КСЕНОБІОТИК: ОБМІН РЕЧОВИН, ХАРЧОВІ ДЖЕРЕЛА, ОБМІН РЕЧОВИН, СПРОВОКОВАНІ РЕАКЦІЇ - БІОЛОГІЯ - 2025

У ксенобіотики іноземні хімічні речовини в організмі людини, в тому числі препаратів, харчових добавок, забруднюючих речовин, хімічних канцерогенів і багатьох речовин , які потрапляють в організм різними шляхами з навколишнього середовища.

Слово "ксенобіотик" походить від грецького слова "xenos", що означає іноземця, а "bios", що означає життя. Ці сторонні сполуки або зазвичай не входять до складу хімічних сполук, що входять до людського організму, можуть мати природне або синтетичне походження.

Метаболізм печінки ксенобіотиків (Джерело: Drriad / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) через Wikimedia Commons)

Більшість ксенобіотиків організмом метаболізується з метою усунення, проте є такі, які неможливо усунути або процес елімінації дуже повільний, тому вони накопичуються в організмі і можуть спричинити пошкодження чи токсичність.

Відомо, що більш ніж 200 000 хімічних речовин навколишнього середовища визначені як ксенобіотичні речовини, більшість з яких можна метаболізувати, тобто трансформувати, щоб їх усунути. Ці перетворення відбуваються переважно в печінці. Однак деякі ксенобіотики можуть виводитися або усуватися без змін.

Кілька факторів можуть впливати на метаболізм ксенобіотиків. До них належать вік, стать, певні генетичні фактори та деякі ферментативні індукції, спричинені певними ксенобіотиками.

Коли ксенобіотик є препаратом, його метаболізм може спричинити його активацію або зменшити або припинити свою дію. Токсичність деяких ксенобіотиків можна перевірити декількома способами; наприклад, ціанід дуже токсичний у дуже низьких концентраціях, оскільки він блокує дихальний ланцюг; інші є цитотоксичними, оскільки вони ковалентно зв'язуються з ДНК, РНК або білками.

Деякі ксенобіотики можуть викликати антигенні реакції, можуть бути канцерогенними або навіть бути абсолютно нешкідливими (нетоксичними).

Метаболізм ксенобіотиків

Люди постійно піддаються впливу найрізноманітніших ксенобіотичних речовин. До них відносяться наркотики, токсичні агенти, мутагени та канцерогени. Багато з цих речовин потрапляють в організм при попаданні в їжу їжі в раціоні.

Ксенобіотичні сполуки можуть реагувати з внутрішньоклітинними макромолекулами, такими як ДНК (або безпосередньо з клітинними структурами), спричиняючи пошкодження та / або травми. Для протидії цим шкідливим впливам організм має дві оборонні системи: ферменти детоксикації та антиоксидантні системи.

Ксенобіотичний метаболізм (Джерело: TimVickers / Public domain, через Wikimedia Commons)

Метаболізм ксенобіотиків можна згрупувати у два процеси або фази. Перша є основною реакцією гідроксилювання, а друга включає кон'югацію гідроксильованих продуктів. Ці процеси відбуваються переважно в печінці, хоча деякі початкові реакції можуть виникати в епітеліальному бар’єрі шкіри та в інших тканинах, таких як легені.

Фаза гідроксилювання каталізується рядом ферментів класу монооксидаз або цитохромів Р450. Крім гідроксилювання, ці ферменти беруть участь у процесах дезамінації, дегалогенізації, десульфуризації, епоксидування, перекисного окислення та відновлення.

Ферментами сімейства цитохрому Р450 є альдегідні оксидази, ксантиноксидази та пероксидази. У цій першій фазі деякі естерази та ферменти, крім цитохрому Р450, беруть участь у деяких реакціях гідролізу.

На другій фазі деякі полярні продукти утворюються в результаті кон'югації, які, розчиняючись у воді, легко виводяться. Кон'югація виробляється під дією специфічних ферментів, які зв’язують гідроксильований продукт з різними молекулами, серед яких: глюкуронова кислота, сульфат, ацетат, глутатіон, амінокислоти або метильні групи.

