Spectral evidence for 2,2,3-trichloro-oxirane formation during microsomal trichloroethylene oxidation

Abstract

During aerobic incubation of trichloroethylene with rabbit liver microsomes and NADPH a difference absorption peak appears at 451–452 nm. Trichloroethylene does not form a ligand absorption spectrum with hepatic microsomes reduced by dithionite, or in anaerobic incubates in the presence of NADPH. Addition of trichloroethylene epoxide (2,2,3-trichloro-oxirane) to reduced suspensions of rabbit liver microsomes produces high difference absorption at 452 nm, the optical K _s being approximately 2 mM. Of all possible metabolites of trichloroethylene only trichloroethanol forms absorption in the vicinity of 480 nm, and the broad absorption band reveals relatively low absorption near 450 nm. Dichloroacetyl chloride is the main thermal rearrangement product of trichloroethylene epoxide, and also produces 452 nm absorption in reduced microsomes. However, the difference absorption is 5 times smaller than the absorption produced by the intermediate formed during incubation of trichloroethylene in metabolising liver microsomes. These observations include strong evidence for epoxide formation during microsomal oxidation of trichloroethylene. ¹⁴C-labelled trichloroethylene binds irreversibly to hepatic macromolecules in vivo and in vitro. Possible rearrangement pathways of 2,2,3-trichloro-oxirane and reactive intermediates are presented. Während der aeroben Inkubation von Trichloräthylen mit Lebermikrosomen von Kaninchen und NADPH erscheint eine Differenz-Absorption mit dem Maximum bei 451–452 nm. Trichloräthylen bildet kein Liganden-Absorptionsspektrum mit Dithionit-reduzierten Lebermikrosomen oder bei anaerober Inkubation in Gegenwart von NADPH. Die Zugabe von Trichloräthylen-Epoxid (2,2,3-Trichloroxiran) zu reduzierten Suspensionen von Lebermikrosomen von Kaninchen erzeugt eine hohe Differenzabsorption bei 452 nm; der optische K _s liegt ungefähr bei 2 mM. Von allen möglichen Metaboliten des Trichloräthylens erzeugt nur Trichloräthanol eine Absorption im Bereich von 480 nm, und die breite Absorptionsbande zeigt vergleichsweise geringe Absorption in der Nähe von 450 nm. Dichloracetylchlorid ist das hauptsächliche thermische Umlagerungsprodukt von Trichloräthylen-Epoxid und erzeugt ebenfalls eine Absorption bei 452 nm in reduzierten Mikrosomen. Die Differenzabsorption ist allerdings fünfmal kleiner als die während der Inkubation von Trichloräthylen in stoffwechselnden Lebermikrosomen durch gebildete Zwischenprodukte erzeugte Absorption. Die Befunde deuten stark auf die Bildung eines Epoxids bei der mikrosomalen Oxidation von Trichloräthylen hin. ¹⁴C-markiertes Trichloräthylen wird in vivo und in vitro irreversibel an Makromoleküle der Leber gebunden. Mögliche Umlagerungswege von 2,2,3-Trichloroxiran und reaktionsfähige Zwischenprodukte werden dargestellt.