XENOBIOTIKUS ANYAGCSERE, TÁPLÁLÉKFORRÁSOK, ANYAGCSERE, KIVÁLTOTT VÁLASZOK - BIOLÓGIA - 2026

A xenobiotikumok idegen kémiai anyagok az emberi test számára, ideértve a gyógyszereket, az élelmiszer-adalékanyagokat, a szennyező anyagokat, a kémiai rákkeltő anyagokat és sok olyan anyagot, amelyek a testbe a környezettől eltérő útvonalon jutnak be.

A „xenobiotikus” szó a „xenos” görög szóból származik, amely idegen jelentést jelent, és a „bios”, ami az életet jelenti. Ezek az idegen vegyületek, vagy amelyek általában nem képezik részét az emberi test alkotó kémiai vegyületeknek, természetes vagy szintetikus eredetűek lehetnek.

A xenobiotikus gyógyszerek máj metabolizmusa (Forrás: Drriad / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) a Wikimedia Commons segítségével)

A legtöbb xenobiotikumot a szervezet metabolizálja annak eliminációja érdekében, vannak olyanok, amelyeket nem lehet eltávolítani, vagy amelyeknek eliminációs folyamata nagyon lassú, tehát felhalmozódnak a testben és károsodást vagy toxicitást okozhatnak.

Ismert, hogy több mint 200 000 környezeti vegyi anyagot azonosítanak xenobiotikus anyagként, amelyek nagy része metabolizálódhat, vagyis átalakulhat annak eltávolítása érdekében. Ezek az átalakulások főként a májban fordulnak elő. Egyes xenobiotikumok változatlan formában ürülnek vagy eltávolíthatók.

Számos tényező befolyásolhatja a xenobiotikumok metabolizmusát. Ide tartoznak az életkor, nem, bizonyos genetikai tényezők és bizonyos enzimek indukciói, amelyeket bizonyos xenobiotikumok okoznak.

Ha a xenobiotikum gyógyszer, metabolizmusa magában foglalhatja aktiválását, vagy csökkentheti vagy befejezheti hatását. Egyes xenobiotikumok toxicitása többféle módon igazolható; például a cianid nagyon alacsony koncentrációban nagyon mérgező, mivel blokkolja a légzőrendszert; mások citotoxikusak, mivel kovalensen kötődnek a DNS-hez, RNS-hez vagy fehérjékhez.

Egyes xenobiotikumok antigén reakciókat válthatnak ki, karcinogének vagy akár teljesen ártalmatlanok is (nem mérgezőek).

Xenobiotikumok anyagcseréje

Az emberek állandóan ki vannak téve a sokféle xenobiotikus anyagnak. Ide tartoznak a gyógyszerek, toxikus ágensek, mutagének és karcinogének. Ezen anyagok közül sok bekerül a testbe, amikor táplálékkal táplálják őket.

A xenobiotikus vegyületek reakcióba léphetnek az intracelluláris makromolekulákkal, például a DNS-sel (vagy közvetlenül a sejtes struktúrákkal), kárt és / vagy sérülést okozva. A káros hatások ellensúlyozására a testnek két védelmi rendszere van: méregtelenítő enzimek és antioxidáns rendszerek.

Xenobiotikus anyagcsere (Forrás: TimVickers / Public domain, a Wikimedia Commonson keresztül)

A xenobiotikumok metabolizmusa két folyamatra vagy fázisra osztható. Az első fő reakciója hidroxilálással rendelkezik, a második magában foglalja a hidroxilált termékek konjugálását. Ezek a folyamatok főként a májban zajlanak, bár bizonyos kezdeti reakciók előfordulhatnak a bőr hámrétegében és más szövetekben, például a tüdőben.

A hidroxilációs fázist a P450 monooxidázok vagy citokrómok osztályába tartozó enzimek sorozata katalizálja. A hidroxiláción kívül ezek az enzimek részt vesznek a dezaminálás, a dehalogénezés, a kénmentesítés, az epoxidáció, a peroxidáció és a redukció folyamatában is.

A citokróm P450 család enzimei az aldehid-oxidázok, a xantin-oxidázok és a peroxidázok. Ebben az első szakaszban néhány észteráz és enzim, a citokróm P450 kivételével, részt vesz bizonyos hidrolízis reakciókban.

A második fázisban a konjugáció eredményeként néhány poláris termék képződik, amelyek vízben oldódnak és könnyen kiválasztódnak. A konjugációt olyan specifikus enzimek hatására hozzák létre, amelyek a hidroxilált terméket különféle molekulákkal kötik össze, beleértve a következőket: glükuronsav, szulfát, acetát, glutation, aminosavak vagy metilcsoportok.

