XENOBIOTIKA: METABOLISMUS, POTRAVNÍ ZDROJE, METABOLISMUS, VYVOLANÉ REAKCE - BIOLOGIE - 2025

Tyto xenobiotika jsou zahraniční chemické látky v lidském těle, včetně léčiv, přídatných látek, kontaminujících látek, chemických karcinogenů a mnoho látek, které se do těla různými cestami z okolního prostředí.

Slovo „xenobiotic“ pochází z řeckého slova „xenos“, což znamená cizinec a „bios“, což znamená život. Tyto cizí sloučeniny nebo ty, které normálně nejsou součástí chemických sloučenin, které tvoří lidské tělo, mohou být přírodního nebo syntetického původu.

Metabolismus xenobiotik v játrech (Zdroj: Drriad / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) přes Wikimedia Commons)

Většina xenobiotik je v těle metabolizována, aby byla eliminována, existují však některé, které nelze vyloučit nebo jejichž vylučovací proces je velmi pomalý, takže se v těle hromadí a může způsobit poškození nebo toxicitu.

Je známo, že více než 200 000 chemických látek v životním prostředí je identifikováno jako xenobiotické látky, z nichž většina může být metabolizována, tj. Transformována, aby byla eliminována. Tyto transformace se vyskytují hlavně v játrech. Některá xenobiotika však mohou být vyloučena nebo vyloučena v nezměněné podobě.

Metabolismus xenobiotik může ovlivnit několik faktorů. Patří sem věk, pohlaví, určité genetické faktory a některé indukce enzymů způsobené určitými xenobiotiky.

Pokud je xenobiotikum lék, jeho metabolismus může zahrnovat jeho aktivaci nebo může snížit nebo ukončit jeho činnost. Toxicitu některých xenobiotik lze ověřit několika způsoby; například kyanid je velmi toxický při velmi nízkých koncentracích, protože blokuje dýchací řetězec; jiní jsou cytotoxičtí, protože se kovalentně vážou na DNA, RNA nebo proteiny.

Některá xenobiotika mohou vyvolat antigenní reakce, mohou být karcinogenní nebo dokonce zcela neškodná (netoxická).

Metabolismus xenobiotik

Lidé jsou neustále vystaveni širokému spektru xenobiotických látek. Patří sem léky, toxická činidla, mutageny a karcinogeny. Mnoho z těchto látek vstupuje do těla, když jsou požívány jídlem ve stravě.

Xenobiotické sloučeniny mohou reagovat s intracelulárními makromolekuly, jako je DNA (nebo přímo s buněčnými strukturami), což způsobuje poškození a / nebo poškození. K potlačení těchto škodlivých účinků má tělo dva obranné systémy: detoxikační enzymy a antioxidační systémy.

Xenobiotický metabolismus (Zdroj: TimVickers / Public Domain, přes Wikimedia Commons)

Metabolismus xenobiotik lze rozdělit do dvou procesů nebo fází. První má hydroxylaci jako svou hlavní reakci a druhá zahrnuje konjugaci hydroxylovaných produktů. Tyto procesy probíhají hlavně v játrech, i když některé počáteční reakce se mohou objevit v epiteliální bariéře kůže a v jiných tkáních, jako jsou plíce.

Hydroxylační fáze je katalyzována řadou enzymů třídy monooxidáz nebo cytochromů P450. Kromě hydroxylace se tyto enzymy účastní procesů deaminace, dehalogenace, odsiřování, epoxidace, peroxidace a redukce.

Enzymy rodiny cytochromů P450 jsou aldehyd oxidázy, xanthinoxidázy a peroxidázy. V této první fázi se některé hydrolázy účastní některé esterázy a enzymy než cytochrom P450.

Ve druhé fázi se produkují některé polární produkty v důsledku konjugace, která je snadno rozpustná ve vodě a snadno se vylučuje. Konjugace je produkována účinkem specifických enzymů, které vážou hydroxylovaný produkt s různými molekulami, mezi nimiž jsou: kyselina glukuronová, sulfátová, acetátová, glutathionová, aminokyseliny nebo methylové skupiny.

Dietní zdroj toxických a karcinogenních xenobiotik

Zdrojem karcinogenních látek v potravě jsou sloučeniny, které se vyrábějí při vaření tuků, masa nebo bílkovin nebo když se požívají některé přírodní produkty získané z určitých rostlin, jako jsou alkaloidy a některé vedlejší produkty plísní.

