Od czego zależy efektywność procesów detoksykacyjnych zachodzących w naszym organizmie? | VIMED

Od czego zależy efektywność procesów detoksykacyjnych zachodzących w naszym organizmie?

Procesy detoksykacyjneProcesy detoksykacyjne zachodzące w naszych organizmach w większości zlokalizowane są w najważniejszym organie detoksykacyjnym czyli w wątrobie. To właśnie wątroba odpowiedzialna jest przede wszystkim za inaktywację i skuteczną eliminację zarówno endogennych metabolitów jak i ksenobiotyków.

Ksenobiotyki to substancje pochodzenia egzogennego, których nie możemy zakwalifikować do substancji będących efektem ubocznym procesów metabolicznych zachodzących w komórkach. Już od roku 1947, kiedy to Roger Williams przedstawił w swojej monografii przebieg biotransformacji ksenobiotyków, wiemy że jest to proces etapowy. Możemy wyróżnić dwie podstawowe jego fazy tzw. fazę funkcjonalizacji i fazę sprzęgania. W wyniku działania w wątrobie wyżej wymienionych procesów, ksenobiotyki stają się rozpuszczalne w środowisku wodnym, dzięki czemu łatwiej mogą zostać usunięte z organizmu. Podczas pierwszej fazy przeprowadzane są reakcje: hydroksylacji, utleniania, redukcji, hydrolizy, w których uczestniczą enzymy zwane monooksygenazami. Dochodzi do wzrostu polaryzacji ksenobiotyków dzięki umieszczeniu nowych grup funkcyjnych w ich molekułach. W fazie drugiej dochodzi do sprzęgania zmodyfikowanych ksenobiotyków z białkami i specyficznymi metabolitami, co znacznie zwiększa ich rozpuszczalność w wodzie ułatwiających ich eliminację z organizmu.

Wpływ na przebieg i aktywność tych procesów mają przede wszystkim czynniki genetyczne (polimorfizmy genetyczne), wiek, płeć, aktualna kondycja organizmu, ilość i rodzaj przyjmowanych leków, z których niektóre mogą wpływać na hamowanie aktywności enzymów biorących udział w procesach detoksykacyjnych oraz czynniki środowiskowe czyli poziom zanieczyszczeń w otaczającym nas środowisku i czas ekspozycji na dany ksenobiotyk.

Jak wiele wspólnego z detoksykacją mają nasze geny?

Przebieg i efektywność procesów detoksykacyjnych zachodzących w wątrobie w dużej mierze są uwarunkowane genetycznie. Istnieje wiele genów sterujących przebiegiem tych procesów. Geny te kontrolują działania enzymów wiążących i neutralizujących substancje toksyczne w organizmie. Niektóre spośród naszych indywidualnych cech genetycznych mogą ograniczać zdolność naszego organizmu do syntezy tych enzymów, co zwiększa narażenie na toksyczne działanie ksenobiotyków. Współczesna diagnostyka genetyczna daje nam możliwość badania indywidualnych możliwości naszego organizmu do neutralizacji toksyn.

W celu oceny wrodzonej aktywności enzymów związanych z I fazą detoksykacji najczęściej przeprowadza się analizę 2 najlepiej przebadanych genów CYP1A1 oraz CYP1B1. Geny te kodują enzymy należące do rodziny cytochromu P450. Są one odpowiedzialne między innymi za detoksykację wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (PAH), które są częstymi zanieczyszczeniami atmosfery, powstającymi w wyniku spalania paliw kopalnych (węgiel, gaz ziemny, ropa). Mogą one wnikać do naszych organizmów przez płuca, podczas wdychania oparów i dymów unoszących się w powietrzu, z żywnością i wodą a nawet bezpośrednio przez skórę.

Aktywność enzymatyczna II fazy detoksykacji regulowana jest przez ekspresję genów GSTM1, GSTT1 oraz GSTP1. Geny te kodują transferazy S-glutationowe, enzymy znajdujące się w wątrobie i limfocytach. Od poziomu aktywności tych enzymów zależy efektywność detoksykacji i usuwania z organizmu takich substancji jak pestycydy, chemikalia, środki grzybobójcze, środki ochrony roślin, środki owadobójcze i metale ciężkie. Jeśli działają sprawnie, enzymy te zapewniają skuteczne odfiltrowywanie tych szkodliwych substancji z organizmu. Jednakże istnieją takie polimorfizmy (odmiany) tych genów, które kodują transferazy S-glutationowe o obniżonej aktywności. Nie pozwala to na odpowiednią detoksykację, co prowadzi do gromadzenia się toksyn w organizmie i podnosi ryzyko rozwoju wielu różnych schorzeń, w tym chorób nowotworowych.

