Xenobiotici: Cosa sono? Esempi, Assorbimento e Ambiente

Gli xenobiotici sono, secondo la definizione che troviamo in biologia, sostanze estranee alla normale nutrizione del nostro organismo e al nostro comune metabolismo. Parliamo di sostanze chimiche ma anche di origine naturale e del tutto sintetica. Come vedremo tra poco, gli xenobiotici possono assolvere a due funzioni estremamente diverse, quella di farmaco e quella di veleno tossico.

Xenobiotici: cosa sono? Esempi

Quando si parla di xenobiotici si intende una qualsiasi sostanza naturale, di sintesi o di semi-sintesi (composto che mantiene parzialmente la struttura originale) estranea all’organismo. Il termine xenobiotico deriva dal greco antico, nello specifico dalle parole greche straniero e vita. Queste sostanze possono essere veleni oppure farmaci, funzioni esattamente agli opposti tra loro. In questo caso, si somministrano per ottenere un effetto terapeutico sui normali processi organici dell’organismo oppure effetti tossici sui patogeni che infestano il paziente.

La peculiarità degli xenobiotici è che normalmente non vengono ingeriti dall’uomo come nutrienti. Tra questi ci sono anche l’alcool e gli additivi alimentari che vengono comunemente usati nei prodotti di lavorazione industriale. Queste sostanze non creano alcun problema se vengono rapidamente eliminate o escrete dall’organismo. Esempi di Xenobiotici possono essere:

• Solfiti
• Conservanti
• Coloranti
• Residui di pesticidi
• Aromatizzanti naturali
• Inquinanti
• Alcaloidi
• Tossine prodotte da funghi, animali o piante

Xenobiotici: Assorbimento

L’assorbimento è il movimento della sostanza dal sito di somministrazione al compartimento centrale.
Per compiere questa operazione la sostanza, qualunque essa sia, deve attraversare le membrane biologiche delle cellule. Queste sono formate da un doppio strato di fosfolipidiper cui una sostanza deve essere in grado di solubilizzarsi completamente, od almeno in parte, in una soluzione di carattere oleoso. Le caratteristiche che facilitano l’assorbimento sono diverse; tra queste:

• il peso molecolare: per quanto riguarda i farmaci questi hanno il peso molecolare che spazia in un range che va da 7 (litio) a 50.000 (enzimi). Nei composti di sintesi si cerca di restare tra 100 (per garantire un certo grado di specificità d’interazione con i recettori) ai 1000 (al di sopra di questo potrebbero esserci difficoltà nell’assorbimento);
• grado di ionizzazione: i composti ionizzati sono più liposolubili per cui, generalmente, diffondono con più facilità;
• liposolubilità;
• legame alle proteine plasmatiche (ad esempio l’albumina): le sostanze legate non abbandonano il circolo per cui non si distribuiscono ai vari tessuti.

Xenobiotici e ambiente

Oltre all’organismo umano anche l’ambiente può avere conseguenze dal contatto con xenobiotici. Queste sostanze possono essere resistenti ai processi di degradazione; tra questi ci sono: plastica, pesticidi e derivati del petrolio in genere. Per quanto riguarda i pesticidi, prima della loro immissione in commercio, devono sottoporsi a diversi studi. Queste analisi servono per valutarne i fattori di rischio, tra cui le possibili conseguenze di natura tossica per uomo ed ambiente.

Xenobiotici: Distribuzione

La distribuzione avviene dopo il processo dell’assorbimento, il farmaco si distribuisce negli interstizi e nei fluidi extracellulari. La quantità di xenobiotico in circolazione diventa lo strumento per misurare anche il livello di intensità e pericolosità dell’effetto. Questo soprattutto quando parliamo di xenobiotici con funzione tossica o velenosa, è necessario fare molta attenzione in questi casi. Questo processo è regolato da diversi fattori:

• caratteristiche di natura chimico-fisica dello xenobiotico: diffusibilità (parametro misurato con la legge di Fick e misura il flusso massivo delle sostanze attraverso le varie membrane), dissociabilità (parametro strettamente correlato alla ionizzazione) e coefficiente di ripartizione (misura la percentuale di sostanza che va a ripartirsi nella fase acquosa oppure oleosa in una situazione di equilibrio);
• perfusione regionale: questa si divide in due parti. La prima parte è strettamente correlata a parametri come la gittata cardiaca, il volume tissutale e la vascolarizzazione. La seconda riguarda la fase extra-vascolare e si focalizza sulla ridistribuzione dei farmaci ai vari tessuti organici;
• legame alle proteine plasmatiche: si tratta di un processo reversibile, saturabile e non lineare. Questo permette ai farmaci più lipofili di essere trasportati in un mezzo di natura polare come il sangue ed in più, se lo xenobiotico in questione è un farmaco ne aumenta la durata d’azione e ne diminuisce l’eliminazione per via renale;
• accumulo tissutale: questo può essere causa di effetto terapeutico ma molto spesso anche di tossicità in quanto non permette agli xenobiotici di essere rapidamente escreti;
• permeabilità degli endoteli: questa è massima a livello epatico in quanto il fegato è responsabile del metabolismo dei tossici e minima nella barriera emato-encefalica (ha lo scopo di proteggere il cervello);
• presenza di barriere anatomo-funzionali: placenta e soprattutto la barriera emato-encefalica non permettono il passaggio a diversi xenobiotici.

Xenobiotici: Eliminazione ed escrezione

L’eliminazione è il processo fondamentale che permette allo xenobiotico, nella maggior parte delle volte, di non risultare tossico. Questo è un concetto complesso. Quando si parla di eliminazione non sempre si intende il concetto di escrezione. Questo perché quest’ultimo rappresenta l’eliminazione fisica della sostanza dall’organismo. Il concetto di eliminazione è correlato al processo di metabolizzazione.

Quando si parla di metabolismo si intende un insieme di reazioni di tipo enzimatico che trasformano sostanze esogene in composti di natura maggiormente polare ed idrosolubile (caratteristiche inverse a quelle che ne permettevano un ottimale assorbimento) che lo rendono più facilmente eliminabile dall’organismo. I composti possono essere trasformati in composti attivi (caso ad esempio di un pro-farmaco), inattivi o tossici. Il metabolismo si articola, in linea di massima, in:

• reazioni di fase I (si introduce un gruppo funzionale polare)
• fase II (coniugazione o sintesi, ad esempio con acido glicuronico, gutatione oppure aminoacidi; leggi l’articolo sugli aminoacidi ramificati)
• fase III (a carico dei coniugati con glutatione che vengono trasformati ad acidi mercapturici e permette un’escrezione per via renale)

L’escrezione prevede, diversamente, l’eliminazione fisica di un farmaco e avviene attraverso organi denominati emuntori. I principali emuntori sono: rene, fegato e polmoni. Poi ovviamente ci sono altre vie di eliminazione come le secrezioni (sudore, lacrime, latte materno), capelli e cute.

Trapianto d’organi tra specie differenti

Al di là del lato farmacocinetico appena descritto il termine xenobiotico può essere utilizzato anche in riferimento al trapianto d’organi quando questo avviene tra specie differenti. I ricercatori considerano gli organi di derivazione suina simili per caratteristiche biologiche a quegli umani anche se, tuttavia, è necessario escogitare un metodo che scongiuri le, ancora elevate, probabilità di rigetto. Questo fenomeno è dovuto all’eccessiva attivazione e risposta del sistema immunitario che individua il nuovo organo come corpo estraneo.