Mezi těmito látkami jsou nejvíce studovány z hlediska jejich karcinogenních účinků ty, které vznikají při pečení masa, jako jsou polycyklické aromatické uhlovodíky a heterocyklické aromatické aminy.

Dalšími xenobiotiky, které lidé požívají po celý život, jsou průmyslové a environmentální znečišťující látky, jako jsou výpary dieselových motorů, jakož i pesticidy, které nakonec znečišťují vodu a potraviny. Některé léky jsou také zahrnuty, a to jak ty, které jsou předepsány, tak ty, které jsou na přepážce.

Dusičnany používané k uchování masa a ryb mohou znečišťovat půdu a vodu; ty se týkají žlázových karcinomů u zvířat.

Faktory ovlivňující metabolismus xenobiotik

Aktivitu enzymů, které metabolizují xenobiotické látky, může ovlivnit mnoho faktorů. Jejich aktivita se mezi jednotlivými druhy značně liší, takže toxický nebo karcinogenní účinek xenobiotika nemůže být volně transponován z jednoho druhu na druhý.

Byly hlášeny významné rozdíly mezi jednotlivci, pokud jde o aktivitu enzymů odpovědných za metabolismus xenobiotik. Tyto rozdíly často závisí na genetických faktorech, věku a pohlaví dotyčné osoby.

Současná konzumace několika xenobiotických látek může vyvolat enzymatickou indukci. Metabolity generované během metabolismu některých xenobiotik mohou inhibovat nebo stimulovat aktivitu detoxikačních enzymů.

Tento účinek je velmi důležitý při hodnocení reakce na určité léky, protože kombinace může vyžadovat úpravu dávky.

Reakce vyvolané xenobiotiky

Pokud je xenobiotikum léčivo, mohou hydroxylační reakce v první fázi metabolismu způsobit aktivaci léčiva nebo naopak, pokud již byly aktivní, budou metabolizovány na neaktivní polární formu a poté vyloučeny.

Existují některé nežádoucí účinky vyvolané určitými léky, které závisí na rozdílech genetického původu, které existují mezi různými jedinci ohledně struktury různých enzymů a proteinů.

Toxicita volných radikálů (spouštěná xenobiotiky) (Zdroj: Dan Cojocari / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) přes Wikimedia Commons)

Jsou tedy popsány některé vedlejší účinky, které se objevují pouze u velmi malého procenta jedinců, jako jsou hemolytické anémie, maligní hypertermie, změněný metabolismus nikotinu, který chrání před závislostí na tabáku atd.

Toxické účinky xenobiotik mohou záviset na dávce nebo požité látce. Některá xenobiotika, jako jsou určité jedy, jsou toxická při velmi nízkých dávkách, jiná jsou metabolizována velmi pomalu a když je jejich spotřeba nepřetržitá, hromadí se, dokud se při vyšších dávkách nevytvoří toxické účinky.

Xenobiotické látky mohou způsobit celou řadu biologických účinků. Patří mezi ně prospěšné farmakologické odpovědi při léčbě mnoha chorob, toxické reakce, imunologické reakce a karcinomové účinky, které mohou nakonec vést k rakovině v různých orgánech a tkáních.

Reference

1. Madhukar. A, Swathi. E, S. Pranathi, Vineela Devi, K. Surender Reddy (2012) Analýza xenobiotik: přehled. Journal of Pharma Research. (www.jprinfo.com)
2. Murray, RK, Granner, DK, Mayes, PA a Rodwell, VW (2014). Harperova ilustrovaná biochemie. Mcgraw-hill.
3. Omiecinski, CJ, Vanden Heuvel, JP, Perdew, GH a Peters, JM (2011). Xenobiotický metabolismus, dispozice a regulace receptory: od biochemického jevu k prediktorům hlavních toxicit. Toxicological Sciences, 120 (suppl_1), S49-S75.
4. Patel, DK a Sen, DJ Xenobiotics: Základní předchůdce pro systém života. - academia.edu
5. McCance, KL, a Huether, SE (2018). Patofyziologie-ebook: biologický základ onemocnění u dospělých a dětí. Elsevier Health Sciences.