- Xenobiotika-Stoffwechsel
- Nahrungsquelle für toxische und krebserzeugende Xenobiotika
- Faktoren, die den Metabolismus von Xenobiotika beeinflussen
- Durch Xenobiotika ausgelöste Reaktionen
- Verweise
Die Xenobiotika sind fremde chemische Substanzen für den menschlichen Körper, einschließlich Drogen, Lebensmittelzusatzstoffe, Kontaminanten, chemische Karzinogene und viele Substanzen, die auf verschiedenen Wegen aus der Umwelt in den Körper gelangen.
Das Wort "xenobiotisch" leitet sich vom griechischen Wort "xenos" ab, was Ausländer bedeutet, und "bios", was Leben bedeutet. Diese Fremdverbindungen oder die normalerweise nicht Teil der chemischen Verbindungen sind, aus denen der menschliche Körper besteht, können natürlichen oder synthetischen Ursprungs sein.
Leberstoffwechsel von Xenobiotika (Quelle: Drriad / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) über Wikimedia Commons)
Die meisten Xenobiotika werden vom Körper metabolisiert, um eliminiert zu werden. Es gibt jedoch einige, die nicht eliminiert werden können oder deren Eliminierungsprozess sehr langsam ist, sodass sie sich im Körper ansammeln und Schäden oder Toxizität verursachen können.
Es ist bekannt, dass mehr als 200.000 Umweltchemikalien als xenobiotische Substanzen identifiziert werden, von denen die meisten metabolisiert, dh transformiert werden können, um eliminiert zu werden. Diese Transformationen treten hauptsächlich in der Leber auf. Einige Xenobiotika können jedoch unverändert ausgeschieden oder eliminiert werden.
Verschiedene Faktoren können den Metabolismus von Xenobiotika beeinflussen. Dazu gehören Alter, Geschlecht, bestimmte genetische Faktoren und einige durch bestimmte Xenobiotika verursachte Enzyminduktionen.
Wenn das Xenobiotikum ein Medikament ist, kann sein Metabolismus seine Aktivierung beinhalten oder es kann seine Wirkung verringern oder beenden. Die Toxizität einiger Xenobiotika kann auf verschiedene Weise überprüft werden. Beispielsweise ist Cyanid in sehr geringen Konzentrationen sehr toxisch, da es die Atmungskette blockiert. andere sind zytotoxisch, da sie kovalent an DNA, RNA oder Proteine binden.
Einige Xenobiotika können antigene Reaktionen auslösen, sie können krebserregend sein oder sie können sogar völlig harmlos (ungiftig) sein.
Xenobiotika-Stoffwechsel
Der Mensch ist ständig einer Vielzahl von xenobiotischen Substanzen ausgesetzt. Dazu gehören Medikamente, Giftstoffe, Mutagene und Karzinogene. Viele dieser Substanzen gelangen in den Körper, wenn sie über die Nahrung aufgenommen werden.
Xenobiotische Verbindungen können mit intrazellulären Makromolekülen wie DNA (oder direkt mit Zellstrukturen) reagieren und Schäden und / oder Verletzungen verursachen. Um diesen schädlichen Wirkungen entgegenzuwirken, verfügt der Körper über zwei Abwehrsysteme: Entgiftungsenzyme und Antioxidationssysteme.
Xenobiotischer Stoffwechsel (Quelle: TimVickers / Public Domain, über Wikimedia Commons)
Der Metabolismus von Xenobiotika kann in zwei Prozesse oder Phasen eingeteilt werden. Die erste hat die Hydroxylierung als Hauptreaktion und die zweite beinhaltet die Konjugation der hydroxylierten Produkte. Diese Prozesse finden hauptsächlich in der Leber statt, obwohl einige anfängliche Reaktionen in der Epithelbarriere der Haut und in anderen Geweben wie der Lunge auftreten können.
Die Hydroxylierungsphase wird durch eine Reihe von Enzymen der Klasse der Monooxidasen oder Cytochrome P450 katalysiert. Zusätzlich zur Hydroxylierung sind diese Enzyme an Desaminierungs-, Dehalogenierungs-, Entschwefelungs-, Epoxidierungs-, Peroxidations- und Reduktionsprozessen beteiligt.
Die Enzyme der Cytochrom P450-Familie sind Aldehydoxidasen, Xanthinoxidasen und Peroxidasen. In dieser ersten Phase sind einige andere Esterasen und Enzyme als Cytochrom P450 an einigen Hydrolysereaktionen beteiligt.
