Токсины, которые присутствуют в нашем организме, имеют различное происхождение. Одни поступают извне, другие образуются в ходе нормального метаболизма в организме. Основными экзогенными источниками являются воздух, которым дышит человек, потребляемая пища и вода, лекарственные препараты. По статистике более 75 000 синтетических химических веществ, среди которых — лекарственные препараты, канцерогенные вещества химической природы, пестициды и гербициды, выхлопные газы и прочее, воздействуют на организм современного человека, и все они проходят через систему детоксикации. 

Продукты, которые образуются в результате пищеварения, энергетического обмена, регенерации тканей и превращений гормонов, побочные продукты жизнедеятельности микроорганизмов — составляют эндогенный пул токсинов. До 90 % веществ, образующихся внутри организма, требуют детоксикации. Это нейромедиаторы и гормоны, эйкозаноиды, жирные кислоты и ретиноиды. 

В процессе филогенеза сформировалась система, которая отвечает за процесс преобразования и удаления потенциально вредных продуктов, тем самым, обеспечивая химическую резистентность и постоянство внутренней среды организма.  

Система детоксикации — это слаженная работа нескольких систем сразу: 
  • иммунная система крови: белки и форменные элементы; 
  • очищающая система печени; 
  • система экскреторных органов: желудочно-кишечный тракт, почки, легкие, кожа. 
В процессе работы происходит обезвреживание токсических веществ экзогенного и эндогенного происхождения (ксенобиотиков). На процесс преобразования или биотрансформации веществ влияет не только тип токсикантов, но и индивидуальные особенности человека. Они включают возраст, пол, наличие сопутствующих заболеваний и дефицитных состояний, генетическую предрасположенность, диетические предпочтения, факторы окружающей среды (домашняя среда и профессиональные факторы), принимаемые лекарства. 

Ферменты реакций биотрансформации встречаются во многих тканях тела, но сосредоточены в печени, являющейся основным детоксицирующим органом. Другие ткани включают почки, легкие, кишечник и кожа.  

Обезвреживание и выведение ксенобиотиков в организме проходит в несколько стадий: 

1 стадия — обезвреживание ксенобиотика и перевод его в форму, удобную для выведения из организма. 
Для этого печень переводит ксенобиотики в водорастворимые соединения, обладающие меньшей молекулярной массой. Эти вещества легче, чем исходное вещество, выводятся из организма экскреторными органами. 

Метаболизм в печени протекает в две фазы с участием ферментов: 
Ферменты фазы I нейтрализуют химические вещества, преобразовывают в промежуточные соединения, которые затем обрабатываются ферментами Фазы II. 

Ферментная система фазы I в основном состоит из супергенного семейства цитохрома P450 (CYP или CYP450). «P» обозначает пигмент и «450» — длина волны поглощения света. Фаза I представлена группой ферментов, представленной 50–100 ферментами цитохрома. Столь большое разнообразие обусловлено тем, что организм сталкивается с большим количеством токсинов. В дополнение к детоксикации, цитохромы принимают участие в процессах синтеза стероидов, холестерина и витамина D

Фаза I добавляет или раскрывает реакционноспособную группу токсина, делая его более полярным, однако не полностью растворимым в воде. Образующиеся промежуточные токсины, могут быть химически активными (реактивные промежуточные метаболиты и/или активные формы кислорода) и, следовательно, более токсичными. Фаза I реакции состоит из окисления, восстановления, дегалогенирования и гидролиза. Во всех реакциях участвует кислород. 
 
Активность цитохромных ферментов может отличаться из-за генетических полиморфизмов. С клинической точки зрения, различия могут иметь серьезные последствия при назначении фармацевтических препаратов, биологических и пищевых добавок. 

Большинство токсинов должны пройти вторую фазу, чтобы их структура стала доступной для выведения вместе с мочой или желчью. 
Фаза детоксикации II включает 6 видов реакций: 

  1. конъюгация с участием глютатиона; 
  2. конъюгация с участием аминокислот;  
  3. метилирование;
  4. сульфатирование;
  5. ацетилирование;
  6. глюкуронизация.
Все эти реакции требуют энергии АТФ и кофакторов для нормального протекания. 

