XENOBIOTIC: METABOLISM, DIETKÄLLOR, METABOLISM, UTLÖST SVAR - BIOLOGI - 2025

De xenobiotika är främmande kemiska ämnen i kroppen, inklusive läkemedel, livsmedelstillsatser, föroreningar, kemiska carcinogener och många ämnen som kommer in i kroppen genom olika vägar från omgivningen.

Ordet "xenobiotic" härrör från det grekiska ordet "xenos" som betyder utlänning och "bios" som betyder liv. Dessa främmande föreningar, eller som normalt inte ingår i de kemiska föreningar som utgör människokroppen, kan vara av naturligt eller syntetiskt ursprung.

Levermetabolism av xenobiotiska läkemedel (Källa: Drriad / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) via Wikimedia Commons)

De flesta xenobiotika metaboliseras av kroppen för att elimineras, men det finns vissa som inte kan elimineras eller vars eliminationsprocess är mycket långsam, så de ackumuleras i kroppen och kan skapa skador eller toxicitet.

Mer än 200 000 miljökemikalier är kända för att identifieras som xenobiotiska ämnen, varav de flesta kan metaboliseras, det vill säga transformeras, för att elimineras. Dessa transformationer sker huvudsakligen i levern. Vissa xenobiotika kan emellertid utsöndras eller elimineras oförändrade.

Flera faktorer kan påverka xenobiotikens metabolism. Dessa inkluderar ålder, kön, vissa genetiska faktorer och vissa enzyminduktioner orsakade av vissa xenobiotika.

När xenobiotikum är ett läkemedel, kan dess metabolism involvera dess aktivering eller det kan minska eller avsluta dess verkan. Toxiciteten hos vissa xenobiotika kan verifieras på flera sätt; till exempel är cyanid mycket giftig vid mycket låga koncentrationer, eftersom den blockerar andningskedjan; andra är cytotoxiska eftersom de binder kovalent till DNA, RNA eller proteiner.

Vissa xenobiotika kan utlösa antigena reaktioner, kan vara cancerframkallande eller till och med vara helt ofarliga (icke-toxiska).

Xenobiotics metabolism

Människor utsätts ständigt för ett stort antal xenobiotiska ämnen. Dessa inkluderar läkemedel, toxiska medel, mutagener och cancerframkallande ämnen. Många av dessa ämnen kommer in i kroppen när de intas med mat i kosten.

Xenobiotiska föreningar kan reagera med intracellulära makromolekyler såsom DNA (eller direkt med cellstrukturer) och orsaka skador och / eller skador. För att motverka dessa skadliga effekter har kroppen två försvarssystem: avgiftningsenzymer och antioxidantsystem.

Xenobiotisk metabolism (Källa: TimVickers / Public domain, via Wikimedia Commons)

Xenobiotics metabolism kan grupperas i två processer eller faser. Den första har hydroxylering som huvudreaktion och den andra inkluderar konjugeringen av de hydroxylerade produkterna. Dessa processer sker huvudsakligen i levern, även om vissa initiala reaktioner kan förekomma i hudens epitelbarriär och i andra vävnader, såsom lungorna.

Hydroxyleringsfasen katalyseras av en serie enzymer i klassen monooxidaser eller cytokrom P450. Förutom hydroxylering deltar dessa enzymer i deaminering, dehalogenering, avsvavling, epoxidation, peroxidation och reduktionsprocesser.

Enzymerna i cytokrom P450-familjen är aldehydoxidaser, xantinoxidaser och peroxidaser. I denna första fas deltar vissa esteraser och andra enzymer än cytokrom P450 i vissa hydrolysreaktioner.

I den andra fasen produceras vissa polära produkter som ett resultat av konjugeringen, som är lösliga i vatten och lätt utsöndras. Konjugering produceras genom effekten av specifika enzymer som binder den hydroxylerade produkten med olika molekyler, bland vilka är: glukuronsyra, sulfat, acetat, glutation, aminosyror eller metylgrupper.

Kostkälla för toxiska och cancerframkallande xenobiotika

Kostkällan för cancerframkallande ämnen inkluderar föreningar som produceras när fett, kött eller protein tillagas eller när vissa naturliga produkter härrör från vissa växter, t.ex. alkaloider och vissa biprodukter av mögel, intas.

