Glavni neorganski i organski ksenobiotici uobičajeni u biosfera
Vanadijum
Jedinjenja vanadijuma koriste se u metalurškoj, mašinskoj, tekstilnoj i staklarskoj industriji, a u obliku ferovanadija koristi se za proizvodnju čelika i livenog gvožđa.
Glavni putevi ulaska u ljudski organizam su respiratorni organi, izlučivanje uglavnom putem mokraće.
Vanadijum i njegova jedinjenja neophodni su za normalan ljudski život. Imaju efekat štednje insulina, smanjuju nivo glukoze i lipida u krvi, normalizuju aktivnost jetrenih enzima.
U suvišnim količinama, spojevi vanadija imaju genotoksični učinak (uzrokujući hromozomske aberacije), mogu poremetiti osnovni metabolizam, selektivno inhibirati ili aktivirati enzime uključene u metabolizam fosfata, sintezu kolesterola i mogu promijeniti normalan sastav proteinskih frakcija u krvi (povećati količinu slobodnih aminokiselina). 4- i 5-valentni vanadijum je sposoban da formira kompleksna jedinjenja sa velikim brojem bioloških aktivne supstance: riboza, AMP, ATP, serin, albumin, askorbinska kiselina.
Jedinjenja vanadijuma dolaze u dodir s površinom ćelijskih membrana, posebno crvenih krvnih zrnaca, narušavajući njihovu propusnost i mogu uzrokovati smrt stanice.
Na osnovu prirode oštećenja organa i tkiva, spojevi vanadijuma se mogu klasificirati kao općenito toksični otrovi. Oni uzrokuju oštećenja kardiovaskularnog, respiratornog i centralnog nervnog sistema. Simptomi akutnog trovanja spojevima vanadijuma slični su napadima bronhijalne astme.
Kronično trovanje spojevima vanadijuma karakteriziraju glavobolja, vrtoglavica, blijeda koža, konjuktivitis, kašalj ponekad sa krvavim sputumom, krvarenje iz nosa, drhtanje udova (tremor). Najteža klinička slika se razvija udisanjem dima i prašine iz proizvodnje V 2 O 3 (ovo jedinjenje se koristi kao jedkalo u tekstilnoj industriji) i može rezultirati fatalan.
Kadmijum
Široko se koristi za proizvodnju kadmij pigmenata neophodnih za proizvodnju lakova, boja i emajla za posuđe. Njegovi izvori mogu biti lokalne emisije iz industrijskih kompleksa, metalurških postrojenja, dim iz cigareta i dimnjaka, te izduvni plinovi automobila.
Akumulirajući se u prirodnom okruženju, kadmijum ulazi u ljudski organizam kroz lance ishrane. Njegovi izvori su proizvodi životinjskog porijekla (svinjski i goveđi bubrezi, jaja, plodovi mora, ostrige) i biljnog porijekla (povrće, bobičasto voće, gljive, posebno livadski šampinjoni, raženi kruh). Puno kadmijuma sadrži dim cigareta (jedna popušena cigareta obogaćuje tijelo pušača sa 2 mg kadmijuma).
Kadmijum ima politropni efekat na organizam.
Kadmijum ima visok afinitet prema nukleinskim kiselinama, što uzrokuje poremećaj njihovog metabolizma. Ometa sintezu DNK, inhibira DNK polimerazu i ometa dodavanje timina.
Enzimsko toksično dejstvo kadmijuma se manifestuje prvenstveno u sposobnosti da blokira SH grupe u oksireduktazi i sukcinat dihidrogenazi, akceptorima holina. Kadmijum može promijeniti aktivnost katalaze, alkalne fosfataze, citokrom oksidaze, karboksipeptidaze i smanjiti aktivnost probavnih enzima, posebno tripsina.
Na ćelijskom nivou, višak kadmijuma dovodi do povećanja glatkog ER, promjena u mitohondrijskim membranama i povećanja lizozoma.
Ciljevi u ljudskom tijelu su nervni, ekskretorni i reproduktivni sistem. Kadmijum dobro prodire kroz placentu, može izazvati spontane pobačaje (L. Chopikashvili, 1993) i zajedno sa drugim teškim metalima doprinosi razvoju nasledne patologije.
Nakon postizanja koncentracije kadmijuma od 0,2 mg/kg tjelesne težine javljaju se simptomi trovanja.
Akutno trovanje kadmijem može se manifestirati kao toksična upala pluća i plućni edem.
Hronična trovanja se manifestuje u vidu hipertenzije, bolova u srcu, bolesti bubrega, bolova u kostima i zglobovima. Karakteriziraju ga suva i ljuskava koža, gubitak kose, krvarenje iz nosa, suvo i bolno grlo, te pojava žutog ruba na vratu zuba.
Mangan
Mangan se široko koristi u industriji čelika i željeza, u elektrozavarivanju, u proizvodnji boja i lakova, te u poljoprivredi za ishranu domaćih životinja.