Przeprowadzając diagnostykę genetyczną DNA Detox możemy uzyskać informację, na które substancje jesteśmy szczególnie wrażliwi, czy są to węglowodory aromatyczne, popioły, sadze, pestycydy czy metale ciężkie. Poznajemy w ten sposób potencjalne zagrożenia, a wiedza ta umożliwia w świadomy sposób unikać poszczególnych związków, ograniczając ich negatywne oddziaływanie na nasz organizm.

Czy detoksykacją w naszym organizmie zajmuje się tylko wątroba?

Najlepiej rozpoznawanym organem detoksykacyjnym jest wątroba, jednak nie tylko ona odgrywa ważna rolę w pozbywaniu się toksyn z naszego organizmu. Drugim najważniejszym po watrobie narządem detoksykacyjnym jest jelito. Błona śluzowa przewodu pokarmowego jest miejscem kontaktu środowiska zewnętrznego z wnętrzem naszego organizmu. Stanowi barierę fizyczną dla dużej ilości toksyn obecnych w żywności oraz otaczającym nas powietrzu. Nie należy zapominać również o tym, że to właśnie za pośrednictwem przewodu pokarmowego do naszego organizmu trafiają przyjmowane przez nas leki.

Jak zatem jelito wspomaga wątrobę w procesach detoksykacyjnych?

Bytująca w przewodzie pokarmowym mikroflora bakteryjna syntetyzuje różnego rodzaju substancje chemiczne, które mają zdolność wpływania na metabolizm i wchłanianie wielu ksenobiotyków. W enterocytach, czyli komórkach nabłonka jelitowego podobnie jak w wątrobie, występują również monooksygenazy, enzymy biorące udział w procesach zachodzących podczas I fazy detoksykacji wątrobowej, odpowiedzialne za etap biotransformacji ksenobiotyków.

Ponadto, w rejonach szczytowych kosmków jelitowych odnotowano również wysoką aktywność pomp transbłonowych, przez które transport skierowany jest z wnętrza komórki w kierunku światła jelita (antyport). Te enterocytarne układy transportujące uznawane są za III fazę detoksykacji. Ich działanie na rzecz zmniejszenia stężenia toksyn we wnętrzu komórek nabłonka jelitowego wpływa na zmniejszenie ilości toksyn transportowanych do wątroby za pośrednictwem krążenia wrotnego. Toksyny zwrotnie trafiając do światła przewodu pokarmowego mogą być bezpiecznie usunięte z organizmu razem z masami kałowymi bez konieczności obciążania wątroby. Aktualnie zidentyfikowane są trzy najwazniejsze geny (MDR1, MDR2, MDR3), kodujace białka z rodziny glikoprotein P (Pgp), które biora udział w aktywnym, przezbłonowym transporcie toksyn z wnętrza komórki na zewnątrz.

Jakie znaczenie dla naszego zdrowia mają naturalne procesy detoksykacyjne?

Nasz organizm powinien w sposób naturalny pozbywać się wszystkich toksyn trafiających do naszego organizmu. Jednak jeśli dochodzi do obniżenia aktywności enzymów odpowiedzialnych za ten proces lub gdy pojawia się dysfunkcja organów takich jak wątroba czy jelito, odpowiedzialnych za proces neutralizacji ksenobiotyków, prowadzi to do kumulacji szkodliwych substancji w naszym organizmie. Zwiększa to ryzyko rozwoju wielu typów nowotworów w tym, raka płuc i gruczołu krokowego, ale również sprzyja występowaniu większości chorób cywilizacyjnych, w szczególności miażdżycy i chorób sercowo naczyniowych oraz cukrzycy.

Bibliografia:

  1. Liska D., Lyon M., Jones D.S.: Detoxification and biotransformational imbalances. Explore (NY) 2006, 2, 122.
  2. Chodorowski Z., Sein Anand J., Rybakowska I., Klimek J., Kaletha K.: Rola jelita w detoksykacji. Przegląd Lekarski 2007, 64, 4-5.
  3. Marinković et al. Polymorphisms of genes involved in polycyclic aromatic hydrocarbons’ biotransformation and atherosclerosis. Biochem Med (Zagreb). Oct 2013, 23(3): 255-265.
  4. Nock et al. Associations between Smoking, Polymorphisms in Polycyclic Aromatic Hydrocarbon (PAH) Metabolism and Conjugation Genes and PAH-DNA Adducts in Prostate Tumors Differ by Race. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. jun 2007, 16(6): 1236-1245.
  5. Sreeja et al. Glutathione S-transferase M1, T1 and P1 polymorphisms: susceptibility and outcome in lung cancer patients. J Exp Ther oncol. 2008, 7(1): 73-85.
  6. Hayes JD et al. Glutathione S-transferase polymorphism and their biological consequences. Pharmacology. 2000 sep, 61(3): 154-166.
  7. Larkin A., Moran E., Alexander D. et al.: A new monoclonal antibody that specifically recognises the MDR-3-encoded gene product. Int. J. Cancer 1999, 80, 265.
Patrycja Paradowska
Patrycja Paradowska
Dietetyk Kliniczny ICM VIMED