КСЕНОБИОТИК: МЕТАБОЛИЗМ, ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ, МЕТАБОЛИЗМ, ВЫЗВАННЫЕ РЕАКЦИИ - БИОЛОГИЯ - 2025

В ксенобиотики иностранные химические вещества в организме человека, в том числе препаратов, пищевых добавок, загрязняющих веществ, химических канцерогенов и многих веществ , которые попадают в организм различными путями из окружающей среды.

Слово «ксенобиотик» происходит от греческого слова «ксенос», что означает иностранец, и «биос», что означает жизнь. Эти чужеродные соединения или те, которые обычно не входят в состав химических соединений, составляющих человеческий организм, могут иметь естественное или синтетическое происхождение.

Метаболизм ксенобиотических препаратов в печени (Источник: Drriad / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) через Wikimedia Commons)

Большинство ксенобиотиков метаболизируются в организме, чтобы вывести их из организма, однако есть некоторые, которые нельзя удалить или процесс выведения которых идет очень медленно, поэтому они накапливаются в организме и могут вызвать повреждение или токсичность.

Известно более 200 000 химических веществ, относящихся к окружающей среде, которые определены как ксенобиотические вещества, большинство из которых может метаболизироваться, то есть трансформироваться с целью удаления. Эти преобразования происходят в основном в печени. Однако некоторые ксенобиотики могут выводиться из организма в неизмененном виде.

На метаболизм ксенобиотиков могут влиять несколько факторов. К ним относятся возраст, пол, определенные генетические факторы и индукция некоторых ферментов, вызванная определенными ксенобиотиками.

Когда ксенобиотик является лекарственным средством, его метаболизм может включать его активацию, либо он может уменьшать или прекращать его действие. Токсичность некоторых ксенобиотиков можно проверить несколькими способами; например, цианид очень токсичен при очень низких концентрациях, так как он блокирует дыхательную цепь; другие цитотоксичны, поскольку они ковалентно связываются с ДНК, РНК или белками.

Некоторые ксенобиотики могут вызывать антигенные реакции, могут быть канцерогенными или даже совершенно безвредными (нетоксичными).

Метаболизм ксенобиотиков

Люди постоянно подвергаются воздействию самых разных ксенобиотических веществ. К ним относятся лекарства, токсичные вещества, мутагены и канцерогены. Многие из этих веществ попадают в организм, когда они попадают в организм с пищей.

Ксенобиотические соединения могут реагировать с внутриклеточными макромолекулами, такими как ДНК (или непосредственно с клеточными структурами), вызывая повреждение и / или повреждение. Чтобы противодействовать этим вредным воздействиям, в организме есть две системы защиты: ферменты детоксикации и антиоксидантные системы.

Метаболизм ксенобиотиков (Источник: TimVickers / Public domain, через Wikimedia Commons)

Метаболизм ксенобиотиков можно разделить на два процесса или фазы. В первом случае основной реакцией является гидроксилирование, а во втором - конъюгация гидроксилированных продуктов. Эти процессы происходят в основном в печени, хотя некоторые начальные реакции могут возникать в эпителиальном барьере кожи и в других тканях, таких как легкие.

Фаза гидроксилирования катализируется рядом ферментов из класса монооксидаз или цитохромов P450. Помимо гидроксилирования, эти ферменты участвуют в процессах дезаминирования, дегалогенирования, десульфуризации, эпоксидирования, перекисного окисления и восстановления.

Ферменты семейства цитохрома P450 - это альдегидоксидазы, ксантиноксидазы и пероксидазы. На этой первой фазе некоторые эстеразы и ферменты, кроме цитохрома P450, участвуют в некоторых реакциях гидролиза.

На второй фазе в результате конъюгации образуются некоторые полярные продукты, которые, будучи растворимы в воде, легко выводятся из организма. Конъюгация происходит из-за действия определенных ферментов, связывающих гидроксилированный продукт с различными молекулами, среди которых: глюкуроновая кислота, сульфат, ацетат, глутатион, аминокислоты или метильные группы.

