Xenobiótico - Xenobiotic
Um xenobiótico é uma substância química encontrada dentro de um organismo que não é produzida naturalmente ou não se espera que esteja presente dentro do organismo. Também pode abranger substâncias que estão presentes em concentrações muito mais altas do que o normal. Os compostos naturais também podem se tornar xenobióticos se forem absorvidos por outro organismo, como a absorção de hormônios humanos naturais por peixes encontrados a jusante de emissários de estação de tratamento de esgoto, ou as defesas químicas produzidas por alguns organismos como proteção contra predadores.
O termo xenobióticos , no entanto, é muito utilizado no contexto de poluentes como dioxinas e bifenilas policloradas e seus efeitos sobre a biota , pois os xenobióticos são entendidos como substâncias estranhas a todo um sistema biológico, ou seja, substâncias artificiais, que não existiam em natureza antes de sua síntese pelo homem. O termo xenobiótico é derivado das palavras gregas ξένος (xenos) = estrangeiro, estranho e βίος (bios) = vida, mais o sufixo grego para os adjetivos -τικός, -ή, -όν (-tikos, -ē, -on).
Os xenobióticos podem ser agrupados como carcinógenos , drogas, poluentes ambientais, aditivos alimentares , hidrocarbonetos e pesticidas.
Metabolismo xenobiótico
O corpo remove os xenobióticos pelo metabolismo dos xenobióticos . Consiste na desativação e excreção de xenobióticos e ocorre principalmente no fígado. As vias de excreção são urina, fezes, respiração e suor. As enzimas hepáticas são responsáveis pelo metabolismo dos xenobióticos, primeiro ativando-os (oxidação, redução, hidrólise e / ou hidratação do xenobiótico) e, em seguida, conjugando o metabólito secundário ativo com ácido glucurônico , ácido sulfúrico ou glutationa , seguido pela excreção em bile ou urina. Um exemplo de um grupo de enzimas envolvidas no metabolismo xenobiótico é o citocromo microssomal hepático P450 . Essas enzimas que metabolizam os xenobióticos são muito importantes para a indústria farmacêutica porque são responsáveis pela degradação dos medicamentos. Uma espécie com este sistema único de citocromo P450 é Drosophila mettleri , que usa a resistência xenobiótica para explorar uma ampla gama de nidificação, incluindo solo umedecido com exsudatos necróticos e os próprios lotes necróticos.
Embora o corpo seja capaz de remover os xenobióticos reduzindo-os a uma forma menos tóxica por meio do metabolismo dos xenobióticos e depois excretando-os, também é possível que seja convertido em uma forma mais tóxica em alguns casos. Esse processo é denominado bioativação e pode resultar em alterações estruturais e funcionais na microbiota. A exposição a xenobióticos pode perturbar a estrutura da comunidade do microbioma, aumentando ou diminuindo o tamanho de certas populações bacterianas dependendo da substância. As mudanças funcionais resultantes variam dependendo da substância e podem incluir expressão aumentada em genes envolvidos na resposta ao estresse e resistência a antibióticos , mudanças nos níveis de metabólitos produzidos, etc.
Os organismos também podem evoluir para tolerar xenobióticos. Um exemplo é a co-evolução da produção de tetrodotoxina na Taricha granulosa e a evolução da resistência tetrodotoxina em seu predador, a serpente de liga comum . Nesse par predador-presa, uma corrida armamentista evolucionária produziu altos níveis de toxina na salamandra e níveis correspondentemente altos de resistência na cobra. Essa resposta evolutiva é baseada na evolução das formas modificadas da cobra dos canais iônicos sobre os quais a toxina atua, tornando-se assim resistente aos seus efeitos. Outro exemplo de mecanismo de tolerância xenobiótica é o uso de transportadores de cassetes de ligação de ATP (ABC) , que são amplamente exibidos em insetos. Esses transportadores contribuem para a resistência ao permitir o transporte de toxinas através da membrana celular, evitando assim o acúmulo dessas substâncias dentro das células.
Xenobióticos no meio ambiente
Substâncias xenobióticas são um problema para sistemas de tratamento de esgoto, uma vez que são muitos, e cada um apresentará seus próprios problemas sobre como removê-los (e se vale a pena tentar)
Algumas substâncias xenobióticas são resistentes à degradação. Xenobióticos como bifenilos policlorados (PCBs), hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAHs) e tricloroetileno (TCE) se acumulam no ambiente devido às suas propriedades recalcitrantes e se tornaram uma preocupação ambiental devido à sua toxicidade e acúmulo. Isso ocorre principalmente em ambientes subterrâneos e fontes de água, bem como em sistemas biológicos, com potencial para impactar a saúde humana. Algumas das principais fontes de poluição e a introdução de xenobióticos no meio ambiente vêm de grandes indústrias, como farmacêutica, combustíveis fósseis, branqueamento de papel e celulose e agricultura. Por exemplo, eles podem ser organoclorados sintéticos , como plásticos e pesticidas, ou produtos químicos orgânicos de ocorrência natural, como hidrocarbonetos poliaromáticos (PAHs) e algumas frações de petróleo bruto e carvão.
Os microrganismos podem ser uma solução viável para essa questão da poluição ambiental pela degradação dos xenobióticos; um processo conhecido como biorremediação . Os microrganismos são capazes de se adaptar aos xenobióticos introduzidos no meio ambiente por meio da transferência horizontal de genes , a fim de fazer uso desses compostos como fontes de energia. Este processo pode ser posteriormente alterado para manipular as vias metabólicas de microrganismos a fim de degradar xenobióticos prejudiciais em condições ambientais específicas a uma taxa mais desejável. Os mecanismos de biorremediação incluem os microrganismos geneticamente modificados e o isolamento dos micróbios xenobióticos que ocorrem naturalmente. Pesquisas têm sido conduzidas para identificar os genes responsáveis pela habilidade de microrganismos em metabolizar certos xenobióticos e tem sido sugerido que esta pesquisa pode ser usada para projetar microrganismos especificamente para este propósito. Não apenas as vias atuais podem ser projetadas para serem expressas em outros organismos, mas a criação de novas vias é uma abordagem possível.
Os xenobióticos podem ser limitados no ambiente e de difícil acesso em áreas como o ambiente subterrâneo. Organismos degradativos podem ser projetados para aumentar a mobilidade a fim de acessar esses compostos, incluindo quimiotaxia aprimorada . Uma limitação do processo de biorremediação é que as condições ideais são necessárias para o funcionamento metabólico adequado de certos microrganismos, o que pode ser difícil de encontrar em um ambiente ambiental. Em alguns casos, um único microrganismo pode não ser capaz de realizar todos os processos metabólicos necessários para a degradação de um composto xenobiótico e, portanto, "consórcios bacterianos sintróficos" podem ser empregados. Nesse caso, um grupo de bactérias trabalha em conjunto, resultando em produtos sem saída de um organismo sendo posteriormente degradados por outro organismo. Em outros casos, os produtos de um microrganismo podem inibir a atividade de outro e, portanto, um equilíbrio deve ser mantido.
Muitos xenobióticos produzem uma variedade de efeitos biológicos, que são usados quando são caracterizados por bioensaios . Antes de serem registrados para venda na maioria dos países, os pesticidas xenobióticos devem passar por uma extensa avaliação de fatores de risco, como toxicidade para humanos, ecotoxicidade ou persistência no meio ambiente. Por exemplo, durante o processo de registro, descobriu-se que o herbicida cloransulam-metil se degrada com relativa rapidez no solo.
Transplante de órgãos interespécies
O termo xenobiótico também é usado para se referir a órgãos transplantados de uma espécie para outra. Por exemplo, alguns pesquisadores esperam que corações e outros órgãos possam ser transplantados de porcos para humanos. Muitas pessoas morrem todos os anos cujas vidas poderiam ter sido salvas se um órgão crítico estivesse disponível para transplante. Os rins são atualmente o órgão mais comumente transplantado. Os órgãos xenobióticos precisariam ser desenvolvidos de forma que não fossem rejeitados pelo sistema imunológico .
Veja também
Metabolismo de drogas - o metabolismo de xenobióticos é redirecionado para o caso especial: metabolismo de drogas.