異型生物質（xenobiotic）又稱異生素，是在生物體內發現的一種並非由其自然產生的化學物質。 [1]致癌物、藥物、環境污染物、食品添加劑、碳氫化合物和殺蟲劑均可歸類為異型生物質。
異生素是在生物體中發現的一種化學物質，它不是自然產生的或預計不會存在於生物體中。它還可以涵蓋以比通常情況高得多的濃度存在的物質。如果天然化合物被另一種生物吸收，它們也可能成為異生素，例如污水處理廠排水口下游發現的魚類吸收天然人類激素，或者某些生物產生的化學防禦以抵禦捕食者。[1]
然而，異生素一詞經常用於二惡英和多氯聯苯等污染物及其對生物群的影響，因為異生素被理解為對整個生物系統來說是外來物質，即人工物質，在自然界中不存在。人類合成之前的自然界。 xenobiotic 一詞源自希臘語單詞 ξένος (xenos) = 外國人、陌生人和 βίος (bios) = 生命，加上形容詞的希臘語後綴 -τικός、-ή、-όν（-tikos、-ē、-on）。
異生素可分為致癌物、藥物、環境污染物、食品添加劑、碳氫化合物和殺蟲劑。
外源代謝
身體通過異生素代謝去除異生素。這包括異生素的失活和排泄，主要發生在肝臟中。排泄途徑是尿液、糞便、呼吸和汗液。肝酶通過首先激活異生素（異生素的氧化、還原、水解和/或水合）來負責異生素的代謝，然後將活性次級代謝物與葡萄糖醛酸、硫酸或穀胱甘肽結合，然後排泄到膽汁或尿液。參與異生素代謝的一組酶的一個例子是肝微粒體細胞色素 P450 。這些代謝異生素的酶對製藥行業非常重要，因為它們負責藥物的分解。具有這種獨特的細胞色素 P450 系統的物種是Drosophila mettleri ，它利用異生素抗性來開發更廣泛的築巢範圍，包括被壞死滲出物潤濕的土壤和壞死地塊本身。
儘管身體能夠通過異生素代謝將異生素還原為毒性較小的形式，然後將其排出體外，從而去除異生素，但在某些情況下，它也有可能轉化為毒性更大的形式。這個過程被稱為生物活化，可以導致微生物群的結構和功能發生變化。[2]接觸異生素會破壞微生物群落結構，具體取決於物質，會增加或減少某些細菌種群的大小。所導致的功能變化因物質而異，可能包括與應激反應和抗生素耐藥性相關的基因表達增加、產生的代謝物水平發生變化等。[3]
生物體也可以進化為耐受異生素。一個例子是粗糙皮膚蠑螈產生河豚毒素的共同進化及其捕食者Common Garter Snake對河豚毒素抗性的進化。在這對捕食者-獵物中，進化軍備競賽在蠑螈身上產生了高水平的毒素，在蛇身上產生了相應的高水平抵抗力。[4]這種進化反應是基於蛇進化出毒素所作用的離子通道的修飾形式，從而對其作用產生抵抗力。[5]外源性耐受機制的另一個例子是ATP 結合盒 (ABC) 轉運蛋白的使用，這在昆蟲中有很大體現。[6]此類轉運蛋白通過使毒素能夠跨細胞膜轉運來增強抵抗力，從而防止這些物質在細胞內積聚。
環境中的異型素
異生物質是污水處理系統的一個問題，因為它們的數量很多，並且每種物質都會出現關於如何去除它們的問題（以及是否值得嘗試）
一些異生物質具有抗降解性。多氯聯苯(PCB)、多環芳烴(PAH) 和三氯乙烯(TCE) 等異生素由於其頑固的特性而在環境中積累，並且由於其毒性和積累而成為環境問題。這種情況尤其發生在地下環境和水源以及生物系統中，有可能影響人類健康。[7]一些主要的污染源和引入環境的異生素來自大型工業，例如製藥、化石燃料、紙漿和紙張漂白以及農業。[8]例如，它們可能是塑料和殺蟲劑等合成有機氯化物，或多環芳烴(PAH) 等天然存在的有機化學品以及原油和煤的某些餾分。
微生物可能是解決異型素降解造成的環境污染問題的可行方法；稱為生物修復的過程。[9]微生物能夠適應通過水平基因轉移引入環境中的異型素，以便利用這些化合物作為能源。[8]可以進一步改變該過程以操縱微生物的代謝途徑，以便在特定環境條件下以更理想的速率降解有害的外源性物質。[8]生物修復的機制包括基因工程微生物和分離天然存在的異生降解微生物。[9]已經進行了研究以確定負責微生物代謝某些異生素的能力的基因，並且有人建議可以使用該研究來專門為此目的設計微生物。[9]目前的途徑不僅可以被設計成在其他生物體中表達，而且創造新的途徑也是一種可能的方法。[8]
異型素可能在環境中受到限制，並且難以進入地下環境等區域。[8]可以設計降解生物體以增加流動性以獲取這些化合物，包括增強的趨化性。[8]生物修復過程的一個局限性是某些微生物的正常代謝功能需要最佳條件，這在環境環境中可能難以滿足。[7]在某些情況下，單個微生物可能無法執行降解異生化合物所需的所有代謝過程，因此可以使用「共生菌群」。[8]在這種情況下，一組細菌協同工作，導致一種生物體的死端產物被另一種生物體進一步降解。[7]在其他情況下，一種微生物的產物可能會抑制另一種微生物的活性，因此必須保持平衡。[8]
許多異生素會產生多種生物學效應，當使用生物測定法對它們進行表徵時會使用這些生物學效應。在大多數國家註冊銷售之前，外源性殺蟲劑必須經過廣泛的風險因素評估，例如對人類的毒性、生態毒性或在環境中的持久性。例如，在註冊過程中，發現除草劑氯磺草胺在土壤中降解相對較快。[10]
種間器官移植
術語異種生物也用於指代從一個物種移植到另一個物種的器官。例如，一些研究人員希望可以將心臟和其他器官從豬身上移植到人類身上。每年都有許多人死去，如果可以移植重要器官，他們的生命本可以挽救。腎臟是目前最常移植的器官。異生器官需要以不會被免疫系統排斥的方式開發。
參考文獻
Wikiwand in your browser!
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
