קסנווביוטי: מטבוליזם, מקורות תזונתיים, מטבוליזם, תגובות מופעלות - ביולוגיה - 2025

הזנו - ביוטיות הן חומרים כימיים זרים לגוף האדם, כולל תרופות, תוספי מזון, מזהמים, חומרים מסרטנים כימיים וחומרים רבים הנכנסים לגוף בדרכים שונות מהסביבה.

המילה "זנו-ביוטי" נובעת מהמילה היוונית "קסנוס" שפירושה זרה ו"ביוס "שמשמעותה חיים. תרכובות זרות אלה, או שבדרך כלל אינן חלק מהתרכובות הכימיות המרכיבות את גוף האדם, יכולות להיות ממקור טבעי או סינטטי.

מטבוליזם בכבד של תרופות קסנו-ביוטיות (מקור: Drriad / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) באמצעות Wikimedia Commons)

רוב זרעי הזרביוטיקה עוברים מטבוליזם על ידי הגוף על מנת לחסל אותם, עם זאת, ישנם כאלה שלא ניתן לחסל או שתהליך חיסולם איטי מאוד, כך שהם מצטברים בגוף ויכולים לגרום נזק או רעילות.

ידוע כי למעלה מ- 200,000 כימיקלים סביבתיים מזוהים כחומרים קסנוביוטיים, שרובם ניתן לחילוף חומרים, כלומר להפוך, על מנת לבטל אותם. טרנספורמציות אלה מתרחשות בעיקר בכבד. עם זאת, ניתן להפריש או למחוק כמה קסנו-ביוטיות ללא שינוי.

מספר גורמים יכולים להשפיע על חילוף החומרים של קסנוביוטיקה. אלה כוללים גיל, מין, גורמים גנטיים מסוימים וכמה השראות אנזים הנגרמות כתוצאה מהקסנוביוטיקה מסוימת.

כאשר ה- xenobiotic הוא תרופה, חילוף החומרים שלו עשוי להיות כרוך בהפעלתו או שהוא עשוי להקטין או לסיים את פעולתו. ניתן לאמת את הרעילות של כמה קסנוביוטים בכמה דרכים; לדוגמה, ציאניד רעיל מאוד בריכוזים נמוכים מאוד, מכיוון שהוא חוסם את שרשרת הנשימה; אחרים הם ציטוטוקסיים מכיוון שהם נקשרים קוולנטית ל- DNA, RNA או חלבונים.

כמה קסנווביוטים יכולים לעורר תגובות אנטיגניות, הם יכולים להיות מסרטנים, או שהם אפילו יכולים להיות לא מזיקים לחלוטין (לא רעילים).

מטבוליזם של זנווביוטיקה

בני אדם נחשפים ללא הפסקה למגוון רחב של חומרים קסנוביוטיים. אלה כוללים תרופות, חומרים רעילים, מוטגנים ומסרטנים. רבים מחומרים אלה נכנסים לגוף כאשר הם נבלעים במזון בתזונה.

תרכובות קסנוביוטיות יכולות להגיב באמצעות מקרומולקולות תוך-תאיות כמו DNA (או ישירות עם מבנים תאיים) לגרום לנזק ו / או לפגיעה. כדי לנטרל את ההשפעות המזיקות הללו, יש לגוף שתי מערכות הגנה: אנזימי ניקוי רעלים ומערכות נוגדות חמצון.

מטבוליזם Xenobiotic (מקור: TimVickers / רשות הרבים, באמצעות Wikimedia Commons)

מטבוליזם של קסנוביוטיקה ניתן לקבץ לשני תהליכים או שלבים. לראשונה יש הידרוקסילציה כתגובה העיקרית והשנייה כוללת את ההתייחדות של המוצרים ההידרוקסילטיים. תהליכים אלה מתרחשים בעיקר בכבד, אם כי כמה תגובות ראשוניות יכולות להופיע במחסום האפיתל של העור וברקמות אחרות כמו הריאות.

שלב ההידרוקסילציה מנותז על ידי סדרת אנזימים ממעמד monooxidases או cytochromes P450. בנוסף להידרוקסילציה, אנזימים אלו משתתפים בתהליכי דימינציה, דה-הלוגניזציה, פירוק, אפוקסידציה, פרוקסידציה והפחתה.

האנזימים ממשפחת הציטוכרום P450 הם אוקסידאזים של אלדהיד, אוקסידאזים קסנטין ופרוקסידאזים. בשלב ראשון זה, חלק מהאסטרזות והאנזימים שאינם ציטוכרום P450 משתתפים בכמה תגובות הידרוליזה.

בשלב השני, כמה מוצרים קוטביים מיוצרים כתוצאה מהצמדות, אשר בהיותם מסיסים במים, מופרשים בקלות. הצטרפות מיוצרת כתוצאה מהשפעת אנזימים ספציפיים המחייבים את המוצר ההידרוקסילטי עם מולקולות שונות, ביניהם: חומצה גלוקורונית, סולפט, אצטט, גלוטתיון, חומצות אמינו או קבוצות מתיל.

