Seit der Entdeckung von D20 (Schwerwasser) und seiner Verwendung als Moderator in Kernreaktoren wurden seine biologischen Wirkungen umfassend, wenn auch selten gründlich untersucht. Dieser Artikel beschreibt diese Auswirkungen auf ganze Tiere, tierische Zellen und Mikroorganismen., Es werden sowohl „Lösungsmittelisotopeneffekte“, die auf die besonderen Eigenschaften von D20 als Lösungsmittel zurückzuführen sind, als auch „Deuterisotopeneffekte“ (STERBEN) berücksichtigt, die sich ergeben, wenn D H in vielen biologischen Molekülen ersetzt. Die geringe Toxizität von D20 gegenüber Säugetieren spiegelt sich in seiner weit verbreiteten Verwendung zur Messung von Wasserräumen bei Menschen und anderen Tieren wider. Höhere Konzentrationen (normalerweise >20% des Körpergewichts) können für Tiere und tierische Zellen toxisch sein. Auswirkungen auf das Nervensystem und die Leber sowie auf die Bildung verschiedener Blutzellen wurden festgestellt., Auf zellulärer Ebene kann D20 die Mitose und Membranfunktion beeinflussen. Protozoen halten bis zu 70% D20 stand. Algen und Bakterien können sich anpassen, um in 100% D2O zu wachsen, und können als Quellen für eine große Anzahl deuterierter Moleküle dienen. D2O erhöht die Wärmestabilität von Makromolekülen, kann jedoch die zelluläre Wärmestabilität verringern, möglicherweise als Folge der Hemmung der Chaperoninbildung. Hohe D2O-Konzentrationen können Salz – und Ethanol-induzierte Hypertonie bei Ratten reduzieren und Mäuse vor Gamma-Abbau schützen., Solche Konzentrationen werden auch in der Bor-Neutronenfangtherapie verwendet, um die Neutronenpenetration in an maligne Zellen gebundene Borverbindungen zu erhöhen. D2O ist für maligne toxischer als normale tierische Zellen, jedoch in Konzentrationen, die für eine regelmäßige therapeutische Anwendung zu hoch sind. D2O und deuterierte Arzneimittel werden häufig in Studien zum Metabolismus von Arzneimitteln und toxischen Substanzen bei Menschen und anderen Tieren verwendet. Die deuterierten Formen von Medikamenten haben oft andere Wirkungen als die protonierten Formen. Einige deuterierte Medikamente zeigen unterschiedliche Transportprozesse., Die meisten sind resistenter gegen metabolische Veränderungen, insbesondere solche Veränderungen, die durch Cytochrom P450-Systeme vermittelt werden. Deuteration kann auch den Weg des Arzneimittelstoffwechsels (metabolisches Umschalten) verändern. Veränderter Stoffwechsel kann zu erhöhter Wirkungsdauer und geringerer Toxizität führen. Es kann auch zu einer geringeren Aktivität führen, wenn das Arzneimittel normalerweise in vivo in die aktive Form geändert wird. Deuteration kann auch die Genotoxizität des Krebsmedikaments Tamoxifen und anderer Verbindungen senken., Deuteration erhöht die Wirksamkeit von langkettigen Fettsäuren und Fluor-D-Phenylalanin, indem sie deren Abbau durch Zielmikroorganismen verhindert. Einige deuterierte Antibiotika wurden hergestellt, und ihre antimikrobielle Aktivität wurde wenig verändert. Ihre Wirkung auf resistente Bakterien wurde nicht untersucht, aber es gibt keinen Grund zu der Annahme, dass sie gegen solche Bakterien wirksamer wären. Insektenresistenz gegen Insektizide ist sehr oft auf die Zerstörung von Insektiziden durch das Cytochrom P450-System zurückzuführen., Deuterierte Insektizide könnten gegen resistente Insekten wirksamer sein, aber diese potenziell wertvolle Möglichkeit wurde noch nicht untersucht.
Leave a Reply