Диетический источник токсичных и канцерогенных ксенобиотиков

Пищевой источник канцерогенных веществ включает соединения, которые образуются при приготовлении жира, мяса или белка или при проглатывании некоторых натуральных продуктов, полученных из определенных растений, таких как алкалоиды и некоторые побочные продукты плесени.

Среди этих веществ наиболее изученными канцерогенными эффектами являются вещества, образующиеся при переварке мяса, такие как полициклические ароматические углеводороды и гетероциклические ароматические амины.

Другие ксенобиотики, которые люди употребляют в пищу на протяжении всей своей жизни, - это промышленные и экологические загрязнители, такие как выхлопные газы дизельных двигателей, а также пестициды, которые в конечном итоге загрязняют воду и продукты питания. Также включены некоторые лекарства, как прописанные, так и отпускаемые без рецепта.

Нитраты, используемые для консервирования мяса и рыбы, могут загрязнять почву и воду; они связаны с железистыми карциномами у животных.

Факторы, влияющие на метаболизм ксенобиотиков

Многие факторы могут влиять на активность ферментов, метаболизирующих ксенобиотические вещества. Их активность сильно различается между видами, поэтому токсический или канцерогенный эффект ксенобиотика не может свободно переноситься от одного вида к другому.

Сообщалось о значительных различиях между людьми в отношении активности ферментов, ответственных за метаболизм ксенобиотиков. Эти различия часто зависят от генетических факторов, возраста и пола конкретного человека.

Одновременное потребление нескольких ксенобиотических веществ может вызвать ферментативную индукцию. Метаболиты, образующиеся в процессе метаболизма некоторых ксенобиотиков, могут подавлять или стимулировать активность детоксицирующих ферментов.

Этот эффект очень важен при оценке реакции на определенные лекарства, поскольку комбинация может потребовать корректировки дозы.

Ответы, вызванные ксенобиотиками

Когда ксенобиотик является лекарственным средством, реакции гидроксилирования первой фазы метаболизма могут вызвать активацию лекарственного средства или, наоборот, если оно уже было активным, оно метаболизируется до неактивной полярной формы, а затем выводится.

Некоторые лекарства вызывают некоторые побочные реакции, которые зависят от различий генетического происхождения, которые существуют у разных людей с точки зрения структуры различных ферментов и белков.

Токсичность свободными радикалами (вызванная ксенобиотиками) (Источник: Дэн Кожокари / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) через Wikimedia Commons)

Таким образом, описаны некоторые побочные эффекты, которые проявляются только у очень небольшого процента людей, такие как гемолитические анемии, злокачественная гипертермия, измененный метаболизм никотина, который защищает от табачной зависимости и т. Д.

Токсические эффекты ксенобиотиков могут зависеть от дозы или принятого вещества. Некоторые ксенобиотики, такие как определенные яды, токсичны при очень низких дозах, другие метаболизируются очень медленно, и при постоянном потреблении они накапливаются до тех пор, пока не возникнут токсические эффекты при более высоких дозах.

Ксенобиотические вещества могут вызывать широкий спектр биологических эффектов. К ним относятся полезные фармакологические реакции при лечении многих заболеваний, токсические реакции, иммунологические реакции и канцероматозные эффекты, которые могут привести к раку различных органов и тканей.

Ссылки

1. Мадукар. А, Свати. E, S. Pranathi, Vineela Devi, K. Surender Reddy (2012) Анализ ксенобиотиков: обзор. Журнал фармацевтических исследований. (www.jprinfo.com)
2. Мюррей, Р.К., Граннер, Д.К., Мэйс, Пенсильвания, и Родвелл, VW (2014). Иллюстрированная биохимия Харпера. McGraw-Hill.
3. Омецински, CJ, Ванден Хеувел, JP, Perdew, GH, & Peters, JM (2011). Метаболизм, расположение и регуляция ксенобиотиков рецепторами: от биохимического явления до предикторов основных токсических эффектов. Токсикологические науки, 120 (suppl_1), S49-S75.
4. Патель, Д. К., и Сен, Д. Д. Ксенобиотики: важный предшественник для живой системы. - academia.edu
5. Маккэнс, К.Л., и Хьютер, С.Е. (2018). Электронная книга по патофизиологии: биологическая основа болезней у взрослых и детей. Elsevier Health Sciences.