Ksenobiotik
Ksenobiotik (grč. ξένος: ksénos – stran, stranac + βίος : bíos – život + sufiks -τικός), (engl. Xenobiotic), je hemijska supstanca koja je prisutna u organizmu, ali se u njemu ne proizvodi niti se očekuje da bude prisutna. U ksenobiotike se mogu svrstati i supstance koje su u organizmu prisutne u mnogo većoj koncentraciji od uobičajene. Konkretno, lekovi kao što su antibiotici su ksenobiotici za ljude, jer ih ljudsko telo ne proizvodi, niti su deo njihove normalne ishrane.
Prirodna jedinjenja mogu takođe postati ksenobiotici ako su preuzete od strane drugog organizma, kao što su prirodni ljudski hormon koji se mogu naći u ribama nizvodno od postrojenja za ispuštanje otpadnih voda, koje one unose u organizam, ili hemijski preparati koji se primenjuju kao odbrana i zaštita od predatora (insekticidi i pesticidi).
U svakodnevnoj praksi, reč ksenobiotik se veoma često koristi kao termin za označavanje zagađivača kao što su dioksini i bifenila i njihov uticaj na biotu, jer se ksenobiotici najčešće shvataju kao supstance strane celom biološkom sistemu, ili veštačke supstance koja nisu postojale u prirodi pre nastanka ljudi.[2]
Apsorpcija ksenobiotika se odvija preko organa za varenje, kože, pluća, ili preko oka, mlečne žlezde, ili materice, kao i nakon ubrizgavanja (u venu, mišić ili kožu). Toksični efekti mogu biti lokalni i opšti nakon apsorpcije i distribucije ksenobiotika cirkulacijom do tkiva i ćelija. Primarni faktor koji utiče na apsorpciju ksenobiotika je njihova rastvorljivost. Netopljive soli i jonizovana jedinjenja slabo se apsorbuju, a u mastima-rastvorljive materije obično lako, čak i kroz netaknutu kožu (npr. barijum je otrovan, ali barijum-sulfat se može koristiti u radiografiji creva zbog niske apsorpcije).
Distribucija ili tranport ksenobiotika u organizmu najčešće se odvija putem krvi do reaktivnih lokacija, uključujući i njihovo skladištenje u tkivnim depoima. Jetra sa svojom cirkulacijom i fiziološkim specifičnostima hepatocita najčešće je uključena u proces intoksikacije (i detoksikacije). Ksenobiotici pokazuju i selektivno dejstvo u različitim tkivima i organima u zavisnosti od karakteristika njihovih receptora i ćelija.
Hemijski procesi i distribucija ksenobiotika u organizmu u velikoj meri zavisi od njihove rastvorljivosti u vodi. Ksenobiotici rastvorljivi u vodi imaju veću tendenciju da se izlučuju mokraćom u bubrezima, a rastvorljivi u mastima više se izlučuju putem žuči ili se akumuliraju u masnom tkivu. Metaboličkim procesima ili biotransformacijom ksonobiotici su manje otrovni ali vrlo često postaju i otrovniji „pri pokušaju detoksikacije“. U nekim slučajevima, metabolit ksenobiotika je više toksičan od originalnog jedinjenje;. i ovaj proces se može nazvati kao smrtonosna sinteza. Metabolizam mnogih organofosfornih insekticida proizvodi toksičnije metabolite od početnog jedinjenja (npr. paration je toksičniji od paroksana).[3]
- Detoksikacija ili bioinaktivacija, (formiranje metabolita smanjene toksičnosti)
- Metabolička aktivacija ili bioaktivacija, (daje reaktivne, toksičniji metabolite ili/i međuprodukte koji su reaktivni elektrofilni međuprodukti.