המקור התזונתי ל- Xenobiotics רעילים ומסרטנים

המקור התזונתי של חומרים מסרטנים כולל תרכובות המיוצרות כאשר מבשלים שומן, בשר או חלבון או כאשר נבלעים מוצרים טבעיים שמקורם בצמחים מסוימים כמו אלקלואידים וחלק מתוצרי לוואי של עובש.

בין החומרים הללו, הנחקרים ביותר בשל השפעותיהם המסרטנות הם אלה הנוצרים על ידי בשרים מבישול יתר, כגון פחמימנים ארומטיים פוליציקליים ואמינים ארומטיים הטרוציקליים.

קסנו-ביוטיות אחרות שאנשים צורכים לאורך כל חייהן הן מזהמים תעשייתיים וסביבתיים כמו פליטה של ​​מנועי דיזל, כמו גם חומרי הדברה שבסופו של דבר מזוהמים מים ומזון. חלק מהתרופות כלולות גם, הן אלה שרשמו והן אלה שמעבר לדלפק.

חנקות המשמשות לשימור בשר ודגים יכולים לזהם קרקעות ומים; אלה קשורים לקרצינומות בבלוטות אצל בעלי חיים.

גורמים המשפיעים על חילוף החומרים של קסנוביוטיקה

גורמים רבים יכולים להשפיע על פעילותם של האנזימים המטבוליזרים חומרים קסנווביוטיים. הפעילות שלהם שונה מאוד בין המינים, כך שלא ניתן להעביר באופן חופשי את ההשפעה הרעילה או המסרטנת של קסנווביוטיקה ממין אחד למשנהו.

דווח על הבדלים משמעותיים בין אנשים ביחס לפעילותם של האנזימים האחראיים למטבוליזם של קסנווביוטיקה. הבדלים אלו תלויים לרוב בגורמים גנטיים, בגיל ומין של האדם המדובר.

צריכה בו זמנית של מספר חומרים קסנווביוטיים יכולה ליצור אינדוקציה אנזימטית. המטבוליטים הנוצרים במהלך חילוף החומרים של קסנו-ביוטיקה מסוימים יכולים לעכב או לעורר את הפעילות של אנזימים מרעלים.

השפעה זו חשובה מאוד בעת הערכת התגובה לתרופות מסוימות, מכיוון שהשילוב עשוי לדרוש התאמת מינון.

תגובות שהופעלו על ידי קסנוביוטיקה

כאשר ה- xenobiotic הוא תרופה, תגובות ההידרוקסילציה של השלב הראשון של חילוף החומרים עלולות לגרום להפעלת התרופה, או להיפך, אם היא כבר הייתה פעילה, אז היא תעברו חילוף חומרים לצורה קוטבית לא פעילה ואז תיפטר.

ישנן כמה תופעות לוואי הנגרמות על ידי תרופות מסוימות התלויות בהבדלי המוצא הגנטי הקיימים בין פרטים שונים ביחס למבנה של אנזימים וחלבונים שונים.

רעילות רדיקלית חופשית (מופעלת על ידי קסנווביוטיקה) (מקור: Dan Cojocari / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) באמצעות Wikimedia Commons)

כך, מתוארות כמה השפעות בטחונות המופיעות רק באחוז קטן מאוד של אנשים, כמו אנמיה המוליטית, היפרתרמיה ממאירה, חילוף חומרים ניקוטין המגן מפני תלות בטבק וכו '.

ההשפעות הרעילות של קסנוביוטיקה עשויות להיות תלויות במינון או בחומר שנבלע. כמה קסנו-ביוטיות כמו רעלים מסוימים רעילים במינונים נמוכים מאוד, אחרים עוברים חילוף חומרים לאט מאוד וכאשר הצריכה שלהם מתמשכת הם מצטברים עד שנוצרות השפעות רעילות במינונים גבוהים יותר.

חומרים קסנווביוטיים יכולים לגרום למגוון רחב של השפעות ביולוגיות. אלה כוללים תגובות פרמקולוגיות מועילות בטיפול במחלות רבות, תגובות רעילות, תגובות אימונולוגיות והשפעות מסרטנות העלולות להוביל לסרטן באיברים ורקמות שונות.

הפניות

1. מדוכאר. א, סוותי. E, S. Pranathi, Vineela Devi, K. Surender Reddy (2012) ניתוח קסנווביוטיקה: סקירה. Journal of Pharma Research. (www.jprinfo.com)
2. מוריי, RK, Granner, DK, Mayes, PA, & Rodwell, VW (2014). הביוכימיה המאוירת של הרפר. מקגרוו-היל.
3. Omiecinski, CJ, Vanden Heuvel, JP, Perdew, GH, & Peters, JM (2011). מטבוליזם Xenobiotic, נטייה, ויסות על ידי קולטנים: מתופעה ביוכימית לחיזוי רעילות עיקרית. מדעים טוקסיקולוגיים, 120 (suppl_1), S49-S75.
4. Patel, DK, and Sen, DJ Xenobiotics: מבשר חיוני למערכת חי. - אקדמיה.דו
5. מקאנס, KL, & Huether, SE (2018). Pathophysiology-Ebook: הבסיס הביולוגי למחלות אצל מבוגרים וילדים. מדעי הבריאות Elsevier.