KSENOBIOTIK: METABOLIZAM, PREHRAMBENI IZVORI, METABOLIZAM, POTAKNUTI ODGOVORI - BIOLOGIJA - 2026

U ksenobiotici stranih kemijskih tvari u ljudskom tijelu, uključujući i lijekova, prehrambenih aditiva, kontaminanata, kemijski karcinogeni i mnoge tvari koje ulaze u tijelo na različite načine iz okoline.

Riječ "ksenobiotik" potječe od grčke riječi "xenos" što znači stranac, a "bios" što znači život. Ti strani spojevi ili koji obično nisu dio kemijskih spojeva koji čine ljudsko tijelo mogu biti prirodnog ili sintetičkog podrijetla.

Metabolizam jetre ksenobiotičkih lijekova (Izvor: Drriad / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) putem Wikimedia Commonsa)

Većina se ksenobiotika metabolizira u tijelu kako bi se eliminirali, međutim, postoje i neki koji se ne mogu eliminirati ili čiji je proces eliminacije vrlo spor, pa se akumuliraju u tijelu i mogu prouzrokovati štetu ili toksičnost.

Poznato je više od 200 000 kemikalija iz okoliša koje su identificirane kao ksenobiotske tvari, a većina se njih može metabolizirati, tj. Transformirati kako bi se eliminirali. Te se transformacije događaju uglavnom u jetri. Međutim, neki se ksenobiotici mogu izlučiti ili eliminirati nepromijenjeni.

Nekoliko čimbenika može utjecati na metabolizam ksenobiotika. Uključuju dob, spol, određene genetske faktore i neke indukcije enzima uzrokovane određenim ksenobioticima.

Kada je ksenobiotik lijek, njegov metabolizam može uključivati ​​njegovo aktiviranje ili može smanjiti ili prekinuti njegovo djelovanje. Otrovnost nekih ksenobiotika može se provjeriti na nekoliko načina; na primjer, cijanid je vrlo toksičan u vrlo malim koncentracijama, jer blokira dišni lanac; drugi su citotoksični jer se kovalentno vežu na DNA, RNA ili proteine.

Neki ksenobiotici mogu potaknuti antigene reakcije, mogu biti kancerogeni ili čak potpuno bezopasni (netoksični).

Metabolizam ksenobiotika

Ljudi su stalno izloženi velikom broju različitih ksenobiotskih tvari. To uključuje lijekove, toksične agense, mutagene i karcinogene. Mnoge od tih tvari unose se u tijelo kada ih unosimo s hranom u prehrani.

Ksenobiotski spojevi mogu reagirati s unutarćelijskim makromolekulama poput DNA (ili izravno s staničnim strukturama) uzrokujući oštećenja i / ili ozljede. Kako bi suzbio ove štetne učinke, tijelo ima dva obrambena sustava: detoksikacijske enzime i antioksidacijske sustave.

Metabolizam ksenobiotika (Izvor: TimVickers / Public domain, via Wikimedia Commons)

Metabolizam ksenobiotika može se grupirati u dva procesa ili faze. Prva ima hidroksilaciju kao glavnu reakciju, a druga uključuje konjugaciju hidroksiliranih produkata. Ovi se procesi odvijaju uglavnom u jetri, iako se neke početne reakcije mogu pojaviti u epitelnoj barijeri kože i u drugim tkivima, poput pluća.

Faza hidroksilacije katalizira niz enzima klase monooksidaza ili citokroma P450. Osim hidroksilacije, ovi enzimi sudjeluju u deaminaciji, dehalogenizaciji, odsumporavanju, epoksidaciji, peroksidaciji i redukciji.

Enzimi iz porodice citokroma P450 su aldehidne oksidaze, ksantin oksidaze i peroksidaze. U ovoj prvoj fazi neki esterazi i enzimi osim citokroma P450 sudjeluju u nekim reakcijama hidrolize.

U drugoj fazi, neki polarni proizvodi nastaju kao rezultat konjugacije koji se, topljiv u vodi, lako izlučuje. Konjugacija nastaje djelovanjem specifičnih enzima koji vežu hidroksilirani proizvod s različitim molekulama, među kojima su: glukuronska kiselina, sulfat, acetat, glutation, aminokiseline ili metilne skupine.

