- Metabolismo degli xenobiotici
- Fonte alimentare di xenobiotici tossici e cancerogeni
- Fattori che influenzano il metabolismo degli xenobiotici
- Risposte innescate da xenobiotici
- Riferimenti
Gli xenobiotici sono sostanze chimiche estranee al corpo umano, inclusi farmaci, additivi alimentari, contaminanti, agenti chimici cancerogeni e molte sostanze che entrano nel corpo per vie diverse dall'ambiente.
La parola "xenobiotico" deriva dalla parola greca "xenos" che significa straniero e "bios" che significa vita. Questi composti estranei, o che normalmente non fanno parte dei composti chimici che compongono il corpo umano, possono essere di origine naturale o sintetica.
Metabolismo epatico dei farmaci xenobiotici (Fonte: Drriad / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) tramite Wikimedia Commons)
La maggior parte degli xenobiotici vengono metabolizzati dall'organismo per essere eliminati, tuttavia, ce ne sono alcuni che non possono essere eliminati o il cui processo di eliminazione è molto lento, quindi si accumulano nell'organismo e possono causare danni o tossicità.
È noto che più di 200.000 sostanze chimiche ambientali sono identificate come sostanze xenobiotiche, la maggior parte delle quali può essere metabolizzata, cioè trasformata, per essere eliminata. Queste trasformazioni avvengono principalmente nel fegato. Tuttavia, alcuni xenobiotici possono essere escreti o eliminati immodificati.
Diversi fattori possono influenzare il metabolismo degli xenobiotici. Questi includono età, sesso, alcuni fattori genetici e alcune induzioni enzimatiche causate da alcuni xenobiotici.
Quando lo xenobiotico è un farmaco, il suo metabolismo può implicarne l'attivazione oppure può diminuire o terminare la sua azione. La tossicità di alcuni xenobiotici può essere verificata in diversi modi; ad esempio, il cianuro è molto tossico a concentrazioni molto basse, poiché blocca la catena respiratoria; altri sono citotossici poiché si legano in modo covalente a DNA, RNA o proteine.
Alcuni xenobiotici possono scatenare reazioni antigeniche, possono essere cancerogeni o possono anche essere completamente innocui (non tossici).
Metabolismo degli xenobiotici
Gli esseri umani sono costantemente esposti a un'ampia varietà di sostanze xenobiotiche. Questi includono farmaci, agenti tossici, mutageni e cancerogeni. Molte di queste sostanze entrano nel corpo quando vengono ingerite con il cibo nella dieta.
I composti xenobiotici possono reagire con macromolecole intracellulari come il DNA (o direttamente con strutture cellulari) provocando danni e / o lesioni. Per contrastare questi effetti nocivi, il corpo dispone di due sistemi di difesa: enzimi di disintossicazione e sistemi antiossidanti.
Metabolismo xenobiotico (Fonte: TimVickers / Dominio pubblico, tramite Wikimedia Commons)
Il metabolismo degli xenobiotici può essere raggruppato in due processi o fasi. Il primo ha l'idrossilazione come reazione principale e il secondo include la coniugazione dei prodotti idrossilati. Questi processi avvengono principalmente nel fegato, sebbene alcune reazioni iniziali possano verificarsi nella barriera epiteliale della pelle e in altri tessuti come i polmoni.
La fase di idrossilazione è catalizzata da una serie di enzimi della classe delle monoossidasi o citocromi P450. Oltre all'idrossilazione, questi enzimi partecipano ai processi di deaminazione, dealogenazione, desolforazione, epossidazione, perossidazione e riduzione.
Gli enzimi della famiglia del citocromo P450 sono le ossidasi aldeidiche, le xantine ossidasi e le perossidasi. In questa prima fase, alcune esterasi ed enzimi diversi dal citocromo P450 partecipano ad alcune reazioni di idrolisi.
Nella seconda fase vengono prodotti alcuni prodotti polari a seguito della coniugazione che, essendo solubili in acqua, vengono facilmente escreti. La coniugazione è prodotta dall'effetto di specifici enzimi che legano il prodotto idrossilato con diverse molecole, tra cui: acido glucuronico, solfato, acetato, glutatione, amminoacidi o gruppi metilici.
Fonte alimentare di xenobiotici tossici e cancerogeni
La fonte alimentare di sostanze cancerogene comprende i composti che vengono prodotti durante la cottura di grassi, carne o proteine o quando vengono ingeriti alcuni prodotti naturali derivati da determinate piante come gli alcaloidi e alcuni sottoprodotti della muffa.
Tra queste sostanze, le più studiate per i loro effetti cancerogeni sono quelle generate dalla cottura eccessiva di carni, come gli idrocarburi policiclici aromatici e le ammine aromatiche eterocicliche.
Altri xenobiotici che le persone ingeriscono per tutta la vita sono inquinanti industriali e ambientali come i gas di scarico dei motori diesel, così come i pesticidi che finiscono per contaminare l'acqua e il cibo. Sono inclusi anche alcuni farmaci, sia quelli prescritti che quelli da banco.
I nitrati utilizzati per conservare carne e pesce possono inquinare il suolo e le acque; questi sono correlati ai carcinomi ghiandolari negli animali.
Fattori che influenzano il metabolismo degli xenobiotici
Molti fattori possono influenzare l'attività degli enzimi che metabolizzano le sostanze xenobiotiche. La loro attività differisce notevolmente tra le specie, quindi l'effetto tossico o cancerogeno di uno xenobiotico non può essere liberamente traspolato da una specie all'altra.
Sono state segnalate differenze significative tra gli individui riguardo all'attività degli enzimi responsabili del metabolismo degli xenobiotici. Queste differenze dipendono spesso da fattori genetici, dall'età e dal sesso dell'individuo in questione.
Il consumo simultaneo di più sostanze xenobiotiche può generare induzione enzimatica. I metaboliti generati durante il metabolismo di alcuni xenobiotici possono inibire o stimolare l'attività degli enzimi disintossicanti.
Questo effetto è molto importante quando si valuta la risposta a determinati farmaci, poiché la combinazione può richiedere aggiustamenti della dose.
Risposte innescate da xenobiotici
Quando lo xenobiotico è un farmaco, le reazioni di idrossilazione della prima fase del metabolismo possono provocare l'attivazione del farmaco o, al contrario, se era già attivo, allora verrà metabolizzato in una forma polare inattiva e quindi eliminato.
Ci sono alcune reazioni avverse indotte da alcuni farmaci che dipendono dalle differenze di origine genetica che esistono tra i diversi individui in termini di struttura dei vari enzimi e proteine.
Tossicità dei radicali liberi (innescata da xenobiotici) (Fonte: Dan Cojocari / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) tramite Wikimedia Commons)
Pertanto, vengono descritti alcuni effetti collaterali che compaiono solo in una percentuale molto piccola di individui, come anemie emolitiche, ipertermia maligna, metabolismo della nicotina alterato che protegge dalla dipendenza dal tabacco, ecc.
Gli effetti tossici degli xenobiotici possono dipendere dalla dose o dalla sostanza ingerita. Alcuni xenobiotici come alcuni veleni sono tossici a dosi molto basse, altri vengono metabolizzati molto lentamente e quando il loro consumo è continuo si accumulano fino a generare effetti tossici con dosi più elevate.
Le sostanze xenobiotiche possono causare un'ampia varietà di effetti biologici. Questi includono risposte farmacologiche benefiche nel trattamento di molte malattie, reazioni tossiche, reazioni immunologiche ed effetti carcinomatosi che possono portare al cancro in vari organi e tessuti.
Riferimenti
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- Patel, DK e Sen, DJ Xenobiotics: An Essential Precursor for Living System. - academia.edu
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