- Metabolisme dels xenobiòtics
- Font dietètica de xenobiòtics tòxics i carcinogènics
- Factors que afecten el metabolisme dels xenobiòtics
- Respostes desencadenades pels xenobiòtics
- referències
Els xenobiòtics són substàncies químiques estranyes per a l'organisme humà, que inclouen fàrmacs, aliments, additius, contaminants, carcinògens químics i moltes substàncies que ingressen a l'organisme per diferents vies procedents de l'entorn.
La paraula "xenobiótico" deriva de la paraula grega "xenos" que significa estranger i "bios" que vol dir vida. Aquests compostos estranys, o que normalment no formen part dels compostos químics que constitueixen a l'organisme humà, poden ser d'origen natural o sintètic.
Metabolisme hepàtic de drogues xenobióticas (Font: Drriad / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) via Wikimedia Commons)
La major part dels xenobiòtics són metabolitzats per l'organisme per així ser eliminats, però, hi ha alguns que no es poden eliminar o el procés d'eliminació és molt lent, de manera que s'acumulen en l'organisme i poden generar danys o toxicitat.
Es coneixen més de 200.000 substàncies químiques ambientals que s'identifiquen com a substàncies xenobióticas, la major part de les quals poden ser metabolitzades, és a dir, transformades, per poder ser eliminades. Aquestes transformacions tenen lloc principalment en el fetge. Emperò, alguns xenobiòtics poden ser excretats o eliminats sense patir modificacions.
Diversos factors poden afectar el metabolisme dels xenobiòtics. Entre ells es pot nomenar l'edat, el sexe, certs factors genètics i algunes induccions enzimàtiques provocades per determinats xenobiòtics.
Quan el xenobiótico és un fàrmac seu metabolisme pot implicar l'activació d'aquest o pot disminuir o finalitzar la seva acció. La toxicitat d'alguns xenobiòtics pot verificar-se per diverses vies; per exemple, el cianur resulta molt tòxic amb concentracions molt petites, ja que bloqueja la cadena respiratòria; altres són citotòxics doncs s'uneixen covalentment a l'ADN, a l'RNA o proteïnes.
Alguns xenobiòtics poden desencadenar reaccions antigèniques, poden ser carcinògens o poden, fins i tot, ser completament innocus (no tòxics).
Metabolisme dels xenobiòtics
Els éssers humans estan constantment exposats a una gran varietat de substàncies xenobióticas. Entre aquestes s'inclouen fàrmacs, agents tòxics, mutàgens i substàncies carcinògenes. Moltes d'aquestes substàncies ingressen a l'organisme quan són ingerits amb els aliments de la dieta.
Els compostos xenobiòtics poden reaccionar amb les macromolècules intracel·lulars com el DNA (o directament amb les estructures cel·lulars) causant danys i / o lesions. Per contrarestar aquests efectes nocius l'organisme té dos sistemes de defensa: uns enzims de detoxificació i els sistemes antioxidants.
Metabolisme dels xenobiòtics (Font: TimVickers / Public domain, via Wikimedia Commons)
El metabolisme dels xenobiòtics es pot agrupar en dos processos o fases. La primera té com a reacció principal la hidroxilació i la segona inclou la conjugació dels productes hidroxilats. Aquests processos tenen lloc principalment en el fetge, encara que algunes reaccions inicials poden ocórrer en la barrera epitelial de la pell i en altres teixits com els pulmons.
La fase d'hidroxilació és catalitzada per una sèrie d'enzims de la classe de les monooxidasas o citocroms P450. A més de la hidroxilació, aquests enzims participen en processos de desaminació, deshalogenació, dessulfuració, epoxidació, peroxidació i reducció.
Els enzims de la família de citocrom P450 són les aldehid-oxidases, les xantino-oxidases i les peroxidases. En aquesta primera fase algunes esterases i altres enzims diferents a citocrom P450 participen en algunes reaccions d'hidròlisi.
En la segona fase es produeixen com a resultat de la conjugació alguns productes polars que, a l'ésser solubles en aigua, són fàcilment excretats. La conjugació es produeix per efecte d'unes enzims específics que uneixen el producte hidroxilat amb molècules diferents, entre les quals estan: àcid glucorónico, sulfat, acetat, glutatió, aminoàcids o grups metil.
