Příjem a zpracování cizorodých látek v organismu

Příjem a zpracování cizorodých látek v organismu

V souvislosti s výživou se nejčastěji bavíme o příjmu a následnému využití živin, tj. energetickém metabolismu a jeho možném ovlivnění a optimalizování. V kontextu celé fyziologie lidského organismu je však třeba si uvědomit, že spolu s živinami do trávícího traktu vpouštíme celou řadu dalších cizorodých látek, tedy xenobiotik, které mohou mít na fungování organismu nezanedbatelný vliv. V tomto článku se proto zaměříme právě na takové látky a na jejich odpovídající metabolismus.

 

Průchod cizorodých látek do organismu

Aby látky mohly působit příslušnými účinky, je třeba je dopravit k cílovému orgánu. Pro vstup do vnitřního prostředí organismu máme na výběr mezi několika možnostmi, ze kterých se pokusím představit ty nejvýznamnější.

Podání orální je nejpohodlnější a nejčastější způsob vpravování cizorodých látek do organismu. Stejně tak je třeba zmínit, že je metodou prakticky nejméně účinnou. Po vstupu do trávícího traktu je látka konfrontována se žaludečními šťávami, což může celou řadu látek poškodit tak, že ztrácí svou účinnost (peptidové struktury, např. insulin). Následně se látka vstřebává skrz stěnu trávícího traktu, což představuje další překážku před efektivním vstřebáním (např. z kovové rtuti je vstřebáno jen asi 0,01 %). Po vstřebání se xenobiotika dostávají vrátnicovou žilou do jater, kde je čeká již poslední překážka před vstupem do krevního oběhu: First pass efekt. Tento mechanismus probíhající v játrech umožňuje více či méně úplnou degradaci přijaté látky ještě před tím, než je xenobiotikum vpraveno do krevního oběhu. First pass efekt značně snižuje dostupnost celé řady látek či doplňků stravy a umožňuje tak ještě vyšší prevenci před otravou cizorodými látkami pozřenými dutinou ústní.

Vdechnutí je velmi účinný a jednoduchý způsob vpravení ciozorodých látek do vnitřního prostředí organismu. Plicní sklípky jsou bohatě prokrvené a umožňují tak rychlý vstup xenobiotik do organismu. V porovnání s orálním podáním je vdechnutí výrazně rychlejší cestou, jelikož do krve se vdechnuté látky mohou dostat již během několika vteřin, zatímco prostřednictvím trávícího traktu je délka vstřebání živin v řádech jednotek až desítek minut.

Intravenózní podání je poté zcela nejefektivnější cestou, pomocí které lze xenobiotika vpravit do organismu prakticky ihned. Zároveň zde však chybí jakýkoliv ochranný mechanismus, a proto je velmi snadné se podávanou látkou předávkovat.

 

Metabolismus a degradace cizorodých látek

Poté co se látky dostanou do krevního řečiště, mohou začít vykonávat své účinky, jelikož prostřednictvím krevního řečiště se dostávají do kontaktu prakticky s veškerými důležitými orgány lidského těla. Pro zjednodušení si nyní představme jako cílový orgán mozek a jako podanou látku kofein. Dostane-li se kofein do krevního oběhu, což nastává zpravidla prostřednictvím orálního podání, které je zde výhodné, jelikož se kofein absorbuje až z 99 % a navíc nepodléhá First pass efektu, začne se při průchodu mozkem vázat na příslušné receptory, které vedou ke kýženým pocitům energie aj. Z celkového podaného množství je však podobným způsobem zachyceno jen malé množství podaných molekul, většina z nich stále koluje krevním řečištěm po celém organismu – mezi zachycenými částicemi na receptorech a volnými částicemi v krvi tedy existuje určitý rovnováha. Důležitým poznatkem metabolismu kofeinu je skutečnost, že kofein též prochází játry, kde je postupně zpracováván a degradován jaterními enzymy. Koncentrace jaterních enzymů rozhoduje o tom, jak rychle bude kofein v organismu degradován. Postupná degradace kofeinu v játrech vede k plynulému snižování koncentrace kofeinu v krevním řečišti, což má za následek snížené zachytávání kofeinu na receptorech v mozku. Ve finální fázi dochází k vypuštění degradovaných molekul kofeinu játry a k následné filtraci ledvinami, které metabolity z organismu vylučují. Podobné fungování můžeme nalézt u celé řady podávaných xenobiotik.

 

Rychlost degradace

O tom, jak rychle se bude podávaná cizorodá látka v organismu rozkládat rozhoduje především poměr mezi množstvím katalyzujících enzymů a přijaté látky, důležitou roli však hraje i samotná výkonnost pracujících enzymů. V případě, že je v organismu malé množství enzymu a velké množství přijaté látky, mluvíme o situaci, kdy je enzym plně nasycen, a proto rozkládá xenobiotikum stále stejnou rychlostí. Opačným (a častějším) příkladem je skutečnost, kdy množství podané látky není tak vysoké, aby enzym zcela nasytilo, poté tedy rychlost rozkladu sama závisí na množství podané látky (čím vyšší dávka, tím rychlejší počáteční rychlost rozkladu).

Tento fenomén si můžeme ilustrovat na modelových případech degradace alkoholu a kofeinu v játrech:

Alkohol je katalyzován enzymem známým jako alkoholdehydrogenasa, který je svým substrátem nasycen již při jeho malé koncentraci. Z toho důvodu se alkohol v játrech rozkládá stále stejnou rychlostí, jinými slovy dvě vypitá piva se rozkládají přibližně dvojnásobnou dobu oproti jednomu vypitému pivu.

Jinak je tomu u příjmu kofeinu, který je v játrech metabolizován Cytochromem CYP1A2. Tento enzym již pracuje s výkonností úměrnou pozřené dávce, mluvíme proto o kinetice vyššího řádu. V reálném pohledu tato skutečnost znamená, že čím vyšší je podaná dávka, tím rychlejší je počáteční rychlost rozkladu enzymem, se snižující koncentrací substrátu se poté snižuje i rychlost rozkladu. Dáme-li si tedy dva šálky kávy, čas degradace v kávě přítomného kofeinu bude sice vyšší oproti času degradace jednoho šálku kávy, nikoliv však dvojnásobně. U látek rozkládajících se touto modelovou kinetikou (většina podávaných xenobiotik) poté můžeme definovat poločas rozpadu, t1/2, který nám říká, jak dlouho bude trvat rozložení jedné poloviny podané dávky. V případě kofeinu se nejčastěji setkáváme s hodnotou okolo 3-4 hodin.

Ve skutečnosti mají výše popsané modelové situace řadu komplikací, např. při velmi nízké koncentraci alkoholu již enzym není nasycený a vykazuje kinetiku vyššího řádu, naproti tomu při dostatečně vysoké dávce kofeinu (cca 10 mg/1kg váhy) již i kofein vykazuje lineární kinetiku, tzn. rozkládá se zpočátku stále stejnou rychlostí.

Zdroje:

  1. 1. BONATI, Maurizio, Roberto LATINI, Ferruccio GALLETTI, John F. YOUNG, Gianni TOGNONI a Silvio GARATTINI.
  2.     Caffeine disposition after oral doses. Clinical Pharmacology and Therapeutics. 1982
  3. 2. EFSA PANEL ON DIETETIC PRODUCTS, Nutrition and Allergies (NDA). Scientific Opinion on the safety of caffeine.          EFSA Journal. 2015

           https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK223808/

Comments:0

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *