Xenobiótico: qué son, metabolismo, fuentes, respuestas
¿Qué son los xenobióticos?
Los xenobióticos son sustancias químicas extrañas para el organismo humano, que incluyen fármacos, alimentos, aditivos, contaminantes, carcinógenos químicos y muchas sustancias que ingresan al organismo por diferentes vías procedentes del medio ambiente.
La palabra “xenobiótico” deriva de la palabra griega “xenos” que significa extranjero y “bios” que quiere decir vida. Estos compuestos extraños, o que normalmente no forman parte de los compuestos químicos que constituyen al organismo humano, pueden ser de origen natural o sintético.
La mayor parte de los xenobióticos son metabolizados por el organismo para así ser eliminados, sin embargo, existen algunos que no se pueden eliminar o cuyo proceso de eliminación es muy lento, por lo que se acumulan en el organismo y pueden generar daños o toxicidad.
Se conocen más de 200.000 sustancias químicas ambientales que se identifican como sustancias xenobióticas, la mayor parte de las cuales pueden ser metabolizadas, es decir, transformadas, para poder ser eliminadas. Estas transformaciones ocurren principalmente en el hígado. Empero, algunos xenobióticos pueden ser excretados o eliminados sin sufrir modificaciones.
Varios factores pueden afectar el metabolismo de los xenobióticos. Entre ellos se puede nombrar la edad, el sexo, ciertos factores genéticos y algunas inducciones enzimáticas provocadas por determinados xenobióticos.
Cuando el xenobiótico es un fármaco su metabolismo puede implicar la activación de este o puede disminuir o finalizar su acción. La toxicidad de algunos xenobióticos puede verificarse por varias vías; por ejemplo, el cianuro resulta muy tóxico con concentraciones muy pequeñas, pues bloquea la cadena respiratoria; otros son citotóxicos pues se unen covalentemente al ADN, al RNA o a proteínas.
Algunos xenobióticos pueden desencadenar reacciones antigénicas, pueden ser carcinógenos o pueden, incluso, ser completamente inocuos (no tóxicos).
Metabolismo de los xenobióticos
Los seres humanos están constantemente expuestos a una gran variedad de sustancias xenobióticas. Entre estas se incluyen fármacos, agentes tóxicos, mutágenos y sustancias carcinógenas. Muchas de estas sustancias ingresan al organismo cuando son ingeridos con los alimentos de la dieta.
Los compuestos xenobióticos pueden reaccionar con las macromoléculas intracelulares como el DNA (o directamente con las estructuras celulares) causando daños y/o lesiones. Para contrarrestar estos efectos nocivos el organismo tiene dos sistemas de defensa: unas enzimas de detoxificación y los sistemas antioxidantes.
El metabolismo de los xenobióticos se puede agrupar en dos procesos o fases. La primera tiene como reacción principal la hidroxilación y la segunda incluye la conjugación de los productos hidroxilados. Estos procesos tienen lugar principalmente en el hígado, aunque algunas reacciones iniciales pueden ocurrir en la barrera epitelial de la piel y en otros tejidos como los pulmones.
La fase de hidroxilación es catalizada por una serie de enzimas de la clase de las monooxidasas o citocromos P450. Además de la hidroxilación, estas enzimas participan en procesos de desaminación, deshalogenación, desulfuración, epoxidación, peroxidación y reducción.
Las enzimas de la familia del citocromo P450 son las aldehído-oxidasas, las xantino-oxidasas y las peroxidasas. En esta primera fase algunas esterasas y otras enzimas diferentes al citocromo P450 participan en algunas reacciones de hidrólisis.
En la segunda fase se producen como resultado de la conjugación algunos productos polares que, al ser solubles en agua, son fácilmente excretados. La conjugación se produce por efecto de unas enzimas específicas que unen al producto hidroxilado con moléculas diferentes, entre las que están: ácido glucorónico, sulfato, acetato, glutatión, aminoácidos o grupos metilo.
Fuente dietética de xenobióticos tóxicos y carcinogénicos
La fuente dietética de sustancias carcinogénicas incluye a los compuestos que se producen cuando se cocina grasa, carne o proteínas o cuando se ingieren algunos productos naturales derivados ciertas plantas como los alcaloides y algunos subproductos del moho.
Dentro de estas sustancias, las más estudiadas por sus efectos carcinógenos son aquellas generadas por la sobrecocción de las carnes como son los hidrocarburos aromáticos policíclicos y las aminas aromáticas heterocíclicas.
Otros xenobióticos que las personas ingieren a lo largo de la vida son los contaminantes industriales y ambientales como los gases de los motores diésel, así como los pesticidas que terminan contaminando las aguas y los alimentos. También se incluyen algunos medicamentos, tanto aquellos que son prescritos como los que son de venta libre.
Los nitratos que se usan para preservar carnes y pescados pueden contaminar los suelos y las aguas; estos están relacionados con carcinomas glandulares en animales.
Factores que afectan el metabolismo de los xenobióticos
Muchos factores pueden afectar la actividad de las enzimas que metabolizan las sustancias xenobióticas. La actividad de estas difiere mucho entre especies, por lo que no se puede transpolar libremente el efecto tóxico o carcinogénico de un xenobiótico de una especie a otra.
Se han reportado diferencias significativas entre los individuos respecto a la actividad de las enzimas encargadas del metabolismo de los xenobióticos. Estas diferencias dependen, muchas veces, de factores genéticos, de la edad y del sexo del individuo en cuestión.
El consumo simultáneo de varias sustancias xenobióticas puede generar inducción enzimática. Los metabolitos generados durante el metabolismo de algunos xenobióticos pueden inhibir o estimular la actividad de las enzimas detoxificantes.
Este efecto es muy importante a la hora de evaluar la respuesta a ciertos fármacos, ya que la combinación puede requerir el ajuste de las dosis.
Respuestas desencadenadas por los xenobióticos
Cuando el xenobiótico es un fármaco las reacciones de hidroxilación de la primera fase del metabolismo puede provocar la activación del medicamento o, por el contrario, si este ya estaba activo, entonces se metabolizará a una forma inactiva polar para luego eliminarse.
Existen algunas reacciones adversas inducidas por ciertos fármacos que dependen de las diferencias de origen genético que existen entre los distintos individuos en cuanto a la estructura de varias enzimas y proteínas.
Así, se describen algunos efectos colaterales que solo aparecen en un porcentaje muy pequeño de individuos como son las anemias hemolíticas, la hipertermia maligna, el metabolismo alterado de la nicotina que protege de la dependencia al tabaco, etc.
Los efectos tóxicos de los xenobióticos pueden depender de la dosis o de la sustancia ingerida. Algunos xenobióticos como ciertos venenos son tóxicos con dosis muy bajas, otros se metabolizan muy lentamente y cuando su consumo es continuo se van acumulando hasta que se generan los efectos tóxicos con dosis mayores.
Las sustancias xenobióticas pueden provocar una gran variedad de efectos biológicos. Entre estos se pueden mencionar las respuestas farmacológicas benéficas en el tratamiento de muchas enfermedades, las reacciones tóxicas, las reacciones inmunológicas y los efectos carcinomatosos que pueden terminar generando cáncer en diversos órganos y tejidos.