatud. Selle tagajärjel on teadaolevad keemiaravi kõrvaltoimed, mis väljenduvad vastuvõtlikkuses nakkuste, iivelduse, oksendamise, aneemia, juuste väljalangemise, kuivade limaskestade ja muude ebameeldivate sümptomite suhtes.

Keemiaravi jaoks on olulised tsütostatikumid lämmastiku-sinepiühendite, alküülsulfonaatide, nitrosouureade ja mitmesuguste muude ainete rühmade derivaadid. Neil kõigil on ühist alküüliv toime DNA-le, mis selle käigus hävib. Vähiravis võib kasutada kõiki toimeaineid, kuid neil on vastavad ebameeldivad kõrvaltoimed. Kui terve inimene puutub nende ainetega kokku, suureneb nende vähiriski oht.

Nende ainete lühiajaline toime seisneb rakkude jagunemise ja rakkude surma peatamises. Aeglaselt kasvavate rakkude järk-järgulised muutused DNA-s võivad pikas perspektiivis viia nende muundamiseni vähirakkudeks.

Keemilistel ühenditel alküülimisel tööstuses ja toiduainetööstuses on ka kantserogeenne ja mutageenne toime. Nende hulka kuuluvad keemiatööstuses kasutatav dimetüülsulfaat ning toiduainetööstuses kasutatavad külmad desinfektsioonivahendid - dimetüülvesinikkarbonaat ja dietüülvesinikkarbonaat.

Keha enda metülatsioonid võivad samuti põhjustada haigusi, kui need on valed. Geeni aktiivsuse suurenemine või vähenemine põhineb DNA metüleerimisel. Kuid kui metüleerimine on puudulik, arenevad haigused. Vale geeni aktiveerimine võib põhjustada näiteks kasvajaid. See kehtib siis, kui raku jagunemist reguleeriv geen on passiivne. Tavaliselt inaktiivsete geenide aktiveerimine võib aga viia rakkude degeneratsioonini. Erinevates kasvajates leiti erinevaid tervislikke kudesid võrreldes erinevate metüülimismustritega. Pole tähtis, kas metüülimisaste on liiga tugev või liiga nõrk.