XENOBIOTIK: METABOLISME, SUMBER MAKANAN, METABOLISME, TINDAK BALAS YANG DICETUSKAN - BIOLOGI - 2025

The xenobiotics adalah bahan kimia asing kepada tubuh badan manusia, termasuk ubat-ubatan, bahan tambahan makanan, bahan cemar, karsinogen kimia dan banyak bahan-bahan yang masuk ke dalam tubuh melalui laluan yang berbeza dari persekitaran.

Perkataan "xenobiotic" berasal dari perkataan Yunani "xenos" yang bermaksud orang asing dan "bios" yang bermaksud kehidupan. Sebatian asing ini, atau yang biasanya bukan merupakan sebahagian daripada sebatian kimia yang membentuk tubuh manusia, boleh berasal dari semula jadi atau sintetik.

Metabolisme hati ubat xenobiotik (Sumber: Drriad / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) melalui Wikimedia Commons)

Sebilangan besar xenobiotik dimetabolisme oleh tubuh agar dapat dihilangkan, namun, ada beberapa yang tidak dapat dihilangkan atau yang proses penghapusannya sangat lambat, sehingga terkumpul di dalam badan dan dapat menyebabkan kerusakan atau keracunan.

Lebih daripada 200,000 bahan kimia alam sekitar diketahui yang dikenal pasti sebagai bahan xenobiotik, yang kebanyakannya dapat dimetabolisme, iaitu, diubah, untuk dihapuskan. Transformasi ini berlaku terutamanya di hati. Walau bagaimanapun, sebilangan xenobiotik dapat diekskresikan atau dihilangkan tidak berubah.

Beberapa faktor boleh mempengaruhi metabolisme xenobiotik. Ini termasuk usia, jantina, faktor genetik tertentu dan beberapa induksi enzim yang disebabkan oleh xenobiotik tertentu.

Apabila xenobiotik adalah ubat, metabolisme mungkin melibatkan pengaktifannya atau boleh mengurangkan atau menghentikan tindakannya. Ketoksikan beberapa xenobiotik dapat disahkan dengan beberapa cara; sebagai contoh, sianida sangat toksik pada kepekatan yang sangat rendah, kerana ia menyekat rantai pernafasan; yang lain sitotoksik kerana mereka mengikat kovalen ke DNA, RNA, atau protein.

Sebilangan xenobiotik boleh mencetuskan reaksi antigenik, boleh karsinogenik, atau bahkan tidak berbahaya (tidak beracun).

Metabolisme xenobiotik

Manusia sentiasa terdedah kepada pelbagai jenis bahan xenobiotik. Ini termasuk ubat-ubatan, agen toksik, mutagen, dan karsinogen. Sebilangan besar zat ini masuk ke dalam tubuh ketika diserap dengan makanan dalam makanan.

Sebatian Xenobiotik dapat bertindak balas dengan makromolekul intraselular seperti DNA (atau secara langsung dengan struktur selular) menyebabkan kerosakan dan / atau kecederaan. Untuk mengatasi kesan berbahaya ini, tubuh mempunyai dua sistem pertahanan: enzim detoksifikasi dan sistem antioksidan.

Metabolisme Xenobiotik (Sumber: TimVickers / Domain awam, melalui Wikimedia Commons)

Metabolisme xenobiotik dapat dikelompokkan menjadi dua proses atau fasa. Yang pertama mempunyai hidroksilasi sebagai tindak balas utamanya dan yang kedua merangkumi konjugasi produk hidroksilasi. Proses ini berlaku terutamanya di hati, walaupun beberapa reaksi awal dapat terjadi pada penghalang epitel kulit dan pada tisu lain seperti paru-paru.

Fasa hidroksilasi dikatalisis oleh rangkaian enzim kelas monooksidase atau sitokrom P450. Sebagai tambahan kepada hidroksilasi, enzim ini turut serta dalam proses deaminasi, dehalogenasi, desulfurisasi, epoksidasi, peroksidasi dan pengurangan.

Enzim keluarga sitokrom P450 adalah aldehid oksidase, xanthine oksidase dan peroksidase. Pada fasa pertama ini, beberapa esterase dan enzim selain sitokrom P450 mengambil bahagian dalam beberapa reaksi hidrolisis.

Pada fasa kedua, beberapa produk polar dihasilkan sebagai hasil dari konjugasi yang, larut dalam air, mudah dikeluarkan. Konjugasi dihasilkan oleh kesan enzim tertentu yang mengikat produk hidroksilasi dengan molekul yang berbeza, antaranya ialah: asid glukuronik, sulfat, asetat, glutathione, asid amino atau kumpulan metil.

Sumber Makanan Xenobiotik Toksik dan Karsinogenik

Sumber makanan dari bahan karsinogenik merangkumi sebatian yang dihasilkan ketika lemak, daging atau protein dimasak atau ketika beberapa produk semula jadi yang berasal dari tumbuhan tertentu seperti alkaloid dan beberapa produk sampingan dari cetakan tertelan.

