XENOBIOTIK: METABOLISME, SUMBER MAKANAN, METABOLISME, RESPONS YANG DIPICU - BIOLOGI - 2025

The xenobiotik adalah zat kimia asing bagi tubuh manusia, termasuk obat-obatan, makanan aditif, kontaminan, karsinogen kimia dan berbagai zat yang masuk ke dalam tubuh dengan rute yang berbeda dari lingkungan.

Kata "xenobiotik" berasal dari kata Yunani "xenos" yang berarti orang asing dan "bios" yang berarti kehidupan. Senyawa asing ini, atau yang biasanya bukan merupakan bagian dari senyawa kimia yang menyusun tubuh manusia, dapat berasal dari alam atau sintetik.

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

Sebagian besar xenobiotik dimetabolisme oleh tubuh untuk dimusnahkan, namun ada beberapa yang tidak dapat dihilangkan atau proses eliminasi yang sangat lambat, sehingga terakumulasi dalam tubuh dan dapat menimbulkan kerusakan atau toksisitas.

Lebih dari 200.000 bahan kimia lingkungan diketahui diidentifikasi sebagai zat xenobiotik, yang sebagian besar dapat dimetabolisme, diubah, untuk dimusnahkan. Transformasi ini terjadi terutama di hati. Namun, beberapa xenobiotik dapat diekskresikan atau dihilangkan tanpa perubahan.

Beberapa faktor dapat mempengaruhi metabolisme xenobiotik. Ini termasuk usia, jenis kelamin, faktor genetik tertentu dan beberapa induksi enzim yang disebabkan oleh xenobiotik tertentu.

Jika xenobiotik adalah obat, metabolismenya mungkin melibatkan aktivasi atau mungkin menurunkan atau mengakhiri aksinya. Toksisitas beberapa xenobiotik dapat diverifikasi dengan beberapa cara; misalnya, sianida sangat beracun pada konsentrasi yang sangat rendah, karena menghalangi rantai pernapasan; lainnya bersifat sitotoksik karena mengikat secara kovalen ke DNA, RNA, atau protein.

Beberapa xenobiotik dapat memicu reaksi antigenik, dapat bersifat karsinogenik, atau bahkan sama sekali tidak berbahaya (tidak beracun).

Metabolisme xenobiotik

Manusia terus-menerus terpapar berbagai macam zat xenobiotik. Ini termasuk obat-obatan, zat beracun, mutagen, dan karsinogen. Banyak dari zat ini masuk ke tubuh saat mereka dicerna bersama makanan dalam makanan.

Senyawa xenobiotik dapat bereaksi dengan makromolekul intraseluler seperti DNA (atau langsung dengan struktur seluler) yang menyebabkan kerusakan dan / atau cedera. Untuk melawan efek berbahaya ini, tubuh memiliki dua sistem pertahanan: enzim detoksifikasi dan sistem antioksidan.

Metabolisme xenobiotik (Sumber: TimVickers / Domain publik, melalui Wikimedia Commons)

Metabolisme xenobiotik dapat dikelompokkan menjadi dua proses atau fase. Reaksi pertama memiliki hidroksilasi sebagai reaksi utamanya dan yang kedua mencakup konjugasi produk terhidroksilasi. Proses ini terjadi terutama di hati, meskipun beberapa reaksi awal dapat terjadi di penghalang epitel kulit dan jaringan lain seperti paru-paru.

Fase hidroksilasi dikatalisis oleh serangkaian enzim dari kelas monooksidase atau sitokrom P450. Selain hidroksilasi, enzim ini berpartisipasi dalam proses deaminasi, dehalogenasi, desulfurisasi, epoksidasi, peroksidasi, dan reduksi.

Enzim dari keluarga sitokrom P450 adalah oksidase aldehida, oksidase xantin, dan peroksidase. Pada fase pertama ini, beberapa esterase dan enzim selain sitokrom P450 berpartisipasi dalam beberapa reaksi hidrolisis.

Pada fase kedua, beberapa produk polar dihasilkan sebagai hasil dari konjugasi yang larut dalam air dengan mudah diekskresikan. Konjugasi dihasilkan oleh pengaruh enzim spesifik yang mengikat produk terhidroksilasi dengan molekul berbeda, di antaranya adalah: asam glukuronat, sulfat, asetat, glutathione, asam amino atau gugus metil.

Sumber Makanan Xenobiotik Beracun dan Karsinogenik

Sumber makanan zat karsinogenik termasuk senyawa yang diproduksi ketika lemak, daging atau protein dimasak atau ketika beberapa produk alami yang berasal dari tumbuhan tertentu seperti alkaloid dan beberapa produk sampingan dari jamur tertelan.

