Биотрансформация химических соединений в легких состоит из двух фаз. Первую фазу связывают с цитохромом Р450, когда вовлекаются два фермента — железосодержащий цитохром Р450 и NADPH — зависимый от цитохром Р450-редуктазы. Редуктаза имеет генетический контроль, в то время как система Р450 очень обширна и содержит значительное число изоэнзимов и контролируется семейством генов. Вторая фаза биотрансформации связана с семейством глютатион S-трансферазы. Из всех компонентов табачного дыма лучше изучен процесс биотрансформации бензопирена. С проникновением в дыхательные пути химического соединения он метаболизируется системой Р450 до эпоксидного соединения и следующий этап конвертации до образования диол-эпоксида, который вновь метаболизируется при вторичном участии системы Р450, и конечный продукт связывается с ДНК. Все перечисленные соединения — эпоксид, дигидродиол и диол-эпоксид — относятся к группе канцерогенов. Эти соединения практически не метаболизируются глютатионом, возможно, этим можно объяснить их высокую канцерогенность, установленную в экспериментах на животных. Клетками-мишенями в нижних отделах дыхательных путей, которые обеспечивают эффект биотрансформации различных химических компонентов табачного дыма, являются клетки Клара (нецилиарные эпителиальные клетки, количество которых возрастает в терминальных отделах дыхательных путей). Клетки Клара богаты энзиматическими системами — эпоксидной гидролазой, ферментами второй фазы и высоким внутриклеточным содержанием глютатиона. Высокую ферментативную активность в процессе биотрансформации также демонстрируют альвеоциты второго типа, апикальная часть обонятельного эпителия и узелки Bowman, обеспечивая как первую, так и вторую фазу биотрансформации. Таким образом, следует говорить о трех уровнях биотрансформации: обонятельном, бронхиолярном и альвеолярном. Все три уровня отличаются спектром изоэнзимов и ферментативной активностью одной из двух фаз биотрансформации. Можно предполагать, что обонятельный эпителий играет существенную роль в процессе формирования привыкания к табакокурению. Канцерогенетическому влиянию больше предрасположены клетки Клара, так как на них оказывает выраженное депрессивное влияние табачный дым. Возможно, этим можно объяснить, что эта группа клеток преимущественно трансформируется в раковые. R. Richards (1991) исследовал внутриклеточное содержание глютатиона и показал, что он быстро истощается при экспозиции клеток с химическими элементами, входящими в состав табачного дыма. Этот процесс прогрессирует при нарушении связи клеток Клара с экстрацеллюлярным матриксом. Гипотетически можно предположить, что в условиях хронического воспалительного процесса дыхательных путей, когда значительно снижены механизмы защиты и репарации, клетки Клара существенно снижают свою способность биотрансформировать химические компоненты табачного дыма.