Font dietètica de xenobiòtics tòxics i carcinogènics
La font dietètica de substàncies carcinogèniques inclou els compostos que es produeixen quan es cuina greix, carn o proteïnes o quan s'ingereixen alguns productes naturals derivats certes plantes com els alcaloides i alguns subproductes de la floridura.
Dins d'aquestes substàncies, les més estudiades pels seus efectes carcinògens són aquelles generades per la sobrecocció de les carns com són els hidrocarburs aromàtics policíclics i les amines aromàtiques heterocícliques.
Altres xenobiòtics que les persones ingereixen al llarg de la vida són els contaminants industrials i ambientals com els gasos dels motors dièsel, així com els pesticides que acaben contaminant les aigües i els aliments. També s'inclouen alguns medicaments, tant aquells que són prescrits com els que són de venda lliure.
Els nitrats que s'usen per a preservar carns i peixos poden contaminar els sòls i les aigües; aquests estan relacionats amb carcinomes glandulars en animals.
Factors que afecten el metabolisme dels xenobiòtics
Molts factors poden afectar l'activitat dels enzims que metabolitzen les substàncies xenobióticas. L'activitat d'aquestes difereix molt entre espècies, de manera que no es pot transpolar lliurement l'efecte tòxic o carcinogènic d'un xenobiótico d'una espècie a una altra.
S'han reportat diferències significatives entre els individus respecte a l'activitat dels enzims encarregades de el metabolisme dels xenobiòtics. Aquestes diferències depenen, moltes vegades, de factors genètics, de l'edat i de el sexe de l'individu en qüestió.
El consum simultani de diverses substàncies xenobióticas pot generar inducció enzimàtica. Els metabòlits generats durant el metabolisme d'alguns xenobiòtics poden inhibir o estimular l'activitat dels enzims detoxificantes.
Aquest efecte és molt important a l'hora d'avaluar la resposta a certs fàrmacs, ja que la combinació pot requerir l'ajust de les dosis.
Respostes desencadenades pels xenobiòtics
Quan el xenobiótico és un fàrmac les reaccions de hidroxilació de la primera fase de l'metabolisme pot provocar l'activació de l'medicament o, per contra, si aquest ja estava actiu, llavors es metabolitzarà a una forma inactiva polar per després eliminar-se.
Hi ha algunes reaccions adverses induïdes per certs fàrmacs que depenen de les diferències d'origen genètic que hi ha entre els diferents individus pel que fa a l'estructura de diversos enzims i proteïnes.
Toxicitat dels radicals lliures (desencadenada per xenobiòtics) (Font: Dan Cojocari / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) via Wikimedia Commons)
Així, es descriuen alguns efectes col·laterals que només apareixen en un percentatge molt petit d'individus com són les anèmies hemolítiques, la hipertèrmia maligna, el metabolisme alterat de la nicotina que protegeix de la dependència a l'tabac, etc.
Els efectes tòxics dels xenobiòtics poden dependre de la dosi o de la substància ingerida. Alguns xenobiòtics com certs verins són tòxics amb dosis molt baixes, altres es metabolitzen molt lentament i quan el seu consum és continu es van acumulant fins que es generen els efectes tòxics amb dosis grans.
Les substàncies xenobióticas poden provocar una gran varietat d'efectes biològics. Entre aquests es poden esmentar les respostes farmacològiques benèfiques en el tractament de moltes malalties, les reaccions tòxiques, les reaccions immunològiques i els efectes carcinomatosos que poden acabar generant càncer en diversos òrgans i teixits.
referències
- Madhukar. A, Swathi. I, S. Pranathi, Vineela Devi, K. Surender Reddy (2012) Analysis of Xenobiotics: A Review. Journal of Pharma Research. (Www.jprinfo.com)
- Murray, RK, Granner, DK, Mayes, PA, & Rodwell, VW (2014). Harper 's illustrated biochemistry. Mcgraw-hill.
- Omiecinski, CJ, Vanden Heuvel, JP, Perdew, GH, & Peters, JM (2011). Xenobiotic metabolism, disposition, and regulation by receptors: from biochemical phenomenon to predictors of major toxicities. Toxicological Sciences, 120 (suppl_1), S49-S75.
- Patel, DK, & Sen, DJ Xenobiotics: An Essential Precursor for Living System. - academia.edu
- McCance, KL, & Huether, ES (2018). Pathophysiology-Ebook: the Biologic basis for disease in adults and children. Elsevier Health Sciences.