Швидкість детоксикації: від чого залежить та чи можна її прискорити

Здатність організму метаболізувати певну сполуку не визначається однією характеристикою: це сукупність процесів, що відбуваються на різних етапах біотрансформації (хімічного перетворення сполук в організмі). Для однієї речовини критичним може бути окиснення за участю конкретного ферменту, для іншої — подальша кон'югація (приєднання іншої молекули, яке полегшує виведення), транспорт або виведення метаболіту. 

Генетичні варіанти можуть змінювати активність або експресію ферментів і транспортерів, але їхня функція залежить від субстрату, тканини та регуляторного середовища. На ці ж процеси впливають харчування, лікарські засоби, вік, гормональний статус і фізіологічний стан (Zanger & Schwab, Pharmacology & Therapeutics, 2013). Відтак одна й та сама генетична особливість може мати різне значення залежно від метаболічного контексту.

Тож питання про індивідуальну швидкість детоксикації вимагає уточнень: яку сполуку організм метаболізує, який шлях залучає і який етап цього шляху є визначальним для кінцевого результату.

Що означає детоксикація в біології

Чужорідні сполуки — ліки, харчові добавки (консерванти, барвники та інші компоненти оброблених продуктів), побутова хімія, забруднювачі повітря — після потрапляння в організм виводяться з нього в зміненому вигляді, пройшовши перетворення за участю ферментів. 

Такі чужорідні сполуки називають ксенобіотиками. Більшість із них є жиророзчинними. Нирки виводять переважно водорозчинні сполуки, тож жиророзчинні молекули без хімічної зміни просто поверталися б у кров. Унаслідок метаболічних перетворень ксенобіотики стають полярними, а отже, придатними до виведення печінкою, нирками або кишківником (Almazroo et al., Clinics in Liver Disease, 2017).

Організм може перетворювати й виводити ксенобіотики завдяки ферментам, які також беруть участь в обміні власних сполук — стероїдних гормонів, жовчних кислот і продуктів обміну жирів. Ці ферменти здатні діяти на різні молекули, тому допомагають обробляти й речовини, що надходять ззовні (Hossam Abdelmonem et al., Biomedicines, 2024).

Фази перетворення ксенобіотиків

Перетворення ксенобіотика охоплює три фази, які не завжди відбуваються послідовно: функціоналізацію, кон'югацію і транспорт.

Фаза I: функціоналізація (окиснення, відновлення та гідроліз)

Завдання фази — ввести або відкрити хімічну групу, до якої потім приєднається молекула для кон'югації. Головні ферменти тут — цитохроми P450. У геномі людини їх кодують 57 функціональних генів у 18 родинах (Hossam Abdelmonem et al., Biomedicines, 2024), але за біотрансформацію більшості ксенобіотиків відповідає близько десятка ферментів із родин CYP1, CYP2 і CYP3 (Zanger & Schwab, Pharmacology & Therapeutics, 2013).

Фаза II: кон'югація

Ферменти фази II приєднують до молекули різні залишки, зокрема глюкуронову кислоту, сульфат, глутатіон, ацетильну або метильну групу, що робить молекулу полярнішою, тобто краще розчинною у воді (Almazroo et al., Clinics in Liver Disease, 2017).

Фаза III: транспорт

Транспортні білки переносять кон'югат із клітини в жовч, сечу або кал (Almazroo et al., Clinics in Liver Disease, 2017).

Реклама детокс-продуктів описує детоксикацію печінки як дві фази: у першій токсин перетворюється, у другій знешкоджується. Третю фазу — транспорт, без якого кон'югат не залишить клітину — маркетинг не згадує. Крім того, ця схема не враховує ще двох речей: 

1. Частина сполук іде одразу на кон'югацію, оминаючи фазу I

2. Окиснення не завжди робить молекулу безпечнішою: окремі проміжні продукти фази I реактивніші за вихідну речовину і здатні зв'язуватися з білками та ДНК, якщо кон'югація не встигає їх перехопити (Almazroo et al., Clinics in Liver Disease, 2017).

Звідси й хибне уявлення, що фазу I можна прискорити задля ефективнішого очищення організму. Але прискорена фаза I без відповідної потужності фази II радше підвищує ризик для організму, аніж його захист.

Генетичні варіанти ферментів біотрансформації

Для деяких цитохромів P450 різниця в активності між людьми настільки виражена, що має власну класифікацію: фенотипи від повільного до надшвидкого метаболізму. Найдокладніше вона описана для гена CYP2D6 (cytochrome P450 family 2 subfamily D member 6) (Zanger & Schwab, Pharmacology & Therapeutics, 2013). Найшвидший з цих фенотипів, надшвидкий метаболізм, зазвичай виникає не через зміну самого ферменту, а через дуплікацію гена — людина має кілька робочих копій замість однієї, і фермент утворюється в надлишку (Zanger & Schwab, Pharmacology & Therapeutics, 2013).

Однонуклеотидний поліморфізм (single nucleotide polymorphism, SNP) rs1800566 у гені NQO1 (NAD(P)H quinone dehydrogenase 1) знижує активність відповідного ферменту. 

CYP2D6 і NQO1 діють у різних ферментних системах: перший — переважно в окисному метаболізмі фази I, другий — у відновленні хінонів. Активність одного не пов'язана з активністю іншого. Кожна ферментна система обробляє власне коло молекул, і генетичний варіант зміщує саме цю, вужчу обробку — а не метаболізм загалом.

