- Ksenobiotiikan aineenvaihdunta
- Myrkyllisten ja syöpää aiheuttavien ksenobiotikumien ravintolähde
- Ksenobiotiikan aineenvaihduntaan vaikuttavat tekijät
- Ksenobiotiikan aiheuttamat vastaukset
- Viitteet
Ksenobiooteille ovat vieraita kemiallisia aineita ihmiskehoon, kuten lääkkeiden, elintarvikkeiden lisäaineet, epäpuhtaudet, kemikaalikarsinogeeneilla ja monia aineita, jotka kehoon eri reittejä ympäristöstä.
Sana "ksenobioottinen" johtuu kreikkalaisesta sanasta "xenos", joka tarkoittaa ulkomaalaista, ja "bios", joka tarkoittaa elämää. Nämä vieraat yhdisteet tai jotka eivät normaalisti ole osa kemiallisia yhdisteitä, jotka muodostavat ihmiskehon, voivat olla luonnollisia tai synteettisiä alkuperää.
Ksenobiottisten lääkkeiden maksa-aineenvaihdunta (Lähde: Drriad / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) Wikimedia Commonsin kautta)
Suurin osa ksenobiotiikoista metaboloituu elimistössä eliminoimiseksi, mutta on joitakin, joita ei voida eliminoida tai joiden eliminaatioprosessi on erittäin hidas, joten ne kertyvät kehoon ja voivat aiheuttaa vaurioita tai myrkyllisyyttä.
Yli 200 000 ympäristökemikaalia tunnetaan ksenobioottisina aineina, joista suurin osa voidaan metaboloida, ts. Muuttaa, eliminoidakseen. Nämä muutokset tapahtuvat pääasiassa maksassa. Jotkut ksenobiotit voidaan kuitenkin erittää tai eliminoida muuttumattomana.
Useat tekijät voivat vaikuttaa ksenobiotiikien metaboliaan. Näitä ovat ikä, sukupuoli, tietyt geneettiset tekijät ja eräiden ksenobiotiikien aiheuttamat entsyymien induktiot.
Kun ksenobiotti on lääke, sen aineenvaihduntaan voi liittyä sen aktivoituminen tai se voi heikentyä tai lopettaa sen toiminnan. Joidenkin ksenobiotikumien toksisuus voidaan varmistaa usealla tavalla; esimerkiksi syanidi on erittäin myrkyllinen erittäin pienissä pitoisuuksissa, koska se tukkii hengitysketjua; toiset ovat sytotoksisia, koska ne sitoutuvat kovalenttisesti DNA: han, RNA: han tai proteiineihin.
Jotkut ksenobiotit voivat laukaista antigeenisiä reaktioita, voivat olla syöpää aiheuttavia tai jopa olla täysin vaarattomia (myrkyttömiä).
Ksenobiotiikan aineenvaihdunta
Ihmiset ovat jatkuvasti alttiina monenlaisille ksenobioottisille aineille. Näitä ovat lääkkeet, myrkylliset aineet, perimää vaurioittavat aineet ja karsinogeenit. Monet näistä aineista tulevat kehoon, kun ne nautitaan ruuan kanssa ruokavaliossa.
Ksenobiottiset yhdisteet voivat reagoida solunsisäisten makromolekyylien, kuten DNA: n (tai suoraan solurakenteiden kanssa) kanssa, aiheuttaen vaurioita ja / tai vammoja. Näiden haitallisten vaikutusten torjumiseksi keholla on kaksi puolustusjärjestelmää: vieroitusentsyymit ja antioksidanttijärjestelmät.
Ksenobiottinen aineenvaihdunta (Lähde: TimVickers / Public domain, Wikimedia Commonsin kautta)
Ksenobiotiikien metabolia voidaan ryhmitellä kahteen prosessiin tai vaiheeseen. Ensimmäisen pääreaktio on hydroksylointi ja toiseen sisältyy hydroksyloitujen tuotteiden konjugointi. Nämä prosessit tapahtuvat pääasiassa maksassa, vaikka joitain alustavia reaktioita voi tapahtua ihon epiteelisuojassa ja muissa kudoksissa, kuten keuhkoissa.
Hydroksylaatiofaasia katalysoidaan monok- sidaasien tai sytokromien P450-luokan entsyymien sarjalla. Hydroksylaation lisäksi nämä entsyymit osallistuvat deaminaation, dehalogenoinnin, rikinpoiston, epoksidaation, peroksidaation ja pelkistyksen prosesseihin.
Sytokromi P450-perheen entsyymit ovat aldehydioksidaasit, ksantiinioksidaasit ja peroksidaasit. Tässä ensimmäisessä vaiheessa jotkut esteraasit ja muut entsyymit kuin sytokromi P450 osallistuvat joihinkin hydrolyysireaktioihin.
Toisessa vaiheessa konjugoinnin seurauksena syntyy joitain polaarisia tuotteita, jotka, liukoisina veteen, erittyvät helposti. Konjugaatio saadaan aikaan spesifisten entsyymien vaikutuksesta, jotka sitovat hydroksyloidun tuotteen erilaisilla molekyyleillä, joita ovat: glukuronihappo, sulfaatti, asetaatti, glutationi, aminohapot tai metyyliryhmät.
