XENOBIOTIKUM: METABOLIZMUS, ZDROJE POTRAVY, METABOLIZMUS, VYVOLANÉ REAKCIE - BIOLÓGIE - 2025

Tieto xenobiotiká sú zahraničné chemické látky v ľudskom tele, vrátane liečiv, prídavných látok, kontaminantov, chemických karcinogénov a mnoho látok, ktoré sa do tela rôznymi cestami z okolitého prostredia.

Slovo „xenobiotikum“ pochádza z gréckeho slova „xenos“, čo znamená cudzinec a „bios“, čo znamená život. Tieto cudzie zlúčeniny alebo tie, ktoré normálne nie sú súčasťou chemických zlúčenín, ktoré tvoria ľudské telo, môžu byť prírodného alebo syntetického pôvodu.

Metabolizmus xenobiotík v pečeni (Zdroj: Drriad / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) prostredníctvom Wikimedia Commons)

Väčšina xenobiotík je v tele metabolizovaná, aby sa mohla eliminovať. Existujú však také, ktoré sa nedajú eliminovať alebo ktorých eliminačný proces je veľmi pomalý, takže sa hromadí v tele a môže spôsobiť poškodenie alebo toxicitu.

Je známych viac ako 200 000 environmentálnych chemikálií, ktoré sú identifikované ako xenobiotické látky, z ktorých väčšina sa môže metabolizovať, to znamená transformovať, aby sa eliminovala. Tieto premeny sa vyskytujú hlavne v pečeni. Niektoré xenobiotiká sa však môžu vylúčiť alebo vylúčiť v nezmenenej podobe.

Metabolizmus xenobiotík môže ovplyvniť niekoľko faktorov. Patria sem vek, pohlavie, určité genetické faktory a niektoré indukcie enzýmov spôsobené určitými xenobiotikami.

Ak je xenobiotikum liek, jeho metabolizmus môže zahŕňať jeho aktiváciu alebo môže znížiť alebo ukončiť jeho účinok. Toxicita niektorých xenobiotík sa dá overiť niekoľkými spôsobmi; napríklad kyanid je veľmi toxický pri veľmi nízkych koncentráciách, pretože blokuje dýchací reťazec; iné sú cytotoxické, pretože sa kovalentne viažu na DNA, RNA alebo proteíny.

Niektoré xenobiotiká môžu vyvolať antigénne reakcie, môžu byť karcinogénne alebo dokonca úplne neškodné (netoxické).

Metabolizmus xenobiotík

Ľudia sú neustále vystavení širokej palete xenobiotických látok. Patria sem lieky, toxické látky, mutagény a karcinogény. Mnoho z týchto látok vstupuje do tela, keď sú požívané potravou v potrave.

Xenobiotické zlúčeniny môžu reagovať s intracelulárnymi makromolekulami, ako je DNA (alebo priamo s bunkovými štruktúrami), čo spôsobuje poškodenie a / alebo poškodenie. Na potlačenie týchto škodlivých účinkov má telo dva obranné systémy: detoxikačné enzýmy a antioxidačné systémy.

Xenobiotický metabolizmus (Zdroj: TimVickers / Public Domain, prostredníctvom Wikimedia Commons)

Metabolizmus xenobiotík možno rozdeliť do dvoch procesov alebo fáz. Prvá má hydroxyláciu ako svoju hlavnú reakciu a druhá zahŕňa konjugáciu hydroxylovaných produktov. Tieto procesy prebiehajú hlavne v pečeni, aj keď niektoré počiatočné reakcie sa môžu vyskytnúť v epitelovej bariére kože a v iných tkanivách, ako sú napríklad pľúca.

Hydroxylačná fáza je katalyzovaná radom enzýmov triedy monooxidáz alebo cytochrómov P450. Okrem hydroxylácie sa tieto enzýmy zúčastňujú aj procesov deaminácie, dehalogenácie, odsírenia, epoxidácie, peroxidácie a redukcie.

Enzýmy rodiny cytochrómu P450 sú aldehyd oxidázy, xantín oxidázy a peroxidázy. V tejto prvej fáze sa niektoré hydrolázy zúčastňujú niektoré esterázy a enzýmy iné ako cytochróm P450.

V druhej fáze sa niektoré polárne produkty vyrábajú v dôsledku konjugácie, ktorá je ľahko rozpustná vo vode a ľahko sa vylučuje. Konjugácia je produkovaná účinkom špecifických enzýmov, ktoré viažu hydroxylovaný produkt s rôznymi molekulami, medzi ktoré patria: kyselina glukurónová, sulfátová, acetátová, glutatiónová, aminokyseliny alebo metylové skupiny.