Bland dessa ämnen är de mest studerade med avseende på cancerframkallande effekter de som alstras av överkokt kött, såsom polycykliska aromatiska kolväten och heterocykliska aromatiska aminer.

Andra xenobiotika som människor intar hela livet är industriella och miljöfarliga föroreningar som dieselmotordampar, liksom bekämpningsmedel som slutar förorenande vatten och mat. Vissa mediciner ingår också, både de som förskrivs och de som är utan disk.

Nitrater som används för att konservera kött och fisk kan förorena jord och vatten; dessa är relaterade till körtelkarcinom hos djur.

Faktorer som påverkar xenobiotikens metabolism

Många faktorer kan påverka aktiviteten hos enzymer som metaboliserar xenobiotiska ämnen. Deras aktivitet skiljer sig väldigt mellan arter, så den toxiska eller cancerframkallande effekten av ett xenobiotikum kan inte fritt överföras från en art till en annan.

Betydande skillnader har rapporterats mellan individer beträffande aktiviteten hos enzymerna som är ansvariga för metabolism av xenobiotika. Dessa skillnader beror ofta på genetiska faktorer, individens ålder och kön.

Samtidig konsumtion av flera xenobiotiska ämnen kan generera enzymatisk induktion. Metaboliterna som genereras under metabolismen av vissa xenobiotika kan hämma eller stimulera aktiviteten för avgiftande enzymer.

Denna effekt är mycket viktig vid utvärdering av responsen på vissa läkemedel, eftersom kombinationen kan kräva dosjusteringar.

Svar utlösta av xenobiotics

När xenobiotikum är ett läkemedel kan hydroxyleringsreaktionerna i den första fasen av ämnesomsättningen orsaka aktiveringen av läkemedlet eller tvärtom, om det redan var aktivt, kommer det att metaboliseras till en inaktiv polär form och sedan elimineras.

Det finns vissa biverkningar som induceras av vissa läkemedel som beror på skillnaderna i genetiskt ursprung som finns mellan olika individer vad gäller strukturen för olika enzymer och proteiner.

Fri radikal toxicitet (utlöst av xenobiotika) (Källa: Dan Cojocari / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) via Wikimedia Commons)

Således beskrivs vissa säkerhetseffekter som endast förekommer i en mycket liten andel individer, såsom hemolytiska anemier, malign hypertermi, förändrad nikotinmetabolism som skyddar mot tobaksberoende, etc.

De toxiska effekterna av xenobiotika kan bero på dosen eller ämnet intaget. Vissa xenobiotika som vissa gifter är giftiga med mycket låga doser, andra metaboliseras mycket långsamt och när deras konsumtion är kontinuerlig ackumuleras de tills toxiska effekter genereras med högre doser.

Xenobiotiska ämnen kan orsaka en mängd olika biologiska effekter. Dessa inkluderar fördelaktiga farmakologiska svar vid behandling av många sjukdomar, toxiska reaktioner, immunologiska reaktioner och karcinomatiska effekter som kan leda till cancer i olika organ och vävnader.

referenser

1. Madhukar. A, Swathi. E, S. Pranathi, Vineela Devi, K. Surender Reddy (2012) Analys av Xenobiotics: A Review. Journal of Pharma Research. (Www.jprinfo.com)
2. Murray, RK, Granner, DK, Mayes, PA, & Rodwell, VW (2014). Harpers illustrerade biokemi. McGraw-Hill.
3. Omiecinski, CJ, Vanden Heuvel, JP, Perdew, GH, & Peters, JM (2011). Xenobiotisk metabolism, disposition och reglering av receptorer: från biokemiskt fenomen till prediktorer för stora toxiciteter. Toxicological Sciences, 120 (suppl_1), S49-S75.
4. Patel, DK, & Sen, DJ Xenobiotics: En väsentlig föregångare för levande system. - akademia.edu
5. McCance, KL, & Huether, SE (2018). Pathophysiology-Ebook: den biologiska grunden för sjukdom hos vuxna och barn. Elsevier Health Sciences.