Putevi ulaska su prvenstveno kroz respiratorni sistem, ali mogu prodrijeti u gastrointestinalni trakt, pa čak i u netaknutu kožu.
Mangan se taloži u moždanim ćelijama, parenhimskim organima i kostima.
U organizmu mangan učestvuje u stabilizaciji nukleinskih kiselina, učestvuje u procesima reduplikacije, reparacije, transkripcije, oksidativne fosforilacije, sintezi vitamina C i B1, pospešuje metabolizam i ima lipotropno dejstvo. Reguliše procese hematopoeze, mineralnog metabolizma, procesa rasta i reprodukcije. Kada mangan i njegova jedinjenja uđu u ljudski organizam tokom dužeg vremenskog perioda i u velikim količinama, imaju toksično dejstvo.
Mangan ima mutageno dejstvo. Akumulira se u mitohondrijima, remeti energetske procese u ćeliji, može inhibirati aktivnost lizosomalnih enzima, adenazin fosfataze i drugih.
Mangan ima neurotoksično, alergijsko djelovanje, remeti funkciju jetre, bubrega i štitne žlijezde. Žene koje su dugo izložene manganu doživljavaju menstrualne nepravilnosti, spontane pobačaje i rođenje prijevremeno rođene djece.
Pojavljuje se kronično trovanje jedinjenjima mangana
sljedeći simptomi: povećan umor, bol u mišićima, posebno u donjim ekstremitetima, apatija, letargija, letargija.
Merkur
Živa se može ispustiti u okoliš iz industrijskih otpadnih voda iz postrojenja za proizvodnju plastike. kaustična soda, hemijska đubriva. Pored ovoga, izvori
žive su: podne mastike, masti i kreme za omekšavanje kože, amalgamske plombe, boje na bazi vode, fotografski film.
Putevi ulaska u organizam su uglavnom kroz gastrointestinalni trakt, često sa morskim plodovima (riba, školjke), pirinčem itd. Izlučuje se iz organizma putem bubrega.
Živa ima genotoksični učinak, uzrokujući oštećenje DNK i mutacije gena. Dokazano je embriotoksično, teratogeno (nedonošenje trudnoće do termina, rađanje djece sa razvojnim abnormalnostima) i kancerogeno djelovanje. Živa ima afinitet za nervni i imuni sistem. Pod uticajem žive smanjuje se broj T-limfocita i može se razviti autoimuni glomerulonefritis.
Trovanje živom dovodi do razvoja Minamato bolesti.
Godine 1953. u Japanu u oblasti Minamato Baya od trovanja živom oboljelo je 120 ljudi, od kojih je 46 umrlo.
Klinička slika obično počinje nakon 8-24 sata i izražava se opštom slabošću, povišenom temperaturom, crvenilom ždrijela i suhim kašljem bez sputuma. Zatim se javljaju stomatitis (upalni procesi usne šupljine), bolovi u trbuhu, mučnina, glavobolja, nesanica, depresija, neadekvatne emocionalne reakcije i strahovi.
Olovo
Glavni izvori olova su izduvni gasovi automobila, emisije iz avionskih motora, stare boje na kućama, voda koja teče kroz cijevi obložene olovom i povrće koje se uzgaja u blizini autoputeva.
Glavni putevi ulaska u organizam su gastrointestinalni trakt i respiratorni organi.
Olovo je kumulativni otrov; postepeno se akumulira u ljudskom tijelu, u kostima, mišićima, gušterači, mozgu, jetri i bubrezima.
Toksičnost olova povezana je s njegovim kompleksnim svojstvima. Formiranje kompleksnih spojeva olova sa proteinima, fosfolipidima i nukleotidima dovodi do njihove denaturacije. Jedinjenja olova inhibiraju energetski balans ćelije.
Olovo ima efekat oštećenja membrane, akumulira se u citoplazmatskoj membrani i membranskim organelama.
Imunotoksični učinak se očituje u smanjenju
nespecifična otpornost organizma (smanjena aktivnost lizozima pljuvačke, baktericidna aktivnost kože).
Dokazano je mutageno i kancerogeno djelovanje olova.
Trovanje olovom može se manifestirati sljedećim simptomima: gubitak apetita, depresija, anemija (olovo smanjuje brzinu stvaranja crvenih krvnih stanica u koštanoj srži i blokira sintezu hemoglobina), konvulzije, nesvjesticu itd.
Trovanje olovom kod djece može rezultirati smrću u teškim slučajevima ili, u umjerenim slučajevima, mentalnom retardacijom.
Chromium
Jedinjenja hroma se široko koriste u nacionalnoj ekonomiji, u metalurškoj i farmaceutskoj industriji, u proizvodnji čelika, linoleuma, olovaka, fotografije itd.
Putevi ulaska: respiratorni organi, gastrointestinalni trakt, može se apsorbirati kroz netaknutu kožu. Izlučuju ga svi organi za izlučivanje.