2 стадия — выведение токсина из организма через почки, печень, желудок, кишечник, легкие, потовые железы, сальные железы. 

Регулирование детоксикации 

Активность ферментов, участвующих в детоксикации, либо индуцируется, либо ингибируется рядом факторов, которые включают генетику, диету, токсины окружающей среды, лекарства и состояние питания. 

Индукторы детоксикации 

Некоторые вещества могут вызывать повышенную регуляцию ферментов фазы I без соответствующей повышенной активации ферментов фазы II. Если ферменты фазы I активируются или индуцируются без увеличения активности фазы II, результатом будет увеличение окислительного стресса из-за того, что промежуточные метаболиты могут быть более токсичными, чем исходное соединение, которое активировало ферменты фазы I. Примером этого являются полициклические углеводороды из сигаретного дыма, которые индуцируют CYP1A2. Другим примером является препарат фенобарбитал, который индуцирует CYP2B6

Вещества, которые индуцируют фазу I: 
  • лекарственные препараты: фенобарбитал, стероиды, сульфаниламиды; никотин, алкоголь;
  • продукты питания: капуста брокколи, высокобелковая диета, 
  • экологические токсины: выхлопные газы, пары краски, диоксиды, пестициды; мясо, приготовленное на углях; 
  • питательные вещества: см. список ниже. 
Вещества, которые индуцируют фазу II (специфические питательные вещества для фазы II (индукторы и ингибиторы)): 
  • Конъюгация глутатиона — глутатион, витамин B6, ацетилцистеин. Семейство индукторов — брассика, укроп, тмин; 
  • Аминокислотная конъюгация — глицин. Индукторы — глицин;  
  • Метилирование — S-аденозил-метионин. Индукторы — липотропные питательные вещества — холин, метионин, бетаин, фолиевая кислота, витамин В12;  
  • Сульфатирование — цистеин, метионин, молибден. Индукторы — цистеин, метионин, таурин; 
  • Ацетилирование — ацетил-КоА, витамин В5;
  • Глюкуронидация — глюкуроновая кислота (индукторы — рыбий жир).  
Семейство Брассика (брокколи, обычная и брюссельская капуста) стимулируют фазу I и фазу II одновременно. 
Ингибиторы детоксикации 

Ферментные системы Фазы I и Фазы II могут быть ингибированы несколькими механизмами, которые включают лекарства, продукты питания, дефицит питательных веществ и растительные препараты. Примером пищи, вызывающей угнетение детоксикации, является грейпфрут, который подавляет CYP3A4

Вещества, которые ингибируют Фазу I: 
  • лекарственные препараты: бензодиазепины левомицетин, тетурам, силибор, антигистаминные препараты, блокаторы секреции желудочного сока; 
  • продукты питания: грейпфрут (нарингенин), куркумин (также стимулирует фазу II); 
  • дисбиоз кишечника. 
Вещества, которые ингибируют Фазу II: 
  • Конъюгация глутатиона. Ингибиторы — дефицит селена, витамина B12цинка и глутатиона
  • Аминокислотная конъюгация. Ингибиторы — низкобелковая диета; 
  • Метилирование — S-аденозил-метионин. Ингибиторы — дефицит витамина B12 или фолиевой кислоты
  • Сульфатирование. Ингибиторы — НПВП, дефицит молибдена, тартразин (желтый пищевой краситель); 
  • Ацетилирование. Ингибиторы — дефицит витаминов В2, В5 или С
  • Глюкуронидация. Ингибиторы — пробеницид, аспирин. 
Процесс детоксикации чрезвычайно сложен. Взаимодействие между Фазой I и Фазой II, а также биохимическая уникальность человека является наиболее значимыми факторами при оценке способности к детоксикации. Оптимальное здоровье требует баланса между всеми фазами процесса, а также должной работы желудочно-кишечного тракта.