Često: isti ksenobiotik ima nekoliko metaboličkih puteva ili mogućnost detoksikacije i bioaktivacije istog ksenobiotika
Biotransformacija ksenobiotika najčešće se ogleda u slabljenju njegove biološke (toksične) aktivnosti:
- promenama u strukturi molekula
- povećavanju rastvorljivosti u vodi
- lakšem izlučivanju
- smanjenoj kumulaciji u organima
- skraćenju vremena zadržavanja u organizmu
- Prva faza obuhvata mehanizme oksidacije, redukcije, i hidrolize. Ove reakcije, katalizuju enzimi jetre, koje strana jedinjenjanja transvormišu u derivate za drugu fazu reakcije, iako proizvodi prve faze mogu biti izlučeni, deo rastvorljivih produkata može biti translociran.
- Druga Faza obuhvata uglavnom konjugaciju ili sintetičku reakciju. Uobičajeni konjugati su glukuronidi, proizvodi acetilacije i kombinacija sa glicinom. Metabolizam ksenobiotika retko se odvija samo u jednom pravacu.[4]
Jedan deo ksenobiotika u izvornom ili izmenjnom obliku deponuje se u telu, a veći deo u nepromenjenom obliku ili kao metabolit najčešće se izlučuje iz organizma preko sledećih organa;
- bubrega (najveća količina ksenobiotuka i njihovih metabolita izlučuje se mokraćom).
- jetre-žuči-stolice (fecesa) (izlučuju se uglavnom jedinjenja visoke molekulske mase)
- mleka (kod žena u laktaciji mlekom se izlučuju neke vrste ksenobiotika i njihovih metabolita)
- pljuvačke
- znojnih žlezda preko znoja
- pluća sa izdahnutim vazduhom
Ili crevno-jetreni ciklus, je proces u toku koga se deo produkata metabolizma ksenobiotika izlučenih iz jetre preko žuči, reapsorbuje u crevima, i ponovo vraća u jetru.
Je procenat izlučenog ksenobiotika u odnosu na ukupno unetu količinu u organizam. Stopa izlučenog ksenobiotika iz organizma je veoma često od primarnog značaja u veterini, i prehrambenoj industriji jer neki ksenobiotici mogu da izazovu smrtonosno trovanje (svojim ostacima) nakon unosa hrane, npr. mesa kontaminiranih životinja, ili pesticidima tretiranih biljaka. Doza unetih ksenobiotika, putevi njihove transformacije u organizmu, i stanje organizma, samo su neki od faktora koji mogu imati veliki uticaj na stopu izlučivanja ksenobiotika, ostali faktori navedeni su u tabeli;
- Najznačajniji faktori koji utiču na stopu izlučivanja i tok biotransformacije ksenobiotika
| Činioci | Svojstva-osobine |
|---|---|
| Fizičko-hemijski | fizičko-hemijska svojstva • Koncentracija na aktivnom mestu enzima • Liposolubilnost • Koncentracija intracelularnih i ekstracelularnih proteina • Način primene • intarcelularna i ekstracelularna koncentracija kofaktora • Doba dana i godišnje doba • Temperatura okoline • Jonizujuće zračenje |
| Biološki | Pol • Genetički činioci • Starosna dob • Gravidnost • Hormonalni uticaji • Bolest i patološka stanja • Bakterije i virusi • Stres • Dijeta • Specificnosti tkiva i organa • Doza • Indukcija ili inhibicija enzima |
- ↑ Que son los xenobióticos?, Pristupljeno 23. septembar 2010
- ↑ Burrel R., Flaherty D.K., Sauers L.J. Toxicology of the Immune System: A Human Approach. ISBN 978-0-471-29069-8. Paperback 322 pages November 1997
- ↑ Metabolism of Poisons, Pristupljeno 23. septembar 2010
- ↑ Alexander M. (1999) Biodegradation and Bioremediation, Elsevier Science.
- Brodie ED, Ridenhour BJ, Brodie ED (2002). The evolutionary response of predators to dangerous prey: hotspots and coldspots in the geographic mosaic of coevolution between garter snakes and newts. Evolution 56 (10): 2067–82.
- Geffeney S, Brodie ED, Ruben PC, Brodie ED (2002). Mechanisms of adaptation in a predator-prey arms race: TTX-resistant sodium channels. Science 297 (5585): 1336–9.