КСЕНОБИОТИК: МЕТАБОЛИЗЪМ, ХРАНИТЕЛНИ ИЗТОЧНИЦИ, МЕТАБОЛИЗЪМ, ЗАДЕЙСТВАНИ РЕАКЦИИ - БИОЛОГИЯ - 2025

На ксенобиотици са чужди химически вещества в тялото на човека, включително лекарства, хранителни добавки, замърсители, химически канцерогени и много вещества, които влизат в тялото по различни начини от околната среда.

Думата "ксенобиотик" произлиза от гръцката дума "ксенос", което означава чужденец и "биос", което означава живот. Тези чужди съединения или които обикновено не са част от химичните съединения, съставляващи човешкото тяло, могат да бъдат от естествен или синтетичен произход.

Метаболизъм на черния дроб на ксенобиотични лекарства (Източник: Drriad / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) чрез Wikimedia Commons)

Повечето ксенобиотици се метаболизират от организма, за да бъдат елиминирани, но има някои, които не могат да бъдат елиминирани или чийто елиминационен процес е много бавен, така че те се натрупват в тялото и могат да причинят увреждане или токсичност.

Известно е, че повече от 200 000 химически вещества в околната среда са идентифицирани като ксенобиотични вещества, повечето от които могат да бъдат метаболизирани, тоест трансформирани, за да бъдат елиминирани. Тези трансформации протичат главно в черния дроб. Някои ксенобиотици обаче могат да бъдат отделени или елиминирани непроменени.

Няколко фактора могат да повлияят на метаболизма на ксенобиотиците. Те включват възраст, пол, някои генетични фактори и някои ензимни индукции, причинени от някои ксенобиотици.

Когато ксенобиотикът е лекарство, метаболизмът му може да включва активирането му или може да намали или прекрати действието си. Токсичността на някои ксенобиотици може да бъде проверена по няколко начина; например цианидът е много токсичен при много ниски концентрации, тъй като блокира дихателната верига; други са цитотоксични, тъй като се свързват ковалентно с ДНК, РНК или протеини.

Някои ксенобиотици могат да предизвикат антигенни реакции, могат да бъдат канцерогенни или дори могат да бъдат напълно безобидни (нетоксични).

Ксенобиотици метаболизъм

Хората са постоянно изложени на голямо разнообразие от ксенобиотични вещества. Те включват лекарства, токсични агенти, мутагени и канцерогени. Много от тези вещества влизат в тялото, когато се приемат с храна в диетата.

Ксенобиотичните съединения могат да реагират с вътреклетъчни макромолекули като ДНК (или директно с клетъчни структури), причинявайки увреждане и / или нараняване. За да противодейства на тези вредни ефекти, тялото има две защитни системи: детоксикационни ензими и антиоксидантни системи.

Ксенобиотичен метаболизъм (Източник: TimVickers / Public domain, чрез Wikimedia Commons)

Метаболизмът на ксенобиотиците може да се групира в два процеса или фази. Първата има хидроксилиране като основна реакция, а втората включва конюгиране на хидроксилираните продукти. Тези процеси протичат главно в черния дроб, въпреки че някои начални реакции могат да възникнат в епителната бариера на кожата и в други тъкани, като белите дробове.

Фазата на хидроксилиране се катализира от серия ензими от класа на монооксидази или цитохроми Р450. В допълнение към хидроксилирането, тези ензими участват в дезаминиране, дехалогениране, десулфуризация, епоксидация, пероксидация и редукция.

Ензимите от семейството на цитохром Р450 са алдехидни оксидази, ксантинови оксидази и пероксидази. В тази първа фаза някои естерази и ензими, различни от цитохром Р450, участват в някои реакции на хидролиза.

Във втората фаза някои полярни продукти се получават в резултат на конюгирането, които, разтворими във вода, лесно се отделят. Конюгацията се получава при въздействието на специфични ензими, които свързват хидроксилирания продукт с различни молекули, сред които са: глюкуронова киселина, сулфат, ацетат, глутатион, аминокиселини или метилови групи.

