KSENOBIOTIK: PRESNOVA, PREHRANSKI VIRI, METABOLIZEM, SPROŽENI ODZIVI - BIOLOGIJA - 2025

V ksenobiotiki so tuji kemične snovi v človeškem telesu, vključno z zdravili, aditive za živila, kontaminanti, kemičnih rakotvornih snovi in številnih snovi, ki vstopajo v telo po različnih poteh iz okolja.

Beseda "ksenobiotik" izhaja iz grške besede "xenos", ki pomeni tujek in "bios", kar pomeni življenje. Te tuje spojine ali običajno niso del kemičnih spojin, ki sestavljajo človeško telo, so lahko naravnega ali sintetičnega izvora.

Presnova jeter ksenobiotikov (Vir: Drriad / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) prek Wikimedia Commons)

Telo večino ksenobiotikov presnavlja, da bi jih lahko izločili, vendar jih je nekaj, ki jih ni mogoče odpraviti, ali katerih postopek izločanja je zelo počasen, zato se kopičijo v telesu in lahko ustvarijo škodo ali strupenost.

Znanih je več kot 200.000 okoljskih kemikalij, ki so opredeljene kot ksenobiotične snovi, ki jih je večina mogoče metabolizirati, torej preoblikovati, da bi jih odstranili. Te transformacije se pojavljajo predvsem v jetrih. Nekateri ksenobiotiki pa se lahko izločijo ali izločijo v nespremenjeni obliki.

Na presnovo ksenobiotikov lahko vpliva več dejavnikov. Sem spadajo starost, spol, nekateri genetski dejavniki in nekatere encimske indukcije, ki jih povzročajo nekateri ksenobiotiki.

Kadar je ksenobiotik zdravilo, lahko njegov metabolizem vključuje njegovo aktivacijo ali pa zmanjša ali konča njegovo delovanje. Strupenost nekaterih ksenobiotikov je mogoče preveriti na več načinov; na primer, cianid je zelo strupen v zelo nizkih koncentracijah, saj blokira dihalno verigo; drugi so citotoksični, saj se kovalentno vežejo na DNA, RNA ali proteine.

Nekateri ksenobiotiki lahko sprožijo antigene reakcije, so lahko rakotvorni ali celo popolnoma neškodljivi (netoksični).

Presnova ksenobiotikov

Ljudje so nenehno izpostavljeni najrazličnejšim ksenobiotičnim snovem. Sem spadajo zdravila, strupena sredstva, mutageni in rakotvorni snovi. Mnoge od teh snovi vstopijo v telo, ko jih zaužijemo s hrano v prehrani.

Ksenobiotične spojine lahko reagirajo z medceličnimi makromolekuli, kot je DNK (ali neposredno s celičnimi strukturami), kar povzroči škodo in / ali poškodbo. Za preprečevanje teh škodljivih učinkov ima telo dva obrambna sistema: encime za razstrupljanje in antioksidantne sisteme.

Presnova ksenobiotikov (Vir: TimVickers / Public domain, via Wikimedia Commons)

Presnovo ksenobiotikov lahko razvrstimo v dva procesa ali faze. Prva ima hidroksilacijo kot glavno reakcijo, druga pa konjugacijo hidroksiliranih produktov. Ti procesi potekajo predvsem v jetrih, čeprav se lahko pojavijo nekatere začetne reakcije na epitelijski pregradi kože in v drugih tkivih, kot so pljuča.

Fazo hidroksilacije katalizira vrsta encimov razreda monooksidaz ali citokromov P450. Ti encimi poleg hidroksilacije sodelujejo pri deaminaciji, dehalogenizaciji, razžvepljevanju, epoksidaciji, peroksidaciji in redukciji.

Encimi iz družine citokroma P450 so aldehidne oksidaze, ksantin oksidaze in peroksidaze. V tej prvi fazi pri nekaterih reakcijah hidrolize sodelujejo nekateri esteraze in encimi, ki niso citokrom P450.

V drugi fazi nastanejo nekateri polarni proizvodi kot posledica konjugacije, ki se, topni v vodi, zlahka izločijo. Konjugacija nastane z učinkom specifičnih encimov, ki hidroksilirani produkt vežejo z različnimi molekulami, med katerimi so: glukuronska kislina, sulfat, acetat, glutation, aminokisline ali metilne skupine.

Prehranski vir strupenih in rakotvornih ksenobiotikov

Prehranski vir rakotvornih snovi vključuje spojine, ki nastanejo pri kuhanju maščob, mesa ali beljakovin ali ko se zaužijejo nekateri naravni proizvodi, pridobljeni iz nekaterih rastlin, kot so alkaloidi in nekateri stranski proizvodi plesni.

