El metabolismo xenobi?tico se refiere a las diversas reacciones qu?micas, llamadas v?as metab?licas, que un organismo vivo utiliza para alterar sustancias qu?micas que normalmente no se encuentran en un organismo como parte de su bioqu?mica natural. Estos productos qu?micos, llamados xenobi?ticos, pueden incluir cosas como venenos, drogas y contaminantes ambientales. El metabolismo xenobi?tico es importante para la vida, ya que permite que un organismo neutralice y elimine toxinas extra?as que de otro modo interferir?an con los procesos qu?micos que lo mantienen vivo. El metabolismo xenobi?tico de los humanos y muchas otras formas de vida es importante en campos como la medicina, la agricultura y la ciencia ambiental.
Las membranas de las c?lulas impiden que muchas sustancias potencialmente da?inas da?en, lo que regula qu? sustancias qu?micas pueden ingresar a una c?lula y bloquean f?sicamente muchos xenobi?ticos. Las mol?culas polares, que tienen dipolos el?ctricos porque sus electrones no se comparten de manera uniforme entre los ?tomos de la mol?cula, generalmente no pueden pasar la membrana de una c?lula. Sin embargo, las mol?culas no polares pueden pasar a trav?s de la membrana permeable hacia la c?lula. El metabolismo xenobi?tico protege al cuerpo de estas sustancias con enzimas que reaccionar?n con la mayor?a de los compuestos no polares. Esta especializaci?n les impide atacar sustancias ?tiles que forman parte de la bioqu?mica normal del organismo, que son compuestos polares capaces de difundirse a trav?s de las membranas celulares con la ayuda de prote?nas de transporte.
En la primera etapa del metabolismo xenobi?tico, la sustancia extra?a se modifica a trav?s de reacciones qu?micas que agregan grupos polares o reactivos a sus mol?culas. Esto se hace m?s com?nmente con enzimas que catalizan reacciones de monooxigenasa con mol?culas de ox?geno u O2 e hidr?geno, agregando un ?tomo de ox?geno del O2 a la mol?cula xenobi?tica y produciendo una mol?cula de agua como subproducto. El grupo m?s destacado de prote?nas involucradas en esta etapa es la familia del citocromo P450, que abarca m?s de 11,500 prote?nas diferentes y est? presente en todas las formas de vida en la Tierra.
El xenobi?tico modificado se desintoxica a trav?s de reacciones con otras mol?culas, combin?ndose con ellas para formar mol?culas llamadas conjugados xenobi?ticos. Los productos qu?micos com?nmente utilizados en esta fase incluyen glicina (C2H5NO2), glutati?n (C10H17N3O6S) y ?cido glucur?nico (C6H10O7). Estas mol?culas son ani?nicas, lo que significa que contienen m?s electrones que protones y, por lo tanto, tienen una carga el?ctrica negativa. Dependiendo de la sustancia involucrada, los conjugados resultantes pueden sufrir m?s reacciones qu?micas en el curso de la desintoxicaci?n.
Finalmente, el conjugado se excreta de la c?lula. Sus grupos ani?nicos cargados negativamente le permiten unirse con mol?culas transportadoras de prote?nas, que transportan el conjugado a trav?s de la membrana celular y fuera de la c?lula. A partir de ah?, el xenobi?tico puede ser metabolizado por bioqu?micos extracelulares o expulsado del cuerpo por completo en sudor, orina o heces.
Con el tiempo, el metabolismo xenobi?tico de las generaciones sucesivas de organismos puede evolucionar para brindar una mayor protecci?n contra las sustancias con las que es probable que se encuentren en su entorno, ya que los miembros de la especie pueden manejarlos mejor y sobrevivir a sus compa?eros. Esto permite que muchas formas de vida vivan en ambientes o coman de manera segura alimentos que ser?an mortales para otras especies. Esto a su vez puede estimular la evoluci?n en especies que producen toxinas con fines de caza o defensa, creando una presi?n selectiva que favorece a los organismos m?s eficaces para superar el metabolismo de sus depredadores o presas.
El metabolismo xenobi?tico es un factor importante en la agricultura. La reacci?n de diferentes organismos a los xenobi?ticos afecta c?mo se ver?n afectados por los productos qu?micos agr?colas, como los pesticidas. Esto hace que la adaptaci?n evolutiva a los xenobi?ticos sea una preocupaci?n importante, ya que las plagas como los insectos que se alimentan de cultivos pueden desarrollar una mayor resistencia a los pesticidas a medida que los miembros menos resistentes de una especie se eliminan del acervo gen?tico.
El metabolismo xenobi?tico tambi?n es importante en medicina, ya que la mayor?a de los f?rmacos son xenobi?ticos. Algunos medicamentos no tienen ning?n efecto m?dico en la forma en que realmente se administra al paciente y se activan cuando el metabolismo del paciente los altera qu?micamente, un proceso llamado bioactivaci?n. Esto se hace m?s com?nmente oxidando las mol?culas del medicamento y generalmente involucra a la familia del citocromo P450. Sin embargo, tambi?n puede involucrar otras prote?nas como la ep?xido hidrolasa, la metiltransferasa y la n-acetiltransferasa, que causan cambios qu?micos como la hidr?lisis, la metilaci?n y la acetilaci?n, respectivamente. Una causa com?n de interacciones medicamentosas peligrosas es cuando una droga tiene un efecto en el metabolismo del paciente que interfiere con la capacidad del cuerpo para metabolizar otra droga, permitiendo que esta ?ltima se acumule sin procesar hasta que alcance niveles peligrosos y envenene al paciente.