XENOBIOTIC: التمثيل الغذائي ، المصادر الغذائية ، التمثيل الغذائي ، الاستجابات المحفزة - مادة الاحياء - 2024

و الاكسيوبيوتك هي مواد كيميائية الأجنبية إلى جسم الإنسان، بما في ذلك الأدوية، والمضافات الغذائية والملوثات، المواد المسببة للسرطان الكيميائية والعديد من المواد التي تدخل الجسم عن طريق طرق مختلفة من البيئة.

كلمة "xenobiotic" مشتقة من الكلمة اليونانية "xenos" والتي تعني أجنبي و "bios" التي تعني الحياة. يمكن أن تكون هذه المركبات الغريبة ، أو التي لا تكون عادةً جزءًا من المركبات الكيميائية التي يتكون منها جسم الإنسان ، من أصل طبيعي أو اصطناعي.

استقلاب الكبد للأدوية الغريبة (المصدر: Drriad / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) عبر ويكيميديا ​​كومنز)

يتم استقلاب معظم الكائنات الحية الدقيقة بواسطة الجسم من أجل القضاء عليها ، ومع ذلك ، هناك بعضها لا يمكن التخلص منه أو تكون عملية التخلص منها بطيئة جدًا ، لذلك تتراكم في الجسم ويمكن أن تسبب ضررًا أو تسممًا.

يُعرف أكثر من 200000 مادة كيميائية بيئية تم تحديدها على أنها مواد غريبة الأحيائية ، يمكن استقلاب معظمها ، أي تحويلها ، من أجل التخلص منها. تحدث هذه التحولات بشكل رئيسي في الكبد. ومع ذلك ، يمكن إخراج بعض الكائنات الحية الدقيقة أو التخلص منها دون تغيير.

يمكن أن تؤثر عدة عوامل على عملية التمثيل الغذائي للأجانب الحيوية. وتشمل هذه العوامل العمر والجنس وبعض العوامل الوراثية وبعض تحريضات الإنزيم التي تسببها بعض أنواع الكائنات الحية الغريبة.

عندما تكون الكائنات الحية الغريبة عبارة عن عقار ، فقد ينطوي استقلابه على تنشيطه أو قد ينقص أو ينهي تأثيره. يمكن التحقق من سمية بعض المواد الغريبة الحيوية بعدة طرق ؛ على سبيل المثال ، السيانيد شديد السمية بتركيزات منخفضة للغاية ، لأنه يعيق السلسلة التنفسية ؛ البعض الآخر سامة للخلايا لأنها ترتبط تساهميًا بالحمض النووي أو الحمض النووي الريبي أو البروتينات.

يمكن أن تؤدي بعض المواد الغريبة الحيوية إلى تفاعلات مستضدية ، ويمكن أن تكون مسرطنة ، أو قد تكون غير ضارة تمامًا (غير سامة).

استقلاب Xenobiotics

يتعرض البشر باستمرار لمجموعة متنوعة من المواد الغريبة الحيوية. وتشمل هذه الأدوية والعوامل السامة والمطفرات والمواد المسرطنة. تدخل العديد من هذه المواد إلى الجسم عند تناولها مع الطعام في النظام الغذائي.

يمكن أن تتفاعل المركبات الغريبة الحيوية مع الجزيئات الكبيرة داخل الخلايا مثل الحمض النووي (أو مباشرة مع الهياكل الخلوية) مسببة الضرر و / أو الإصابة. لمواجهة هذه الآثار الضارة ، يمتلك الجسم نظامين دفاعيين: أنزيمات إزالة السموم وأنظمة مضادات الأكسدة.

التمثيل الغذائي للأجسام الحيوية (المصدر: TimVickers / Public domain ، عبر ويكيميديا ​​كومنز)

يمكن تجميع عملية التمثيل الغذائي للأجانب الحيوية في عمليتين أو مرحلتين. الأول يحتوي على الهيدروكسيل باعتباره تفاعله الرئيسي والثاني يشمل اقتران المنتجات الهيدروكسيلية. تحدث هذه العمليات بشكل رئيسي في الكبد ، على الرغم من أن بعض التفاعلات الأولية يمكن أن تحدث في الحاجز الظهاري للجلد وفي الأنسجة الأخرى مثل الرئتين.

يتم تحفيز مرحلة الهيدروكسيل بواسطة سلسلة من الإنزيمات من فئة أحادي أكسيد أو سيتوكروم P450. بالإضافة إلى الهيدروكسيل ، تشارك هذه الإنزيمات في نزع الأمين ، إزالة الهالوجين ، إزالة الكبريت ، الإيبوكسيد ، البيروكسيد ، وعمليات الاختزال.

إنزيمات عائلة السيتوكروم P450 هي الألدهيد أوكسيديز وأكسيدات الزانثين والبيروكسيدات. في هذه المرحلة الأولى ، تشارك بعض الاستراتز والإنزيمات بخلاف السيتوكروم P450 في بعض تفاعلات التحلل المائي.

في المرحلة الثانية ، يتم إنتاج بعض المنتجات القطبية نتيجة الاقتران الذي يسهل إفرازه ، كونه قابل للذوبان في الماء. ينتج الاقتران عن تأثير إنزيمات معينة تربط المنتج الهيدروكسيل بجزيئات مختلفة ، من بينها: حمض الجلوكورونيك ، أو الكبريتات ، أو الأسيتات ، أو الجلوتاثيون ، أو الأحماض الأمينية ، أو مجموعات الميثيل.

