Как наш организм справляется с вредными веществами?

Опасности которые поджидают нас каждый день

Каждый день мы сталкиваемся с огромным множеством химических веществ и понимаем, что далеко не все они безопасны. Посчитайте, сколько раз вы слышали о загрязнении окружающей среды, вреде моющих средств и даже опасности современных пищевых добавок.

Но есть и хорошие новости: природа позаботилась о том, чтобы защитить нас от неблагоприятного воздействия чужеродных химикатов, или, как говорят ученые, ксенобиотиков. В нашем организме работает сложная молекулярно-физиологическая система, позволяющая обезвреживать эти вещества и избавляться от токсинов, попадающих в организм с пищей, воздухом или через кожу и слизистые оболочки.

Как же она устроена?

Система детоксикации ксенобиотиков включает 3 основные стадии:

• Активация
• Инактивация
• Выведение

Активация

В этой фазе молекулы токсичного вещества становятся более растворимыми, а значит, более доступными для ферментов, работающих в следующей фазе. Но при этом образуются промежуточные вещества, которые могут быть еще более токсичными и способными еще активнее вступать в реакции с молекулами нашего организма. Поэтому очень важно, чтобы сразу после их образования в работу включались белки следующей фазы.

Основные белки первой фазы детоксикации – цитохромы. Обычно они расположены в мембранах «легких» наших клеток – митохондрий. Цитохромов известно около 30 видов, и делят их на 3 группы: a, b и с. Особый интерес представляют цитохромы семейства Р-450, которые относятся к группе b и выполняют основную работу в 1-й фазе детоксикации.

Однако этим их возможности не исчерпываются. На самом деле цитохромы выполняют в нашем организме огромное количество функций. Например, цитохром CYP1A2 отвечает в за метаболизм кофе. Именно от него зависит, насколько быстро кофеин в нашем организме перерабатывается и переходит в следующую стадию – обезвреживания. Кроме того, этот цитохром отвечает за метаболизм многих лекарств, например парацетамола и цитрамона. Также некоторые цитохромы влияют на синтез гормонов. Например, цитохром CYP11B2 принимает важнейшее участие в образовании ключевого для развития артериальной гипертензии гормона надпочечников – альдостерона. А цитохром CYP19А1 участвует в синтезе женских половых гормонов эстрогенов.

Инактивация (обезвреживание)

Вторая часть борьбы с вредными веществами – это их превращение в безвредные продукты, которые потом будут выведены из организма. В результате химических изменений опасные вещества, появившиеся в результате фазы активации, не просто перестают быть токсичными, но и становятся еще более растворимыми. Это облегчает их дальнейшее выведение из организма.

Эта фаза обеспечивается большим количеством ферментов, в основном относящихся к группе трансфераз – белков, переносящих различные специфические остатки или функциональные группы с одних органических молекул на другие. Благодаря этому после присоединения таких «добавок» опасные промежуточные соединения обезвреживаются и подготавливаются к выведению.
Наиболее хорошо известные и изученные среди этих ферментов – глутатион-S-трансферазы: GSTP1, GSTM1, GSTT1.

Глутатион состоит из аминокислот цистеина, глицина и глутаминовой кислоты и является мощнейшим антиоксидантом. Он способен восстанавливать повреждения белков, возвращая им нормальные структуру и функцию. Также он принимает активное участие в обезвреживании токсинов. Глутатион-S-трансферазы осуществляют взаимодействие глутатиона с токсичными веществами, повышая их растворимость и облегчая дальнейшее выведение.

Еще одним важным ферментом этой фазы является N-ацетилтрансфераза (NAT2). Она играет важную роль в обезвреживании многих канцерогенов (компонентов выхлопных газов, табачного дыма, лакокрасочных материалов и др.) и метаболизме ряда лекарств (ацетилсалициловой кислоты, клоназепама, изониазида, сульфаметоксазола и др.). NAT2 «прикрепляет» уксуснокислую группу к атому азота молекул, что опять же делает их более растворимыми, способствует их обезвреживанию и облегчает выведение.