Di antara zat-zat ini, yang paling banyak dipelajari untuk efek karsinogeniknya adalah yang dihasilkan oleh daging yang terlalu matang, seperti hidrokarbon aromatik polisiklik dan amina aromatik heterosiklik.

Xenobiotik lain yang dikonsumsi orang sepanjang hidup mereka adalah polutan industri dan lingkungan seperti knalpot mesin diesel, serta pestisida yang akhirnya mencemari air dan makanan. Beberapa obat juga disertakan, baik yang diresepkan maupun yang dijual bebas.

Nitrat yang digunakan untuk mengawetkan daging dan ikan dapat mencemari tanah dan air; ini terkait dengan karsinoma kelenjar pada hewan.

Faktor yang mempengaruhi metabolisme xenobiotik

Banyak faktor yang dapat mempengaruhi aktivitas enzim yang memetabolisme zat xenobiotik. Aktivitas mereka sangat berbeda antar spesies, sehingga efek toksik atau karsinogenik xenobiotik tidak dapat ditranspolasi secara bebas dari satu spesies ke spesies lainnya.

Perbedaan yang signifikan telah dilaporkan antara individu mengenai aktivitas enzim yang bertanggung jawab untuk metabolisme xenobiotik. Perbedaan ini seringkali bergantung pada faktor genetik, usia dan jenis kelamin individu yang bersangkutan.

Konsumsi beberapa zat xenobiotik secara bersamaan dapat menghasilkan induksi enzimatis. Metabolit yang dihasilkan selama metabolisme beberapa xenobiotik dapat menghambat atau merangsang aktivitas enzim detoksifikasi.

Efek ini sangat penting ketika mengevaluasi respons terhadap obat tertentu, karena kombinasi tersebut mungkin memerlukan penyesuaian dosis.

Tanggapan dipicu oleh xenobiotik

Bila xenobiotik adalah obat, reaksi hidroksilasi pada tahap pertama metabolisme dapat menyebabkan aktivasi obat atau sebaliknya jika sudah aktif maka akan dimetabolisme menjadi bentuk polar yang tidak aktif dan kemudian dihilangkan.

Ada beberapa reaksi merugikan yang disebabkan oleh obat-obatan tertentu yang bergantung pada perbedaan asal genetik yang ada di antara individu yang berbeda mengenai struktur berbagai enzim dan protein.

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

Dengan demikian, beberapa efek tambahan yang hanya muncul pada sebagian kecil individu dijelaskan, seperti anemia hemolitik, hipertermia maligna, metabolisme nikotin yang berubah yang melindungi dari ketergantungan tembakau, dll.

Efek toksik xenobiotik mungkin tergantung pada dosis atau bahan yang dicerna. Beberapa xenobiotik seperti racun tertentu bersifat toksik dengan dosis yang sangat rendah, yang lainnya dimetabolisme dengan sangat lambat dan bila dikonsumsi terus menerus, racun tersebut terakumulasi hingga timbul efek toksik dengan dosis yang lebih tinggi.

Zat xenobiotik dapat menyebabkan berbagai macam efek biologis. Ini termasuk respons farmakologis yang bermanfaat dalam pengobatan banyak penyakit, reaksi toksik, reaksi imunologis, dan efek karsinomatosa yang pada akhirnya dapat menghasilkan kanker di berbagai organ dan jaringan.

Referensi

1. Madhukar. A, Swathi. E, S. Pranathi, Vineela Devi, K. Surender Reddy (2012) Analisis Xenobiotik: Tinjauan. Jurnal Penelitian Farmasi. (www.jprinfo.com)
2. Murray, RK, Granner, DK, Mayes, PA, & Rodwell, VW (2014). Biokimia bergambar Harper. Bukit Mcgraw.
3. Omiecinski, CJ, Vanden Heuvel, JP, Perdew, GH, & Peters, JM (2011). Metabolisme xenobiotik, disposisi, dan regulasi oleh reseptor: dari fenomena biokimia hingga prediktor toksisitas utama. Ilmu Toksikologi, 120 (suppl_1), S49-S75.
4. Patel, DK, & Sen, DJ Xenobiotics: Prekursor Penting untuk Sistem Kehidupan. - Academia.edu
5. McCance, KL, & Huether, SE (2018). Patofisiologi-Ebook: dasar biologis untuk penyakit pada orang dewasa dan anak-anak. Ilmu Kesehatan Elsevier.