Toxic action of benfuracarb via oxidative bioactivation process by cytochrome

This study was conducted to understand the role of oxidative enzyme cytochrome $P_{450}$ in the bioactivation of benfuracarb and to know metabolites of benfuracarb by cytochrome $P_{450}$. The bimolecular imhibition rate constant $(k_i)$ of benfuracarb on acetylcholinesterase (AChE) was as low as $1.1{\times}10^3\;M^{-1}\;min^{-1}$, suggesting that benfuracarb should be activated for its toxic action. The potency of benfuracarb on AChE in the oxidase system (cytochrome $P_{450}$ + NADPH) in vitro was 10-fold higher than that of control (cytochrome $P_{450}$). Such a similar result was also found in the oxidase + PBO system. In vivo the $I_{50}$ of benfuracarb was 22.7mg $kg^{-1}$, but pie-treatment of piperonyl butoxide (PBO) reduced the $I_{50}$ by >100mg $kg^{-1}$. This result suggests that cytochrome $P_{450}$ was involved in the activation of benfuracarb. Using microsomal oxidase system, metabolites of benfuracarb were elucidated. Fifty-eight percent of benfuracarb was converted to carbofuran, a major toxic metabolite, in the oxidase system, while only less than two percent of benfuracarb was converted to carbofuran in the oxidase + PBO system. These results also suggest that cytochrome $P_{450}$ was involved in the activation of benfuracarb. Overall results indicate that cytochrome $P_{450}$ could be involved in the bioactivation of benfuracarb to carbofuran.

Procarbamate계 살충제 benfuracarb의 산화적 활성화 과정을 통한 독성발현

Procarbamate계 살충제인 benfuracarb의 산화효소계에 의한 활성화 과정과 이 과정을 통하여 생성되는 독성 대사물의 전환 정도를 확인하고자 수행되었다. Acetylcholinesterase(AChE) 에 대한 henfuracarb의 이 분자속도저해상수$(k_i)$가 $1.1\times10^3\;M^{-1}\;min^{-1}$로 매우 낮은 저해력을 보인 바, 이 약제가 체내에서 독성을 발현하기 위해서는 활성화 과정이 필수적임을 가정할 수 있었다. Benfuracarb의 활성화 과정에 관여하는 cytochrome $P_{450}$의 역할을 in vitro 에서 관찰하기 위하여 AChE/MFO coupling system을 사용하였다. AChE/MFO coupling system에서 AChE에 대한 저해력은 NADPH가 처리된 oxidase system이 NADPH 가 결핍된 대조구에 비하여 약 10배정도 증가하였으며, oxidase+PBO system 에서는 약간의 저해력 감소 경향이 관찰되었다. 생쥐에 henfuracarb을 처리한 후 brain AChE 활성을 조사해 본 결과 henfuracarb만 처리한 benfuracarb 처리구에서의 $I_{50}$은 22.7mg $kg^{-1}$이었으며, PBO를 전처리 한 후 henfuracarb을 처리한 benfuracarb+PBO 처리구에서는 $I_{50}$이 >100mg $kg^{-1}$으로 저해정도가 급격히 경감되어 benfuracarb의 활성화 과정에 cytochrome $P_{450}$이 관련되어 있음을 확인할 수 있었다. Microsomal oxidase system 을 이용하여 henfuracarb이 독성 대사물인 carbofuran으로 전환되는 정도를 관찰하였다. Oxidase system 에서는 처리된 benfuracarb의 58.0%가 carbofuran으로 전환되었지만, oxidase+PBO system에서 1.7%만 생성되어 benfuracarb의 활성화과정에 산화효소인 cytochrome $P_{450}$의 역할이 중요함을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통하여 benfuracarb의 독성 발현에 관여하는 주된 독성 대사물은 carbofuran이며, 이 활성화 과정 에 cytochrome $P_{450}$이 중요한 역할을 하는 것으로 확인되었다.