Дієтичне джерело токсичних та канцерогенних ксенобіотиків

Дієтичне джерело канцерогенних речовин включає сполуки, які утворюються під час варіння жиру, м’яса чи білка або при попаданні в організм деяких природних продуктів, отриманих з певних рослин, таких як алкалоїди та деякі побічні продукти цвілі.

Серед цих речовин найбільш вивченими їх канцерогенними ефектами є ті, що утворюються в результаті перегорання м'яса, такі як поліциклічні ароматичні вуглеводні та гетероциклічні ароматичні аміни.

Інші ксенобіотики, які люди приймають все життя, - це промислові та екологічні забруднювачі, такі як вихлоп дизельних двигунів, а також пестициди, які в кінцевому рахунку забруднюють воду та продукти харчування. Також входять деякі ліки, як ті, що прописуються, так і ті, які продаються без рецепта.

Нітрати, що використовуються для консервації м’яса та риби, можуть забруднювати ґрунти та води; вони пов'язані із залозистими карциномами у тварин.

Фактори, що впливають на метаболізм ксенобіотиків

На активність ферментів, які метаболізують ксенобіотичні речовини, може впливати багато факторів. Їх активність сильно відрізняється між видами, тому токсичний або канцерогенний ефект ксенобіотику не можна вільно переносити з одного виду на інший.

Повідомлялося про значні відмінності між людьми щодо активності ферментів, відповідальних за метаболізм ксенобіотиків. Ці відмінності часто залежать від генетичних факторів, віку та статі конкретної особи.

Одночасне споживання декількох ксенобіотичних речовин може породжувати ферментативну індукцію. Метаболіти, що утворюються під час метаболізму деяких ксенобіотиків, можуть інгібувати або стимулювати активність детоксикаційних ферментів.

Цей ефект є дуже важливим при оцінці реакції на певні препарати, оскільки комбінація може потребувати коригування дози.

Реакції, спровоковані ксенобіотиками

Коли ксенобіотик є лікарським засобом, реакції гідроксилювання першої фази метаболізму можуть викликати активацію препарату або, навпаки, якщо він вже був активним, то він метаболізується до неактивної полярної форми і потім буде ліквідований.

Існують деякі побічні реакції, спричинені певними препаратами, які залежать від відмінностей генетичного походження, що існують між різними індивідами за структурою різних ферментів і білків.

Токсичність вільних радикалів (спровокована ксенобіотиками) (Джерело: Dan Cojocari / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) через Wikimedia Commons)

Таким чином, описані деякі побічні ефекти, які проявляються лише у дуже невеликого відсотка людей, такі як гемолітична анемія, злоякісна гіпертермія, змінений метаболізм нікотину, який захищає від тютюнової залежності тощо.

Токсичний вплив ксенобіотиків може залежати від дози або прийому речовини. Деякі ксенобіотики, такі як певні отрути, є токсичними з дуже низькими дозами, інші метаболізуються дуже повільно, і коли їх споживання постійно, вони накопичуються до отримання токсичних ефектів у більш високих дозах.

Ксенобіотичні речовини можуть викликати найрізноманітніші біологічні ефекти. До них відносяться корисні фармакологічні реакції при лікуванні багатьох захворювань, токсичні реакції, імунологічні реакції та карциноматозні ефекти, які можуть призвести до виникнення раку в різних органах і тканинах.

Список літератури

1. Мадхукар. А, Сваті. E, S. Pranathi, Vineela Devi, K. Surender Reddy (2012) Аналіз ксенобіотиків: огляд. Журнал фармацевтичних досліджень. (www.jprinfo.com)
2. Murray, RK, Granner, DK, Mayes, PA та Rodwell, VW (2014). Ілюстрована біохімія Харпера. Макгра-Хілл.
3. Omiecinski, CJ, Vanden Heuvel, JP, Perdew, GH, & Peters, JM (2011). Ксенобіотичний метаболізм, диспозиція та регуляція рецепторами: від біохімічного явища до предикторів основних токсичних речовин. Токсикологічні науки, 120 (suppl_1), S49-S75.
4. Patel, DK та Sen, DJ Xenobiotics: найважливіший попередник для живої системи. - academia.edu
5. McCance, KL, & Huether, SE (2018). Патофізіологія-електронна книга: біологічна основа захворювання у дорослих і дітей. Науки про здоров’я Ельзев'є.