Что же получается? Хорошо, если белки первой и второй фазы работают в одинаковом дружном темпе, когда активированные токсины сразу же обезвреживаются и готовятся к выведению. Но если по какой-то причине первая фаза протекает быстрее, чем вторая (или вторая медленнее, чем первая), то белки второй фазы не успевают переработать всё, что образуется в ходе первой фазы. Активированные токсичные метаболиты могут накапливаться в организме. Плохо? Конечно. В этом случае можно посоветовать по возможности избегать контактов с вредными веществами (например, при уборке с использованием чистящих средств надевать перчатки или даже респираторы), питаться сбалансированно, выбирать экологически чистую продукцию. С лекарствами в этом случае тоже стоит быть аккуратными.

Выведение

Эта фаза вряд ли нуждается в особом разъяснении. Обезвреженные растворимые продукты «переработки» вредных веществ выводятся вместе с остальными продуктами жизнедеятельности организма через почки, легкие, кишечник и кожу.

При этом в игру вступают транспортеры – белки – переносчики различных молекул. Один из них – гликопротеин Р1, или транспортер АВСВ1. Это настоящий насос, активно выкачивающий обезвреженные токсины из клетки. Так же он поступает и с лекарствами. Поэтому излишняя активность этого белка может приводить к лекарственной резистентности – проще говоря, к снижению восприимчивости к препаратам, поскольку они будут выводиться быстрее, чем успеют подействовать. Недостаточная же активность белка может привести к накоплению токсинов, лекарств и их метаболитов в организме.



А как же свободные радикалы?

В отдельную группу обычно выделяют главных «борцов со свободными радикалами» нашего организма – марганец-зависимую супероксиддисмутазу (MnSOD), каталазу (CAT), глутатионпероксидазу (GPX1).

Марганец-зависимая супероксиддисмутаза (MnSOD) – один из самых главных ферментов, обезвреживающих свободные радикалы в нашем организме. Она располагается в митохондриях клеток. Ее главное «враги» – активные формы кислорода, высокотоксичные кислородные радикалы, которые она эффективно преобразует. Супероксиддисмутаза является одним из самых «быстрых» ферментов с огромной скоростью реакции. Правда, при этом получается перекись водорода – тоже активное и опасное химическое соединение.

Однако каталаза (CAT) и глутатионпероксидаза (GPX1) превращают ее (а также всю остальную перекись водорода, образующуюся в организме или попадающую в него извне) в молекулы обычной воды. Каталаза делает это, просто расщепляя молекулу перекиси на две молекулы воды и молекулу кислорода, а глутатионпероксидазе нужен «помощник» – уже знакомый нам глутатион.

В заключение

Конечно, это весьма краткое описание одной из важнейших защитных систем нашего организма. Белки, участвующие в детоксикации, и кодирующие их гены активно изучаются. Растет понимание того, как эта система работает, почему у разных людей она работает с разной степенью успешности, а главное – как можно поддерживать эту систему, как сделать детоксикацию более эффективной и улучшить защиту организма от вредных веществ. Здесь на помощь может прийти в том числе генетика.

Изменения в генах, кодирующих белки детоксикации ксенобиотиков, могут влиять на их структуру и функцию либо количество в организме. Эти изменения могут существенно влиять на скорость и эффективность разных фаз детоксикации, повышая риск интоксикаций и вероятность развития патологических изменений (вплоть до возникновения онкологических заболеваний). Зная особенности работы системы детоксикации конкретного организма, можно при необходимости заблаговременно принять меры для ее поддержания и защиты от вредных воздействий.

Такую информацию, а также конкретные рекомендации содержат генетические отчеты MyGenetics. В генетическом тесте «MyWellness» будут результаты анализа генов CYP1A2, GSTP1, MnSOD, что позволит вам выбрать правильный путь поддержки вашего организма в борьбе с опасными веществами окружающей среды.

Будьте здоровы и счастливы!



Автор: Ирина Колесникова, генетик, кандидат биологических наук, биолог КЛД