KSENOBIOTISKI: METABOLISMS, UZTURA AVOTI, METABOLISMS, IZRAISĪTAS REAKCIJAS - BIOLOĢIJA - 2025

Par ksenobiotiku ir ārvalstu ķīmiskas vielas uz cilvēka ķermeni, tajā skaitā narkotisko vielu, pārtikas piedevām, piemaisījumiem, ķīmisko kancerogēnu un daudz vielas, kas iekļūst organismā ar dažādiem maršrutiem no apkārtējās vides.

Vārds "ksenobiotika" cēlies no grieķu vārda "xenos", kas nozīmē ārzemnieku, un "bios", kas nozīmē dzīvi. Šie svešie savienojumi vai parasti tie, kas nav daļa no ķīmiskajiem savienojumiem, kas veido cilvēka ķermeni, var būt dabiskas vai sintētiskas izcelsmes.

Ksenobiotisko zāļu metabolisms aknās (Avots: Drriad / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0), izmantojot Wikimedia Commons)

Lielākā daļa ksenobiotiku tiek metabolizēti organismā, lai tos izvadītu, tomēr ir daži, kurus nevar izvadīt vai kuru izvadīšanas process ir ļoti lēns, tāpēc tie uzkrājas ķermenī un var izraisīt bojājumus vai toksicitāti.

Ir zināmi vairāk nekā 200 000 vides ķimikāliju, kuras identificē kā ksenobiotiskas vielas, no kurām lielāko daļu var metabolizēt, tas ir, pārveidot, lai tās iznīcinātu. Šīs pārvērtības notiek galvenokārt aknās. Tomēr dažas ksenobiotikas var izdalīties vai izvadīt nemainītā veidā.

Ksenobiotiku metabolismu var ietekmēt vairāki faktori. Tie ietver vecumu, dzimumu, noteiktus ģenētiskos faktorus un dažus fermentu indukcijas, ko izraisa noteiktas ksenobiotikas.

Ja ksenobiotika ir narkotika, tās metabolisms var ietvert tā aktivizāciju vai arī tā var samazināties vai izbeigt darbību. Dažu ksenobiotiku toksicitāti var pārbaudīt vairākos veidos; piemēram, cianīds ir ļoti toksisks ļoti zemās koncentrācijās, jo tas bloķē elpošanas ķēdi; citi ir citotoksiski, jo tie kovalenti saistās ar DNS, RNS vai olbaltumvielām.

Daži ksenobiotiķi var izraisīt antigēnas reakcijas, tie var būt kancerogēni vai pat pilnīgi nekaitīgi (netoksiski).

Ksenobiotiku metabolisms

Cilvēki pastāvīgi tiek pakļauti visdažādākajām ksenobiotiskajām vielām. Tie ietver narkotikas, toksiskus līdzekļus, mutagēnus un kancerogēnus. Daudzas no šīm vielām nonāk organismā, kad uzturā tās norij ar uzturu.

Ksenobiotiski savienojumi var reaģēt ar intracelulārām makromolekulēm, piemēram, DNS (vai tieši ar šūnu struktūrām), izraisot bojājumus un / vai ievainojumus. Lai neitralizētu šo kaitīgo iedarbību, ķermenim ir divas aizsardzības sistēmas: detoksikācijas fermenti un antioksidantu sistēmas.

Ksenobiotisko metabolisms (Avots: TimVickers / Public Domain, izmantojot Wikimedia Commons)

Ksenobiotiku metabolismu var iedalīt divos procesos vai fāzēs. Pirmajā galvenajā reakcijā ir hidroksilēšana, bet otrajā ietilpst hidroksilēto produktu konjugācija. Šie procesi notiek galvenokārt aknās, lai gan dažas sākotnējās reakcijas var rasties ādas epitēlija barjerā un citos audos, piemēram, plaušās.

Hidroksilēšanas fāzi katalizē virkne enzīmu, kas ietilpst monoksidāžu vai citohromu klasē P450. Papildus hidroksilēšanai šie fermenti piedalās dezaminācijas, dehalogenēšanas, desulfurizācijas, epoksidācijas, peroksidācijas un reducēšanas procesos.

Citohroma P450 saimes fermenti ir aldehīdu oksidāzes, ksantīna oksidāzes un peroksidāzes. Šajā pirmajā fāzē dažās hidrolīzes reakcijās piedalās citas esterāzes un fermenti, kas nav citohroms P450.

Otrajā fāzē konjugācijas rezultātā rodas daži polārie produkti, kuri, šķīstot ūdenī, viegli izdalās. Konjugāciju rada īpašu enzīmu iedarbība, kas saista hidroksilēto produktu ar dažādām molekulām, starp kurām ir: glikuronskābe, sulfāts, acetāts, glutations, aminoskābes vai metilgrupa.

Toksisko un kancerogēno ksenobiotiku uztura avots

Kancerogēno vielu uztura avots ietver savienojumus, kas rodas, vārot taukus, gaļu vai olbaltumvielas, vai arī, kad tiek norīti daži dabiski produkti, kas iegūti no noteiktiem augiem, piemēram, alkaloīdi un daži pelējuma blakusprodukti.