مصدر غذائي لمضادات الأكسدة السامة والمسرطنة

يتضمن المصدر الغذائي للمواد المسببة للسرطان المركبات التي يتم إنتاجها عند طهي الدهون أو اللحوم أو البروتين أو عند تناول بعض المنتجات الطبيعية المشتقة من نباتات معينة مثل القلويات وبعض المنتجات الثانوية للعفن.

من بين هذه المواد ، فإن أكثر المواد التي تمت دراستها لتأثيراتها المسببة للسرطان هي تلك الناتجة عن الإفراط في طهي اللحوم ، مثل الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات والأمينات العطرية الحلقية غير المتجانسة.

الكائنات الغريبة الأخرى التي يتناولها الناس طوال حياتهم هي الملوثات الصناعية والبيئية مثل عوادم محركات الديزل ، وكذلك المبيدات الحشرية التي تؤدي في النهاية إلى تلويث الماء والغذاء. يتم أيضًا تضمين بعض الأدوية ، سواء تلك الموصوفة أو التي لا تحتاج إلى وصفة طبية.

النترات المستخدمة في حفظ اللحوم والأسماك يمكن أن تلوث التربة والمياه ؛ هذه مرتبطة بسرطان الغدد في الحيوانات.

العوامل المؤثرة على التمثيل الغذائي للأجانب الحيوية

يمكن أن تؤثر العديد من العوامل على نشاط الإنزيمات التي تستقلب المواد الغريبة الحيوية. يختلف نشاطهم اختلافًا كبيرًا بين الأنواع ، لذلك لا يمكن نقل التأثير السام أو المسرطنة للأحياء الغريبة من نوع إلى آخر.

تم الإبلاغ عن فروق ذات دلالة إحصائية بين الأفراد فيما يتعلق بنشاط الإنزيمات المسؤولة عن التمثيل الغذائي للأجانب الحيوية. غالبًا ما تعتمد هذه الاختلافات على عوامل وراثية وعمر وجنس الفرد المعني.

يمكن أن يؤدي الاستهلاك المتزامن للعديد من المواد الغريبة الحيوية إلى إحداث تحريض إنزيمي. يمكن أن تثبط المستقلبات المتولدة أثناء عملية التمثيل الغذائي لبعض المواد الغريبة الحيوية أو تحفز نشاط إنزيمات إزالة السموم.

هذا التأثير مهم جدًا عند تقييم الاستجابة لبعض الأدوية ، لأن الجمع قد يتطلب تعديلات في الجرعة.

الاستجابات الناجمة عن الكائنات الحية الدقيقة

عندما تكون الكائنات الحية الحيوية دواءً ، يمكن أن تتسبب تفاعلات الهيدروكسيل في المرحلة الأولى من عملية التمثيل الغذائي في تنشيط الدواء أو ، على العكس من ذلك ، إذا كان نشطًا بالفعل ، فسيتم استقلابه إلى شكل قطبي غير نشط ومن ثم التخلص منه.

هناك بعض التفاعلات العكسية التي تحدثها بعض الأدوية التي تعتمد على الاختلافات في الأصل الجيني الموجودة بين الأفراد المختلفين من حيث بنية الإنزيمات والبروتينات المختلفة.

سمية الجذور الحرة (الناتجة عن xenobiotics) (المصدر: Dan Cojocari / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) عبر ويكيميديا ​​كومنز)

وبالتالي ، يتم وصف بعض الآثار الجانبية التي تظهر فقط في نسبة صغيرة جدًا من الأفراد ، مثل فقر الدم الانحلالي ، وارتفاع الحرارة الخبيث ، واستقلاب النيكوتين المتغير الذي يحمي من الاعتماد على التبغ ، إلخ.

قد تعتمد التأثيرات السامة للأجانب الحيوي على الجرعة أو المادة التي يتم تناولها. بعض المواد الغريبة مثل بعض السموم سامة بجرعات منخفضة للغاية ، والبعض الآخر يتم استقلابه ببطء شديد وعندما يستمر استهلاكها تتراكم حتى تتولد التأثيرات السامة بجرعات أعلى.

يمكن أن تسبب المواد الغريبة الحيوية مجموعة متنوعة من التأثيرات البيولوجية. وتشمل هذه الاستجابات الدوائية المفيدة في علاج العديد من الأمراض ، والتفاعلات السامة ، والتفاعلات المناعية ، والتأثيرات السرطانية التي يمكن أن تؤدي إلى الإصابة بالسرطان في مختلف الأعضاء والأنسجة.

المراجع

1. مادهوكار. أ ، سواتي. E، S. Pranathi، Vineela Devi، K. Surender Reddy (2012) Analysis of Xenobiotics: A Review. مجلة أبحاث فارما. (www.jprinfo.com)
2. موراي ، آر كيه ، جرانر ، دي كيه ، مايز ، بنسلفانيا ، ورودويل ، فولكس فاجن (2014). الكيمياء الحيوية المصورة هاربر. ماكجرو هيل.
3. Omiecinski ، CJ ، Vanden Heuvel ، JP ، Perdew ، GH ، & Peters ، JM (2011). التمثيل الغذائي للأحياء الغريبة ، والتخلص ، والتنظيم بواسطة المستقبلات: من الظاهرة البيوكيميائية إلى تنبؤات السميات الرئيسية. علوم السموم ، 120 (ملحق_1) ، S49-S75.
4. Patel و DK و Sen و DJ Xenobiotics: مقدمة أساسية لنظام المعيشة. - Academia.edu
5. McCance ، KL ، & Huether ، SE (2018). الفيزيولوجيا المرضية - الكتاب الإلكتروني: الأساس البيولوجي للمرض عند البالغين والأطفال. العلوم الصحية Elsevier.