Nonoxidative ethanol metabolism in humans—from biomarkers to bioactive lipids

Abstract

Ethanol is a widely used psychoactive drug whose chronic abuse is associated with organ dysfunction and disease. Although the prevalent metabolic fate of ethanol in the human body is oxidation a smaller fraction undergoes nonoxidative metabolism yielding ethyl glucuronide, ethyl sulfate, phosphatidylethanol and fatty acid ethyl esters. Nonoxidative ethanol metabolites persist in tissues and body fluids for much longer than ethanol itself and represent biomarkers for the assessment of ethanol intake in clinical and forensic settings. Of note, the nonoxidative reaction of ethanol with phospholipids and fatty acids yields bioactive compounds that affect cellular signaling pathways and organelle function and may contribute to ethanol toxicity. Thus, despite low quantitative contributions of nonoxidative pathways to overall ethanol metabolism the resultant ethanol metabolites have important biological implications. In this review we summarize the current knowledge about the enzymatic formation of nonoxidative ethanol metabolites in humans and discuss the implications of nonoxidative ethanol metabolites as biomarkers of ethanol intake and mediators of ethanol toxicity. © 2016 IUBMB Life, 68(12):916–923, 2016

Colorectal Cancer and Alcohol Consumption—Populations to Molecules

“…Of ethanol’s metabolites, acetaldehyde is widely considered to be the most potent in colorectal carcinogenesis through its interactions with various cellular and biochemical processes [ 10 , 12 , 51 , 53 , 54 , 55 ]. Non-oxidative metabolism, although occurring at lower rates, has a range of physiological influence that can be quite profound due to the wide variety of metabolites produced [ 11 , 56 ]. This variety is derived from the ability of ethanol to “insert” itself into the structures of significant biochemical molecules [ 56 ].…”

“…Non-oxidative metabolism, although occurring at lower rates, has a range of physiological influence that can be quite profound due to the wide variety of metabolites produced [ 11 , 56 ]. This variety is derived from the ability of ethanol to “insert” itself into the structures of significant biochemical molecules [ 56 ]. For example, ethanol can undergo an enzymatic esterification with fatty acids (FA) to produce fatty acid ethyl esters (FAEE) via FAEE synthase (FAEES) [ 56 ].…”

Phospholipase D: its role in metabolism processes and disease development

“…В результате под действием PLD в присутствии этанола в организме человека образуется фосфатидилэтанол (PEth). Было показано, что PLD1 и PLD2 катализируют трансфосфатидилирование in vitro [31], однако, к настоящему моменту не решён вопрос о вкладе каждой из этих изоформ в образование PEth in vivo [68]. Разработке методики определения содержания PEth в крови для установления факта злоупотребления алкоголем посвящено много исследований [68,69].…”

“…Было показано, что PLD1 и PLD2 катализируют трансфосфатидилирование in vitro [31], однако, к настоящему моменту не решён вопрос о вкладе каждой из этих изоформ в образование PEth in vivo [68]. Разработке методики определения содержания PEth в крови для установления факта злоупотребления алкоголем посвящено много исследований [68,69]. В отличие от таких традиционных непрямых биомаркеров злоупотребления алкоголем, как g-глутамилтрансфераза (ГГТ), карбогидратдефицитный трансферрин (CDT), средний корпускулярный объём эритроцитов (СКОЭ, MCV), на образование PEth не оказывают влияние патологические процессы, происходящие в организме человека и не связанные с употреблением алкоголя [70].…”

“…В разрушении PEth участвуют фосфолипаза А 2 , фосфолипаза С и фосфогидролаза [68]. Однако в эритроцитах замедлен процесс деградации PEth из-за предполагаемого отсутствия фосфолипазы С [80].…”