A toxikus és karcinogén Xenobiotikumok táplálékforrása

A rákkeltő anyagok étrendi forrása magában foglalja azokat a vegyületeket, amelyeket zsír, hús vagy fehérje főzésénél állítanak elő, vagy amikor bizonyos növényekből származó természetes termékeket, például alkaloidokat és a penész néhány melléktermékét lenyelik.

Ezen anyagok közül a karcinogenikus hatásaik szempontjából a hús túlfőzésével kapcsolatban a legtöbbet vizsgálták, mint például a policiklusos aromás szénhidrogének és a heterociklusos aromás aminok.

Egyéb xenobiotikumok, amelyeket az emberek egész életük alatt lenyelnek, ipari és környezeti szennyező anyagok, például a dízelmotorok füstjei, valamint a peszticidek, amelyek szennyezik a vizet és az ételeket. Egyes gyógyszereket is tartalmaznak, mind a felírt, mind a vény nélkül kapható gyógyszereket.

A hús és hal tartósítására használt nitrátok szennyezhetik a talajt és a vizet; ezek állatok mirigykarcinómáival kapcsolatosak.

A xenobiotikumok metabolizmusát befolyásoló tényezők

Számos tényező befolyásolhatja a xenobiotikus anyagokat metabolizáló enzimek aktivitását. Aktivitásuk nagymértékben különbözik a fajoktól, így a xenobiotikumok toxikus vagy rákkeltő hatása nem terjeszthető szabadon az egyik fajról a másikra.

Jelentős különbségeket jelentettek az egyének között a xenobiotikumok metabolizmusáért felelős enzimek aktivitása tekintetében. Ezek a különbségek gyakran függnek a genetikai tényezőktől, az adott személy életkorától és nemétől.

Több xenobiotikus anyag egyidejű fogyasztása enzimes indukciót válthat ki. Egyes xenobiotikumok anyagcseréje során képződött metabolitok gátolhatják vagy serkenthetik a méregtelenítő enzimek aktivitását.

Ez a hatás nagyon fontos bizonyos gyógyszerekre adott válasz értékelésekor, mivel a kombinációhoz szükség lehet a dózis módosítására.

A xenobiotikumok által kiváltott válaszok

Ha a xenobiotikum gyógyszer, a metabolizmus első fázisának hidroxilezési reakciói a gyógyszer aktiválását okozhatják, vagy éppen ellenkezőleg, ha már aktív volt, akkor inaktív poláris formává metabolizálódnak, majd eliminálódnak.

Vannak bizonyos gyógyszerek által kiváltott mellékhatások, amelyek a genetikai eredet eltéréseitől függnek, amelyek a különböző egyének között a különböző enzimek és fehérjék szerkezetét illetően fennállnak.

Szabadgyökök toxicitása (a xenobiotikumok kiváltják) (Forrás: Dan Cojocari / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) a Wikimedia Commons segítségével)

Így leírtak néhány olyan mellékhatást, amely csak az egyének nagyon kis százalékán jelentkezik, például hemolitikus anémiák, rosszindulatú hipertermia, megváltozott nikotin-anyagcsere, amely védi a dohányzásfüggőségét stb.

A xenobiotikumok toxikus hatásai az adagotól vagy a lenyeltektől függhetnek. Egyes xenobiotikumok, mint például bizonyos méreg, nagyon alacsony dózisokkal mérgezőek, mások nagyon lassan metabolizálódnak, és folyamatos fogyasztásuk során felhalmozódnak, amíg a toxikus hatások nagyobb adagokkal nem alakulnak ki.

A xenobiotikus anyagok sokféle biológiai hatást okozhatnak. Ide tartoznak a sokféle betegség kezelésére szolgáló, előnyös farmakológiai válaszok, toxikus reakciók, immunológiai reakciók és karcinómás hatások, amelyek különböző szervekben és szövetekben rákhoz vezethetnek.

Irodalom

1. Madhukar. A, Swathi. E, Pranathi S., Vineela Devi, Surender Reddy K. (2012) Xenobiotikumok elemzése: áttekintés. Journal of Pharma Research. (Www.jprinfo.com)
2. Murray, RK, Granner, DK, Mayes, PA és Rodwell, VW (2014). Harper illusztrált biokémiája. McGraw-Hill.
3. Omiecinski, CJ, Vanden Heuvel, JP, Perdew, GH és Peters, JM (2011). Xenobiotikus anyagcsere, diszpozíció és receptorok általi szabályozás: a biokémiai jelenségektől a fő toxicitás előrejelzőiig. Toxicological Sciences, 120 (Suppl_1), S49-S75.
4. Patel, DK, és Sen, DJ Xenobiotics: Alapvető prekurzor az élő rendszerhez. - akadémia.edu
5. McCance, KL és Huether, SE (2018). Pathophysiology-Ebook: a felnőttek és gyermekek betegségének biológiai alapjai. Elsevier Health Sciences.