Med temi snovmi so najbolj raziskovane njihove kancerogene učinke tiste, ki nastanejo pri prekuhavanju mesa, na primer policiklični aromatski ogljikovodiki in heterociklični aromatski amini.

Drugi ksenobiotiki, ki jih ljudje zaužijejo celo življenje, so industrijska in okoljska onesnaževala, kot so dizli dizelskih motorjev, pa tudi pesticidi, ki kontaminirajo vodo in hrano. Vključena so tudi nekatera zdravila, tako tista, ki so predpisana, kot tista, ki so brez recepta.

Nitrati, ki se uporabljajo za konzerviranje mesa in rib, lahko onesnažijo tla in vode; ti so povezani z žleznimi karcinomi pri živalih.

Dejavniki, ki vplivajo na presnovo ksenobiotikov

Številni dejavniki lahko vplivajo na delovanje encimov, ki presnavljajo ksenobiotične snovi. Njihova aktivnost se med vrstami močno razlikuje, zato toksičnega ali kancerogenega učinka ksenobiotika ni mogoče prosto prenašati iz ene vrste v drugo.

Med posamezniki so poročali o pomembnih razlikah glede aktivnosti encimov, odgovornih za presnovo ksenobiotikov. Te razlike so pogosto odvisne od genetskih dejavnikov, starosti in spola zadevnega posameznika.

Hkratno uživanje več ksenobiotičnih snovi lahko povzroči encimsko indukcijo. Presnovki, ki nastanejo med presnovo nekaterih ksenobiotikov, lahko zavirajo ali stimulirajo aktivnost razstrupljevalnih encimov.

Ta učinek je zelo pomemben pri oceni odziva na določena zdravila, saj lahko kombinacija zahteva prilagoditev odmerka.

Odzive, ki jih sprožijo ksenobiotiki

Kadar je ksenobiotik zdravilo, lahko reakcije hidroksilacije prve faze metabolizma povzročijo aktivacijo zdravila ali, nasprotno, če je že bila aktivna, se ta presnovi v neaktivno polarno obliko in nato izloči.

Obstajajo nekateri neželeni učinki nekaterih zdravil, ki so odvisni od razlik v genetskem izvoru, ki obstajajo med različnimi posamezniki glede na strukturo različnih encimov in beljakovin.

Strupenost za proste radikale (sprožijo jih ksenobiotiki) (Vir: Dan Cojocari / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) prek Wikimedia Commons)

Tako so opisani nekateri stranski učinki, ki se pojavijo le v zelo majhnem odstotku posameznikov, na primer hemolitične anemije, maligna hipertermija, spremenjena presnova nikotina, ki ščiti pred odvisnostjo od tobaka itd.

Toksični učinki ksenobiotikov so lahko odvisni od odmerka ali zaužite snovi. Nekateri ksenobiotiki, kot so nekateri strupi, so strupeni z zelo nizkimi odmerki, drugi se presnavljajo zelo počasi in ko je njihovo uživanje stalno, se kopičijo, dokler se z večjimi odmerki ne ustvarijo toksični učinki.

Ksenobiotične snovi lahko povzročijo najrazličnejše biološke učinke. Ti vključujejo koristne farmakološke odzive pri zdravljenju številnih bolezni, toksičnih reakcij, imunoloških reakcij in karcinomatskih učinkov, ki lahko privedejo do nastanka raka v različnih organih in tkivih.

Reference

1. Madhukar. A, Svati. E, S. Pranathi, Vineela Devi, K. Surender Reddy (2012) Analiza ksenobiotikov: pregled. Journal of Pharma Research. (www.jprinfo.com)
2. Murray, RK, Granner, DK, Mayes, PA in Rodwell, VW (2014). Harperjeva ilustrirana biokemija. Mcgraw-hrib.
3. Omiecinski, CJ, Vanden Heuvel, JP, Perdew, GH, & Peters, JM (2011). Ksenobiotična presnova, razporeditev in regulacija s strani receptorjev: od biokemičnega pojava do napovedovalcev večjih strupenosti. Toksikološke znanosti, 120 (suppl_1), S49-S75.
4. Patel, DK in Sen, DJ Xenobiotics: bistveni predhodnik za živi sistem. - academia.edu
5. McCance, KL, & Huether, SE (2018). Patofiziologija-Ebook: biološka osnova bolezni pri odraslih in otrocih. Elsevier Health Sciences.