Диетичен източник на токсични и канцерогенни ксенобиотици

Диетичният източник на канцерогенни вещества включва съединения, които се получават, когато се готви мазнини, месо или протеин или когато някои естествени продукти, получени от определени растения, като алкалоиди и някои странични продукти от плесен, се приемат.

Сред тези вещества най-проучваните за канцерогенните им ефекти са тези, генерирани от месо при готвене, като полициклични ароматни въглеводороди и хетероциклични ароматни амини.

Други ксенобиотици, които хората поглъщат през целия си живот, са промишлени и екологични замърсители, като дизелови двигатели, както и пестициди, които замърсяват водата и храната. Включени са и някои лекарства, както тези, които се предписват, така и тези, които се продават без рецепта.

Нитратите, използвани за консервиране на месо и риба, могат да замърсят почвите и водите; те са свързани с жлезисти карциноми при животни.

Фактори, влияещи върху метаболизма на ксенобиотиците

Много фактори могат да повлияят на активността на ензимите, които метаболизират ксенобиотичните вещества. Тяхната активност се различава значително между отделните видове, така че токсичният или канцерогенен ефект на ксенобиотик не може да бъде свободно трансполиран от един вид в друг.

Съобщавани са значителни различия между индивидите по отношение на активността на ензимите, отговорни за метаболизма на ксенобиотиците. Тези разлики често зависят от генетичните фактори, възрастта и пола на въпросния индивид.

Едновременната консумация на няколко ксенобиотични вещества може да генерира ензимна индукция. Метаболитите, генерирани по време на метаболизма на някои ксенобиотици, могат да инхибират или стимулират активността на детоксикиращите ензими.

Този ефект е много важен при оценка на отговора на определени лекарства, тъй като комбинацията може да изисква коригиране на дозата.

Реакции, предизвикани от ксенобиотици

Когато ксенобиотикът е лекарство, реакциите на хидроксилиране на първата фаза на метаболизма могат да причинят активирането на лекарството или, напротив, ако то вече е било активно, тогава той ще се метаболизира до неактивна полярна форма и след това се елиминира.

Има някои нежелани реакции, индуцирани от определени лекарства, които зависят от разликите в генетичния произход между различните индивиди по отношение на структурата на различни ензими и протеини.

Свободна радикална токсичност (предизвикана от ксенобиотици) (Източник: Dan Cojocari / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) чрез Wikimedia Commons)

По този начин са описани някои странични ефекти, които се проявяват само при много малък процент от индивидите, като хемолитични анемии, злокачествена хипертермия, променен никотинов метаболизъм, който предпазва от тютюневата зависимост и др.

Токсичните ефекти на ксенобиотиците могат да зависят от дозата или приеманото вещество. Някои ксенобиотици като определени отрови са токсични с много ниски дози, други се метаболизират много бавно и когато консумацията им е непрекъсната, те се натрупват, докато токсичните ефекти се генерират с по-високи дози.

Ксенобиотичните вещества могат да причинят голямо разнообразие от биологични ефекти. Те включват полезни фармакологични реакции при лечението на много заболявания, токсични реакции, имунологични реакции и карциноматозни ефекти, които могат да доведат до рак в различни органи и тъкани.

Препратки

1. Madhukar. A, Свати. E, S. Pranathi, Vineela Devi, K. Surender Reddy (2012) Анализ на ксенобиотиците: преглед. Journal of Pharma Research. (Www.jprinfo.com)
2. Мъри, RK, Granner, DK, Mayes, PA и Rodwell, VW (2014). Илюстрираната биохимия на Харпър. McGraw-Hill.
3. Omiecinski, CJ, Vanden Heuvel, JP, Perdew, GH, & Peters, JM (2011). Ксенобиотичен метаболизъм, разположение и регулиране от рецепторите: от биохимичен феномен до предсказващи големи токсичности. Токсикологични науки, 120 (suppl_1), S49-S75.
4. Patel, DK и Sen, DJ Xenobiotics: Основен предшественик за жизнената система. - academia.edu
5. McCance, KL, & Huether, SE (2018). Патофизиология-Ebook: биологичната основа за заболяване при възрастни и деца. Elsevier Health Sciences.