Cos'è il metabolismo xenobiotico?

Il metabolismo xenobiotico si riferisce alle varie reazioni chimiche, chiamate percorsi metabolici, che un organismo vivente usa per alterare sostanze chimiche che normalmente non si trovano in un organismo come parte della sua biochimica naturale.Questi prodotti chimici, chiamati xenobiotici, possono includere cose come veleni, droghe e inquinanti ambientali.Il metabolismo xenobiotico è importante per la vita, in quanto consente a un organismo di neutralizzare ed eliminare le tossine straniere che altrimenti interferiscono con i processi chimici che lo mantengono in vita.Il metabolismo xenobiotico degli esseri umani e molte altre forme di vita è importante in campi come medicina, agricoltura e scienze ambientali.

Molte sostanze potenzialmente dannose sono impedite di danneggiare le membrane delle cellule, che regolano le sostanze chimiche per entrareuna cellula e blocca fisicamente molti xenobiotici.Le molecole polari, che hanno dipoli elettrici perché i loro elettroni non sono uniformemente condivisi tra gli atomi di molecole, non sono generalmente in grado di superare una membrana di cellule.Le molecole non polari, tuttavia, possono passare attraverso la membrana permeabile e nella cellula.Il metabolismo xenobiotico protegge il corpo da queste sostanze con enzimi che reagiranno con la maggior parte dei composti non polari.Questa specializzazione impedisce loro di attaccare sostanze utili che fanno parte della normale biochimica normale degli organismi, che sono composti polari in grado di diffondersi attraverso le membrane cellulari con l'aiuto delle proteine del trasporto.

nel primo stadio del metabolismo xenobiotico, la sostanza estranea viene modificata attraversoReazioni chimiche che aggiungono gruppi polari o reattivi alle sue molecole.Questo è più comunemente fatto con enzimi che catalizzano le reazioni monoossigenasi con molecole di ossigeno, o O2 e idrogeno, aggiungendo un atomo di ossigeno dall'O2 alla molecola xenobiotica e producendo una molecola di acqua come sottoprodotto.Il gruppo più importante di proteine coinvolte in questa fase è la famiglia del citocromo P450, che comprende più di 11.500 proteine diverse ed è presente in tutte le forme di vita sulla Terra.

Lo xenobiotico modificato viene quindi disintossicato attraverso le reazioni con altre molecole, che si combinano con la combinazione con il combinarsi con conloro per formare molecole chiamate coniugate xenobiotiche.I prodotti chimici comunemente usati in questa fase includono glicina (C2H5NO2), glutatione (C10H17N3O6S) e acido glucuronico (C6H10O7).Queste molecole sono anioniche, il che significa che contengono più elettroni dei protoni e quindi hanno una carica elettrica negativa.A seconda della sostanza coinvolta, i coniugati risultanti possono subire ulteriori reazioni chimiche nel corso della disintossicazione.

Infine, il coniugato viene escreto dalla cellula.I suoi gruppi anionici caricati negativamente gli consentono di legarsi alle molecole del trasportatore di proteine, che trasportano il coniugato attraverso la membrana cellulare e fuori dalla cellula.Da lì gli xenobiotici possono essere ulteriormente metabolizzati da biochimici extracellulari o espulsi dal corpo interamente in sudore, urina o feci.

Nel tempo, il metabolismo xenobiotico delle generazioni successive di organismi può evolversi per dare una maggiore protezione contro le sostanze che sono probabilmenteIncontro nel loro ambiente, poiché i membri della specie sono in grado di gestirli soprattutto e hanno superato i loro simili.Ciò consente a molte forme di vita di vivere in ambienti o di mangiare cibo in sicurezza che sarebbe mortale per altre specie.Ciò a sua volta può stimolare l'evoluzione nelle specie che producono tossine per scopi di caccia o difensivi, creando una pressione selettiva che favorisce gli organismi più efficaci nel superare il metabolismo dei loro predatori o prede. Il metabolismo xenobiotico è un fattore importante nell'agricoltura.La reazione di diversi organismi agli xenobiotici influenza il modo in cui saranno influenzati da sostanze chimiche agricole come i pesticidi.Ciò rende l'adattamento evolutivo agli xenobiotici una delle principali preoccupazioni, poiché i parassiti come gli insetti che mangiano le colture possono evolvere una maggiore resistenzaE ai pesticidi poiché i membri meno resistenti di una specie sono vinti dal pool genico. Il metabolismo xenobiotico è importante anche in medicina, poiché la maggior parte dei farmaci sono xenobiotici.Alcuni farmaci non hanno alcun effetto medico nella forma che viene effettivamente somministrato al paziente e diventano attivi quando sono alterati chimicamente dal metabolismo dei pazienti, un processo chiamato bioattivazione.Ciò è più comunemente fatto ossidando le molecole di farmaci e di solito coinvolge la famiglia del citocromo P450.Tuttavia, può anche coinvolgere altre proteine come epossido idrolasi, metiltransferasi e N-acetiltransferasi, che causano cambiamenti chimici come idrolisi, metilazione e acetilazione, rispettivamente.Una causa comune di pericolose interazioni farmacologiche è quando un farmaco ha un effetto sul metabolismo dei pazienti che interferisce con la capacità dei corpi di metabolizzare un altro farmaco, permettendo a quest'ultimo di accumulare non trasformato fino a raggiungere livelli pericolosi e avvelena il paziente.