Starp šīm vielām visvairāk tiek pētīta to kancerogēna iedarbība, ko rada gaļas pārcepšana, piemēram, policikliskie aromātiskie ogļūdeņraži un heterocikliskie aromātiskie amīni.

Citas ksenobiotikas, ko cilvēki uzņem visu mūžu, ir rūpnieciski un vides piesārņotāji, piemēram, dīzeļdzinēju izplūdes gāze, kā arī pesticīdi, kas galu galā piesārņo ūdeni un pārtiku. Iekļauti arī daži medikamenti, gan parakstītie, gan bezrecepšu medikamenti.

Nitrāti, ko izmanto gaļas un zivju konservēšanai, var piesārņot augsni un ūdeņus; tie ir saistīti ar dziedzeru karcinomu dzīvniekiem.

Faktori, kas ietekmē ksenobiotiku metabolismu

Fermentu darbību, kas metabolizē ksenobiotiskās vielas, var ietekmēt daudzi faktori. Viņu aktivitāte dažādās sugās ievērojami atšķiras, tāpēc ksenobiotikas toksisko vai kancerogēno iedarbību nevar brīvi pārnest no vienas sugas uz otru.

Ir ziņots par būtiskām atšķirībām starp indivīdiem attiecībā uz enzīmu aktivitāti, kas ir atbildīgi par ksenobiotiku metabolismu. Šīs atšķirības bieži ir atkarīgas no ģenētiskajiem faktoriem, attiecīgā indivīda vecuma un dzimuma.

Vienlaicīgs vairāku ksenobiotisko vielu patēriņš var izraisīt fermentatīvu indukciju. Dažu ksenobiotiku metabolisma laikā radītie metabolīti var kavēt vai stimulēt detoksicējošo enzīmu aktivitāti.

Šis efekts ir ļoti svarīgs, novērtējot reakciju uz noteiktām zālēm, jo ​​kombinācijai var būt nepieciešams pielāgot devu.

Ksenobiotiku izraisītās atbildes

Ja ksenobiotika ir narkotika, metabolisma pirmās fāzes hidroksilēšanas reakcijas var izraisīt zāļu aktivizēšanu vai, gluži pretēji, ja tā jau bija aktīva, tad tā tiks metabolizēta neaktīvā polārā formā un pēc tam izvadīta.

Ir dažas nevēlamas reakcijas, ko izraisa noteiktas zāles, kas ir atkarīgas no ģenētiskās izcelsmes atšķirībām, kas pastāv starp dažādiem indivīdiem dažādu enzīmu un olbaltumvielu struktūras ziņā.

Brīvo radikāļu toksicitāte (ko izraisa ksenobiotikas) (Avots: Dan Cojocari / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0), izmantojot Wikimedia Commons)

Tādējādi tiek aprakstīti daži blakus efekti, kas parādās tikai ļoti mazam cilvēku skaitam, piemēram, hemolītiskās anēmijas, ļaundabīga hipertermija, mainīts nikotīna metabolisms, kas aizsargā pret atkarību no tabakas utt.

Ksenobiotiku toksiskā iedarbība var būt atkarīga no devas vai patērētās vielas. Daži ksenobiotikas, piemēram, noteiktas indes, ir toksiskas ar ļoti mazām devām, citas tiek metabolizētas ļoti lēni, un, ja to patēriņš ir nepārtraukts, tās uzkrājas, līdz ar toksiskām sekām rodas lielākas devas.

Ksenobiotiskās vielas var izraisīt visdažādākos bioloģiskos efektus. Tajos ietilpst labvēlīgas farmakoloģiskās reakcijas daudzu slimību ārstēšanā, toksiskas reakcijas, imunoloģiskas reakcijas un karcinomatoza iedarbība, kas dažādos orgānos un audos var izraisīt vēzi.

Atsauces

1. Madhukar. Ā, Swathi. E, S. Pranathi, Vineela Devi, K. Surender Reddy (2012) Ksenobiotiku analīze: pārskats. Journal of Pharma Research. (www.jprinfo.com)
2. Murray, RK, Granner, DK, Mayes, PA, un Rodwell, VW (2014). Harpera ilustrētā bioķīmija. Makgreivs.
3. Omiecinski, CJ, Vanden Heuvel, JP, Perdew, GH, & Peters, JM (2011). Ksenobiotisko metabolisms, izvietojums un regulēšana caur receptoriem: no bioķīmiskās parādības līdz galvenās toksicitātes prognozētājiem. Toksikoloģijas zinātnes, 120 (Suppl_1), S49-S75.
4. Patel, DK, & Sen, DJ Xenobiotics: būtisks priekšnoteikums dzīves sistēmai. - akadēmija.edu
5. McCance, KL, & Huether, SE (2018). Patofizioloģijas grāmata: pieaugušo un bērnu slimības bioloģiskais pamats. Elsevier veselības zinātnes.