Di antara bahan-bahan ini, yang paling banyak dikaji untuk kesan karsinogeniknya adalah bahan yang dihasilkan oleh daging yang terlalu banyak dimasak, seperti hidrokarbon aromatik polisiklik dan amina aromatik heterosiklik.

Xenobiotik lain yang ditelan orang sepanjang hidupnya adalah bahan pencemar industri dan persekitaran seperti ekzos mesin diesel, dan juga racun perosak yang akhirnya mencemari air dan makanan. Beberapa ubat juga disertakan, baik yang diresepkan dan juga ubat-ubatan yang ada di kaunter.

Nitrat yang digunakan untuk mengawet daging dan ikan dapat mencemarkan tanah dan perairan; ini berkaitan dengan karsinoma kelenjar pada haiwan.

Faktor-faktor yang mempengaruhi metabolisme xenobiotik

Banyak faktor boleh mempengaruhi aktiviti enzim yang memetabolisme zen xenobiotik. Kegiatan mereka sangat berbeza antara spesies, jadi kesan toksik atau karsinogenik dari xenobiotik tidak dapat diubah secara bebas dari satu spesies ke spesies yang lain.

Perbezaan yang ketara telah dilaporkan antara individu mengenai aktiviti enzim yang bertanggungjawab untuk metabolisme xenobiotik. Perbezaan ini sering bergantung pada faktor genetik, usia dan jantina individu yang dimaksudkan.

Penggunaan serentak beberapa bahan xenobiotik dapat menghasilkan induksi enzimatik. Metabolit yang dihasilkan semasa metabolisme beberapa xenobiotik dapat menghalang atau merangsang aktiviti enzim detoksifikasi.

Kesan ini sangat penting ketika menilai tindak balas terhadap ubat-ubatan tertentu, kerana gabungannya mungkin memerlukan penyesuaian dos.

Respons yang dicetuskan oleh xenobiotik

Apabila xenobiotik adalah ubat, reaksi hidroksilasi fasa pertama metabolisme boleh menyebabkan pengaktifan ubat atau, sebaliknya, jika sudah aktif, maka ia akan dimetabolisme menjadi bentuk kutub yang tidak aktif dan kemudian dihilangkan.

Terdapat beberapa reaksi buruk yang disebabkan oleh ubat-ubatan tertentu yang bergantung pada perbezaan asal genetik yang wujud antara individu yang berbeza dari segi struktur pelbagai enzim dan protein.

Ketoksikan radikal bebas (dicetuskan oleh xenobiotik) (Sumber: Dan Cojocari / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) melalui Wikimedia Commons)

Oleh itu, beberapa kesan cagaran yang hanya muncul pada peratusan individu yang sangat kecil dijelaskan, seperti anemia hemolitik, hipertermia malignan, metabolisme nikotin yang berubah-ubah yang melindungi terhadap pergantungan tembakau, dll.

Kesan toksik xenobiotik mungkin bergantung pada dos atau bahan yang dimakan. Sebilangan xenobiotik seperti racun tertentu beracun dengan dos yang sangat rendah, yang lain dimetabolisme dengan sangat perlahan dan apabila penggunaannya berterusan ia berkumpul sehingga kesan toksik dihasilkan dengan dos yang lebih tinggi.

Bahan-bahan xenobiotik boleh menyebabkan pelbagai kesan biologi. Ini termasuk tindak balas farmakologi yang bermanfaat dalam rawatan banyak penyakit, reaksi toksik, reaksi imunologi, dan kesan karsinomatous yang boleh menyebabkan barah di pelbagai organ dan tisu.

Rujukan

1. Madhukar. A, Swathi. E, S. Pranathi, Vineela Devi, K. Surender Reddy (2012) Analisis Xenobiotik: Satu Kajian. Jurnal Penyelidikan Pharma. (www.jprinfo.com)
2. Murray, RK, Granner, DK, Mayes, PA, & Rodwell, VW (2014). Biokimia yang digambarkan oleh Harper. Mcgraw-bukit.
3. Omiecinski, CJ, Vanden Heuvel, JP, Perdew, GH, & Peters, JM (2011). Metabolisme, pembuangan, dan peraturan xenobiotik oleh reseptor: dari fenomena biokimia hingga peramal ketoksikan utama. Sains Toksikologi, 120 (suppl_1), S49-S75.
4. Patel, DK, & Sen, DJ Xenobiotics: Prekursor Penting untuk Sistem Hidup. - akademia.edu
5. McCance, KL, & Huether, SE (2018). Pathophysiology-Ebook: asas biologi untuk penyakit pada orang dewasa dan kanak-kanak. Sains Kesihatan Elsevier.