Що насправді відомо про прискорення детоксикації

На ферментні системи справді можна вплинути ззовні. Але вплив на конкретний фермент — це не те саме, що доведена користь курсу очищення для організму. Ці два твердження часто плутають.

У 12-тижневому рандомізованому дослідженні серед мешканців регіону з високим забрудненням повітря напій із паростків броколі, що містив глюкорафанін і сульфорафан, підвищив виведення глутатіонових кон'югатів бензену на 61% і акролеїну на 23% (Egner et al., Cancer Prevention Research, 2014). 

Дані наявних досліджень не підтверджують користі детокс-дієт ні для виведення токсинів, ні для контролю ваги (Klein & Kiat, Journal of Human Nutrition and Dietetics, 2015).

Детальніше про те, чому однаковий раціон працює по-різному для різних людей — у статті Чому одна і та сама дієта дає різні результати у різних людей.

Генетичний контекст для конкретних речовин

Генетичні варіанти ферментів мають значення насамперед там, де відома конкретна речовина і конкретний фермент, який її обробляє.

Дослідження напою з паростків броколі виявило вплив генотипа GSTT1 (glutathione S-transferase theta 1) на виведення бензену — забруднювача повітря, який учасники вдихали незалежно від участі в дослідженні (Egner et al., Cancer Prevention Research, 2014). У носіїв функціонального алеля бензеновий меркаптурат виводився активніше, ніж у людей з нульовим генотипом, причому ефект зберігався незалежно від того, отримували вони напій з паростків броколі чи плацебо.

Ефект генотипу обмежується субстратами, з якими працює конкретний фермент. Для інших речовин той самий варіант не матиме прогностичної цінності. Крім того, генетичний варіант показує вроджену властивість ферментної системи, а не поточний стан організму: він не замінює лабораторних показників функції печінки чи нирок.

Ширший погляд на зв'язок метаболізму, травлення й генетики — у статті Метаболізм, травлення і генетика: що впливає на реакцію на їжу.

Генетичний тест Apixmed Prism аналізує генетичні варіанти, які пов’язані з ферментними системами біотрансформації, — ще один рівень персоналізованого контексту поруч із лабораторними аналізами та способом життя. Лабораторні аналізи показують поточний функціональний стан організму за конкретними показниками. Генетичні дані показують, з якими вродженими відмінностями ферментів людина живе постійно.

Дослідіть свої генетичні особливості з Apixmed Prism — подивіться на здоров'я крізь призму ДНК → Генетичний тест «Печінка, жовчний міхур і підшлункова залоза»

Знати власну генетичну варіативність у цих системах — це не спосіб пришвидшити щось абстрактне. Це спосіб розуміти, які особливості детоксикації має ваш організм і як він обробляє конкретні речовини, з якими стикається щодня.

Результати генетичного тесту — це не діагноз і не заміна консультації лікаря. Звіт Apixmed Prism дає генетичний контекст, який доповнює результати обстежень і допомагає приймати рішення разом із лікарем.

Джерела

1. Almazroo O.A., Miah M.K., Venkataramanan R. (2017). Drug metabolism in the liver. Clinics in Liver Disease, 21(1), 1–20. https://doi.org/10.1016/j.cld.2016.08.001 

2. Hossam Abdelmonem B., Abdelaal N.M., Anwer E.K.E., Rashwan A.A., Hussein M.A., Ahmed Y.F., Khashana R., Hanna M.M., Abdelnaser A. (2024). Decoding the role of CYP450 enzymes in metabolism and disease: a comprehensive review. Biomedicines, 12(7), 1467. https://doi.org/10.3390/biomedicines12071467 

3. Zanger U.M., Schwab M. (2013). Cytochrome P450 enzymes in drug metabolism: regulation of gene expression, enzyme activities, and impact of genetic variation. Pharmacology & Therapeutics, 138(1), 103–141. https://doi.org/10.1016/j.pharmthera.2012.12.007 

4. Zhou H., Wan H., Zhu L., Mi Y. (2022). Research on the effects of rs1800566 C/T polymorphism of NAD(P)H quinone oxidoreductase 1 gene on cancer risk involves analysis of 43,736 cancer cases and 56,173 controls. Frontiers in Oncology, 12, 980897. https://doi.org/10.3389/fonc.2022.980897 

5. Egner P.A., Chen J.-G., Zarth A.T., Ng D.K., Wang J.-B., Kensler K.H., Jacobson L.P., Muñoz A., Johnson J.L., Groopman J.D., Fahey J.W., Talalay P., Zhu J., Chen T.-Y., Qian G.-S., Carmella S.G., Hecht S.S., Kensler T.W. (2014). Rapid and sustainable detoxication of airborne pollutants by broccoli sprout beverage: results of a randomized clinical trial in China. Cancer Prevention Research, 7(8), 813–823. https://doi.org/10.1158/1940-6207.CAPR-14-0103 

6. Klein A.V., Kiat H. (2015). Detox diets for toxin elimination and weight management: a critical review of the evidence. Journal of Human Nutrition and Dietetics, 28(6), 675–686. https://doi.org/10.1111/jhn.12286