In der zweiten Phase entstehen durch die Konjugation einige polare Produkte, die in Wasser löslich sind und leicht ausgeschieden werden können. Die Konjugation wird durch die Wirkung spezifischer Enzyme erzeugt, die das hydroxylierte Produkt mit verschiedenen Molekülen binden, darunter: Glucuronsäure, Sulfat, Acetat, Glutathion, Aminosäuren oder Methylgruppen.
Nahrungsquelle für toxische und krebserzeugende Xenobiotika
Die Nahrungsquelle für krebserregende Substanzen umfasst Verbindungen, die beim Kochen von Fett, Fleisch oder Eiweiß oder beim Verschlucken einiger natürlicher Produkte aus bestimmten Pflanzen wie Alkaloiden und einigen Nebenprodukten von Schimmel entstehen.
Unter diesen Substanzen sind diejenigen, die am meisten auf ihre krebserzeugenden Wirkungen untersucht werden, diejenigen, die durch Überkochen von Fleisch erzeugt werden, wie polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe und heterocyclische aromatische Amine.
Andere Xenobiotika, die Menschen während ihres gesamten Lebens aufnehmen, sind Industrie- und Umweltschadstoffe wie Dieselmotorabgase sowie Pestizide, die Wasser und Lebensmittel kontaminieren. Einige Medikamente sind ebenfalls enthalten, sowohl die verschriebenen als auch die rezeptfreien.
Nitrate zur Konservierung von Fleisch und Fisch können Böden und Gewässer verschmutzen. Diese stehen im Zusammenhang mit Drüsenkarzinomen bei Tieren.
Faktoren, die den Metabolismus von Xenobiotika beeinflussen
Viele Faktoren können die Aktivität der Enzyme beeinflussen, die xenobiotische Substanzen metabolisieren. Ihre Aktivität unterscheidet sich stark zwischen den Arten, so dass die toxische oder krebserzeugende Wirkung eines Xenobiotikums nicht frei von einer Art auf eine andere übertragen werden kann.
Es wurden signifikante Unterschiede zwischen Individuen hinsichtlich der Aktivität der Enzyme berichtet, die für den Metabolismus von Xenobiotika verantwortlich sind. Diese Unterschiede hängen häufig von genetischen Faktoren, dem Alter und dem Geschlecht der betreffenden Person ab.
Der gleichzeitige Verzehr mehrerer xenobiotischer Substanzen kann eine enzymatische Induktion erzeugen. Die während des Metabolismus einiger Xenobiotika erzeugten Metaboliten können die Aktivität entgiftender Enzyme hemmen oder stimulieren.
Dieser Effekt ist sehr wichtig bei der Bewertung der Reaktion auf bestimmte Arzneimittel, da die Kombination möglicherweise Dosisanpassungen erfordert.
Durch Xenobiotika ausgelöste Reaktionen
Wenn das Xenobiotikum ein Arzneimittel ist, können die Hydroxylierungsreaktionen der ersten Phase des Metabolismus die Aktivierung des Arzneimittels verursachen, oder im Gegenteil, wenn es bereits aktiv war, wird es zu einer inaktiven polaren Form metabolisiert und dann eliminiert.
Es gibt einige Nebenwirkungen, die durch bestimmte Medikamente hervorgerufen werden und von den Unterschieden genetischen Ursprungs abhängen, die zwischen verschiedenen Individuen hinsichtlich der Struktur verschiedener Enzyme und Proteine bestehen.
Toxizität durch freie Radikale (ausgelöst durch Xenobiotika) (Quelle: Dan Cojocari / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) über Wikimedia Commons)
So werden einige Kollateraleffekte beschrieben, die nur bei einem sehr geringen Prozentsatz von Personen auftreten, wie hämolytische Anämien, maligne Hyperthermie, veränderter Nikotinstoffwechsel, der vor Tabakabhängigkeit schützt usw.
Die toxischen Wirkungen von Xenobiotika können von der Dosis oder der aufgenommenen Substanz abhängen. Einige Xenobiotika wie bestimmte Gifte sind bei sehr niedrigen Dosen toxisch, andere werden sehr langsam metabolisiert, und wenn sie kontinuierlich konsumiert werden, reichern sie sich an, bis bei höheren Dosen toxische Wirkungen erzeugt werden.
Xenobiotische Substanzen können eine Vielzahl von biologischen Wirkungen verursachen. Dazu gehören vorteilhafte pharmakologische Reaktionen bei der Behandlung vieler Krankheiten, toxische Reaktionen, immunologische Reaktionen und karzinomatöse Wirkungen, die in verschiedenen Organen und Geweben Krebs erzeugen können.
Verweise
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- McCance, KL & Huether, SE (2018). Pathophysiology-Ebook: Die biologische Grundlage für Krankheiten bei Erwachsenen und Kindern. Elsevier Gesundheitswissenschaften.