Diétny zdroj toxických a karcinogénnych xenobiotík

Potravinový zdroj karcinogénnych látok zahŕňa zlúčeniny, ktoré sa vyrábajú pri varení tuku, mäsa alebo bielkovín alebo keď sa prijímajú niektoré prírodné produkty získané z určitých rastlín, ako sú alkaloidy a niektoré vedľajšie produkty z plesní.

Medzi týmito látkami sú najviac študované pre ich karcinogénne účinky tie, ktoré vznikajú varením mäsa, ako sú polycyklické aromatické uhľovodíky a heterocyklické aromatické amíny.

Ďalšími xenobiotikami, ktoré ľudia požívajú počas celého života, sú priemyselné a environmentálne znečisťujúce látky, ako sú výfukové plyny vznetových motorov, ako aj pesticídy, ktoré nakoniec kontaminujú vodu a potraviny. Zahrnuté sú aj niektoré lieky, tie, ktoré sú predpísané a tie, ktoré sú voľne predajné.

Dusičnany používané na konzervovanie mäsa a rýb môžu znečisťovať pôdu a vodu; súvisia s karcinómami žľazy u zvierat.

Faktory ovplyvňujúce metabolizmus xenobiotík

Aktivitu enzýmov, ktoré metabolizujú xenobiotické látky, môže ovplyvniť mnoho faktorov. Ich aktivita sa medzi druhmi veľmi líši, takže toxický alebo karcinogénny účinok xenobiotika sa nemôže voľne transponovať z jedného druhu na druhý.

Medzi jednotlivcami boli zaznamenané významné rozdiely, pokiaľ ide o aktivitu enzýmov zodpovedných za metabolizmus xenobiotík. Tieto rozdiely často závisia od genetických faktorov, veku a pohlavia daného jednotlivca.

Súčasná konzumácia niekoľkých xenobiotických látok môže vyvolať enzymatickú indukciu. Metabolity generované počas metabolizmu niektorých xenobiotík môžu inhibovať alebo stimulovať aktivitu detoxikačných enzýmov.

Tento účinok je veľmi dôležitý pri hodnotení reakcie na určité lieky, pretože kombinácia si môže vyžadovať úpravu dávky.

Reakcie vyvolané xenobiotikami

Pokiaľ je xenobiotikum liečivo, môžu hydroxylačné reakcie prvej fázy metabolizmu spôsobiť aktiváciu liečiva alebo naopak, ak už boli aktívne, potom bude metabolizovaný na neaktívnu polárnu formu a potom vylúčený.

Existujú niektoré nežiaduce reakcie vyvolané liekmi, ktoré závisia od genetických rozdielov, ktoré existujú medzi rôznymi jedincami v štruktúre rôznych enzýmov a proteínov.

Toxicita voľných radikálov (vyvolaná xenobiotikami) (Zdroj: Dan Cojocari / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) prostredníctvom Wikimedia Commons)

Sú opísané niektoré vedľajšie účinky, ktoré sa vyskytujú iba u veľmi malého percenta jedincov, ako sú hemolytické anémie, malígna hypertermia, zmenený metabolizmus nikotínu, ktorý chráni pred závislosťou od tabaku, atď.

Toxické účinky xenobiotík môžu závisieť od dávky alebo požitej látky. Niektoré xenobiotiká, napríklad určité jedy, sú toxické pri veľmi nízkych dávkach, iné sa metabolizujú veľmi pomaly a keď je ich spotreba nepretržitá, hromadia sa, až kým sa pri vyšších dávkach nedosiahnu toxické účinky.

Xenobiotické látky môžu spôsobiť celý rad biologických účinkov. Patria sem prospešné farmakologické reakcie pri liečbe mnohých chorôb, toxické reakcie, imunologické reakcie a karcinogénne účinky, ktoré môžu nakoniec viesť k rakovine v rôznych orgánoch a tkanivách.

Referencie

1. Madhukar. A, Swathi. E, S. Pranathi, Vineela Devi, K. Surender Reddy (2012) Analýza xenobiotík: prehľad. Journal of Pharma Research. (Www.jprinfo.com)
2. Murray, RK, Granner, DK, Mayes, PA a Rodwell, VW (2014). Harperova ilustrovaná biochémia. McGraw-Hill.
3. Omiecinski, CJ, Vanden Heuvel, JP, Perdew, GH a Peters, JM (2011). Xenobiotický metabolizmus, dispozícia a regulácia pomocou receptorov: od biochemického fenoménu po prediktory hlavných toxických účinkov. Toxicological Sciences, 120 (suppl_1), S49-S75.
4. Patel, DK a Sen, DJ Xenobiotics: Základný predchodca pre systém života. - academia.edu
5. McCance, KL, a Huether, SE (2018). Patofyziológia-Ebook: biologický základ choroby u dospelých a detí. Elsevier Health Sciences.