Myrkyllisten ja syöpää aiheuttavien ksenobiotikumien ravintolähde
Syöpää aiheuttavien aineiden ravintolähteeseen kuuluvat yhdisteet, joita syntyy rasvan, lihan tai proteiinin keittämisen yhteydessä tai kun tietyt kasveista johdetut luonnolliset tuotteet, kuten alkaloidit ja jotkut homeen sivutuotteet, nautitaan.
Näistä aineista syöpää aiheuttavien vaikutusten suhteen tutkittiin eniten sellaisia, joita syntyy lihan ylikuumentamisella, kuten polysykliset aromaattiset hiilivedyt ja heterosykliset aromaattiset amiinit.
Muut ksenobiotit, joita ihmiset nauttivat koko elämänsä ajan, ovat teollisuus- ja ympäristösaasteita, kuten dieselmoottoreiden pakokaasut, samoin kuin torjunta-aineet, jotka lopulta saastuttavat vettä ja ruokaa. Jotkut lääkkeet ovat myös mukana, sekä reseptilääkkeitä että käsimyymälöitä.
Lihan ja kalan säilyttämiseen käytetyt nitraatit voivat saastuttaa maaperät ja vedet; nämä liittyvät eläinten rauhaskarsinoomiin.
Ksenobiotiikan aineenvaihduntaan vaikuttavat tekijät
Monet tekijät voivat vaikuttaa ksenobioottisia aineita metaboloivien entsyymien aktiivisuuteen. Niiden aktiivisuus eroaa suuresti lajeittain, joten ksenobiotin toksista tai karsinogeenista vaikutusta ei voida vapaasti siirtää lajeista toisiinsa.
Yksilöiden välillä on ilmoitettu merkittävistä eroista ksenobiotiikien metaboliasta vastaavien entsyymien aktiivisuudessa. Nämä erot riippuvat usein geneettisistä tekijöistä, kyseisen henkilön iästä ja sukupuolesta.
Useiden ksenobioottisten aineiden samanaikainen kulutus voi tuottaa entsymaattista induktiota. Joidenkin ksenobiotikumien metabolian aikana syntyvät metaboliitit voivat estää tai stimuloida vieroitusentsyymien aktiivisuutta.
Tämä vaikutus on erittäin tärkeä arvioitaessa vastetta tietyille lääkkeille, koska yhdistelmä saattaa edellyttää annoksen muuttamista.
Ksenobiotiikan aiheuttamat vastaukset
Kun ksenobiotti on lääke, aineenvaihdunnan ensimmäisen vaiheen hydroksylointireaktiot voivat aiheuttaa lääkkeen aktivoitumisen tai päinvastoin, jos se oli jo aktiivinen, se metaboloituu passiiviseksi polaarimuotoksi ja eliminoidaan sitten.
Jotkut lääkkeet aiheuttavat haittavaikutuksia, jotka riippuvat geneettisen alkuperän eroista, jotka esiintyvät eri yksilöiden välillä erilaisten entsyymien ja proteiinien rakenteen suhteen.
Vapaiden radikaalien toksisuus (ksenobiotiikan aiheuttama) (Lähde: Dan Cojocari / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) Wikimedia Commonsin kautta)
Siten kuvataan joitain lisävaikutuksia, joita esiintyy vain hyvin pienellä prosenttimäärällä henkilöitä, kuten hemolyyttiset anemiat, pahanlaatuinen hypertermia, muutettu nikotiinimetabolia, joka suojaa tupakkariippuvuudelta jne.
Ksenobiotiikien toksiset vaikutukset voivat riippua annoksesta tai nautitusta aineesta. Jotkut ksenobiotit, kuten tietyt myrkyt, ovat myrkyllisiä erittäin pienillä annoksilla, toiset metaboloituvat hyvin hitaasti ja jatkuvan kulutuksen aikana ne kertyvät, kunnes toksisilla vaikutuksilla on suurempia annoksia.
Ksenobiottiset aineet voivat aiheuttaa monenlaisia biologisia vaikutuksia. Näihin sisältyy hyödyllisiä farmakologisia vasteita hoidettaessa monia sairauksia, toksisia reaktioita, immunologisia reaktioita ja karsinoomaisia vaikutuksia, jotka voivat johtaa syöpään eri elimissä ja kudoksissa.
Viitteet
- Madhukar. A, Swathi. E, S. Pranathi, Vineela Devi, K. Surender Reddy (2012) ksenobiotiikan analyysi: katsaus. Journal of Pharma Research. (Www.jprinfo.com)
- Murray, RK, Granner, DK, Mayes, PA, ja Rodwell, VW (2014). Harperin havainnollistettu biokemia. McGraw-Hill.
- Omiecinski, CJ, Vanden Heuvel, JP, Perdew, GH ja Peters, JM (2011). Ksenobiottinen aineenvaihdunta, jakautuminen ja reseptoreiden säätely: biokemiallisista ilmiöistä tärkeimpien toksisuuksien ennustajiin. Toksikologiset tieteet, 120 (Suppl_1), S49-S75.
- Patel, DK, ja Sen, DJ Xenobiotics: välttämätön esiaste elävälle järjestelmälle. - yliopisto.edu
- McCance, KL ja Huether, SE (2018). Patofysiologia-kirja: aikuisten ja lasten sairauksien biologinen perusta. Elsevier terveystieteet.