Prehrambeni izvor toksičnih i kancerogenih ksenobiotika

Prehrambeni izvor kancerogenih tvari uključuje spojeve koji nastaju kada se kuhaju masnoće, meso ili proteini ili kada se unose neki prirodni proizvodi izvedeni iz određenih biljaka, poput alkaloida i nekih nusproizvoda plijesni.

Među tim tvarima najviše se proučavaju njihovi kancerogeni učinci oni nastali prekuhavanjem mesa, poput policikličkih aromatskih ugljikovodika i heterocikličkih aromatskih amina.

Ostali ksenobiotici koje ljudi gutaju tijekom svog života su industrijski i okolišni zagađivači poput isparenja dizel motora, kao i pesticidi koji na koncu kontaminiraju vodu i hranu. Uključeni su i neki lijekovi, i oni propisani i oni bez recepta.

Nitrati koji se koriste za očuvanje mesa i ribe mogu zagađivati ​​tla i vode; oni su povezani sa karcinomima žlijezda kod životinja.

Čimbenici koji utječu na metabolizam ksenobiotika

Mnogi faktori mogu utjecati na aktivnost enzima koji metaboliziraju ksenobiotske tvari. Njihova se djelatnost uvelike razlikuje među vrstama, tako da se toksični ili kancerogeni učinak ksenobiotika ne može slobodno prenijeti iz jedne vrste u drugu.

Zabilježene su značajne razlike među pojedincima u pogledu aktivnosti enzima odgovornih za metabolizam ksenobiotika. Te razlike često ovise o genetskim čimbenicima, dobi i spolu dotične osobe.

Istodobna konzumacija nekoliko ksenobiotskih tvari može stvoriti enzimsku indukciju. Metaboliti stvoreni tijekom metabolizma nekih ksenobiotika mogu inhibirati ili stimulirati aktivnost detoksikacijskih enzima.

Ovaj je učinak vrlo važan pri procjeni reakcije na određene lijekove, jer kombinacija može zahtijevati prilagođavanje doze.

Odgovori pokrenuti ksenobioticima

Kad je ksenobiotik lijek, reakcije hidroksilacije prve faze metabolizma mogu izazvati aktivaciju lijeka ili, naprotiv, ako je već bio aktivan, tada će se metabolizirati u neaktivan polarni oblik, a zatim eliminirati.

Postoje neke nuspojave izazvane određenim lijekovima koji ovise o razlikama genetskog podrijetla koje postoje između različitih pojedinaca u pogledu strukture različitih enzima i proteina.

Toksičnost slobodnih radikala (potaknuta ksenobioticima) (Izvor: Dan Cojocari / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) putem Wikimedia Commonsa)

Tako su opisani neki kolateralni efekti koji se pojavljuju samo u vrlo malom postotku pojedinaca, poput hemolitičkih anemija, maligne hipertermije, izmijenjenog metabolizma nikotina koji štiti od ovisnosti o duhanu itd.

Toksični učinci ksenobiotika mogu ovisiti o dozi ili unesenoj tvari. Neki ksenobiotici, poput određenih otrova, toksični su s vrlo malim dozama, drugi se metaboliziraju vrlo sporo i kada je njihova potrošnja kontinuirana, akumuliraju se sve dok se toksičnim učincima ne generiraju veće doze.

Ksenobiotske tvari mogu uzrokovati široku paletu bioloških učinaka. Oni uključuju korisne farmakološke odgovore u liječenju mnogih bolesti, toksične reakcije, imunološke reakcije i karcinomatozne učinke koji mogu dovesti do stvaranja raka u raznim organima i tkivima.

Reference

1. Madhukar. A, Swathi. E, S. Pranathi, Vineela Devi, K. Surender Reddy (2012) Analiza ksenobiotika: pregled. Journal of Pharma Research. (Www.jprinfo.com)
2. Murray, RK, Granner, DK, Mayes, PA i Rodwell, VW (2014). Harperova ilustrirana biokemija. McGraw-Hill.
3. Omiecinski, CJ, Vanden Heuvel, JP, Perdew, GH, & Peters, JM (2011). Ksenobiotički metabolizam, dispozicija i regulacija od strane receptora: od biokemijskog fenomena do prediktora glavnih toksičnosti. Toksikološke znanosti, 120 (suppl_1), S49-S75.
4. Patel, DK i Sen, DJ Xenobiotics: osnovni prekursor za životni sustav. - academia.edu
5. McCance, KL, i Huether, SE (2018). Patofiziologija-Ebook: biološka osnova bolesti kod odraslih i djece. Elsevier Health Sciences.