Глава 5. Ксенометаболомика (ксенобиотики)
Ксенометаболомика - один из разделов метаболомики, основанный на анализе влияния ксенобиотиков на изменения метаболических процессов в организме человека. На этой основе проводится молекулярная диагностика патологий, обусловленных ксенобиотиками.
Ксенобиотики (от греч. xenos - «чужой» и bios - «жизнь») - любые чуждые для организма химические вещества, вызывающие нарушения процессов жизнедеятельности.
В качестве примеров ксенобиотиков можно привести тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий), лекарственные средства, синтетические органические продукты бытовой и промышленной химии, синтетические полимерные материалы, нефтепродукты, пестициды, синтетические поверхностно-активные вещества (детергенты).
Попадая в организм, ксенобиотики могут вызывать различные нежелательные эффекты либо непосредственно, либо вследствие образования токсичных ксенометаболитов. К таким нежелательным эффектам относятся токсические реакции, генетические мутации, специфические заболевания, аллергические реакции, ослабление иммунитета.
Пищевые вещества - нутриенты также могут вызывать различные нежелательные эффекты либо непосредственно, либо вследствие образования токсичных метаболитов. Изучением влияния нутриентов занимается нутриномика.
Давно известно, что даже жизненно необходимые элементы и вещества в избыточном количестве могут вызывать в организме вредные последствия. Великий медик Парацельс, живший в XVI в. н.э., говорил о пользе и вреде различных веществ для организма: «Все в дозе».
Состояние организма человека зависит от очень большого числа компонентов. При решении задач метаболомики проводят серию измерений по схеме «доза - ответ». В ходе такого эксперимента постепенно повышают дозу. Одновременно регистрируют изменения состояния организма. По полученным данным строят функцию «доза - эффект».
Допустимую при воздействии дозу и, соответственно, биологический эффект должен оценивать врач.
Жизненная необходимость, дефицит, токсичность необходимых элементов и веществ могут быть представлены в виде кривой зависимости реакции организма от концентрации элемента или вещества в пищевых продуктах.
Рис. 5.1. Кривые зависимости «доза - эффект» для воздействия на организм необходимого химического агента (Х) на биообъект: а - воздействие необходимого химического агента Х; б - воздействие примесного химического агента Х
Приблизительно горизонтальный участок кривой (плато) зависимости воздействия на организм (рис. 5.1а) необходимого химического агента описывает область концентраций, соответствующих норме: оптимальному росту, здоровью, воспроизведению. Большая протяженность плато указывает не только на малую токсичность, но и на большую способность организма к адаптации по отношению к значительным изменениям содержания этого элемента. Наоборот, узкое плато свидетельствует о значительной токсичности элемента и резком переходе от необходимых организму количеств к опасным для жизни. При выходе за плато (увеличении концентрации) все элементы становятся токсичными. Например, существенное увеличение концентрации необходимых микроэлементов может привести к летальному исходу.
Ряд примесных элементов-ксенобиотиков (серебро, ртуть, свинец, кадмий и др.) считаются токсичными. В микроколичествах они не влияют на жизнедеятельность. Но попадание их в организм в больших количествах приводит к тяжелым патологическим явлениям (рис. 5.1б).
Проблемами токсичности пищевых веществ занимается нутриномика (от лат. nutrientia - «пищевые вещества»).
Многие ткани являются мишенью для повреждающего действия продуктов метаболизма ксенобиотиков. Как правило, чем менее токсичен ксенобиотик, тем выше вероятность, что активные промежуточные продукты метаболизма этого вещества будут инициировать различные формы токсических процессов (рис. 5.2).