U biološkim dozama, hrom je stalna i neophodna komponenta različitih tkiva i aktivno je uključen u procese ćelijskog metabolizma.
Ulazeći u organizam u prekomjernim koncentracijama, krom se nakuplja u plućima, jetri i bubrezima.
Mehanizam patogenog djelovanja.
Ulaskom u ćeliju, spojevi hroma mijenjaju njegovu mitotičku aktivnost. Konkretno, mogu uzrokovati odlaganje mitoze, poremetiti citotomiju, uzrokovati asimetrične i multipolarne mitoze i dovesti do stvaranja višenuklearnih stanica. Takva kršenja dokazuju kancerogeno djelovanje spojeva hroma.
Genotoksični efekat spojeva hroma manifestuje se u njegovoj sposobnosti da poveća učestalost hromozomskih aberacija, izazove mutacije gena kao što su „supstitucija baznog para“ ili „pomeranje okvira čitanja“ i promoviše stvaranje poliploidnih i aneuploidnih ćelija. (A.B. Bengaliev, 1986).
Pored mutagenih i kancerogenih efekata, jedinjenja hroma mogu izazvati denaturaciju proteina krvne plazme, poremetiti enzimske procese u organizmu, izazvati promene u respiratornom sistemu, gastrointestinalnom traktu, jetri, bubrezima i nervnom sistemu. Pospješuju razvoj alergijskih procesa, posebno dermatitisa.
Akutno trovanje spojevima hroma manifestuje se vrtoglavicom, zimicama, mučninom, povraćanjem i bolovima u stomaku.
Uz stalni dugotrajni kontakt sa spojevima hroma, razvijaju se bronhitis, bronhijalna astma, dermatitis i rak pluća. Na koži, najčešće na bočnim površinama šaka, u donjem dijelu potkoljenice, pojavljuju se osebujni kromirani čirevi. Čirevi su u početku površinski, blago bolni, imaju izgled „ptičje perspektive“, kasnije se produbljuju i postaju veoma bolni.
Cink
Jedinjenja cinka koriste se u topljenju olovo-cinkove rude, u proizvodnji kreča, u topljenju aluminijuma i u pocinčavanju posuđa.Cink oksid se koristi u proizvodnji stakla, keramike, šibica, kozmetike i stomatologije. cement.
Putevi ulaska - uglavnom respiratorni organi, izlučuju se uglavnom kroz crijeva. Deponuje se u kostima, kosi, noktima.
Cink je bioelement i dio je mnogih enzima i hormona (inzulina), a njegov nedostatak dovodi do atrofije limfoidnih organa i disfunkcije T-helper ćelija.
Ulazeći u organizam u višku, cink narušava propusnost ćelijskih membrana, akumulira se u citoplazmi i jezgri ćelije, sposoban je da formira komplekse sa fosfolipidima, aminokiselinama i nukleinskim kiselinama i pojačava aktivnost lizozomalnih enzima. Prilikom udisanja cinkove pare dolazi do denaturacije proteina sluzokože i alveola, čija apsorpcija dovodi do razvoja „livničke groznice“, čije su glavne manifestacije: pojava slatkastog ukusa u ustima, žeđ, osjećaj umora, bol u grudima, pospanost i suhi kašalj. Tada temperatura raste na 39-40 C, praćena zimicama i traje nekoliko sati i pada na normalne brojke.
Bolno stanje obično traje 2-4 dana. U nalazu krvi postoji povećanje šećera, u urinu pojava šećera, cinka i bakra.
Kao zaštitu preporučuje se upotreba gas maski, specijalnih zaštitnih naočara i zaštitne odeće u preduzećima za proizvodnju cinka. Stalno provetravanje prostorija. Konzumiranje hrane koja sadrži vitamin C.
Mehanizmi odbrane organizma od ksenobiotika
Naučnici su otkrili da životinje i ljudi imaju dosta različitih odbrambenih mehanizama protiv ksenobiotika. Glavni:
Sistem barijera koji sprečavaju prodiranje ksenobiotika u unutrašnjost tjelesnu okolinu i zaštitu posebno važnih organa;
specijalni transportni mehanizmi za uklanjanje ksenobiotika iz organizma;
enzimski sistemi koji pretvaraju ksenobiotike u jedinjenja koja su manje toksična i koja se lakše uklanjaju iz organizma;
depoi tkiva u kojima se mogu akumulirati neki ksenobiotici. Ksenobiotik koji uđe u krv, po pravilu se transportuje do najvažnijih organa - centralnog nervni sistem, endokrine žlijezde itd., u kojima se nalaze histohematske barijere. Nažalost, histohematska barijera nije uvijek nepremostiva za ksenobiotike. Štoviše, neki od njih mogu oštetiti stanice koje formiraju histohematske barijere i one postaju lako propusne.
Transportni sistemi koji uklanjaju ksenobiotike iz krvi nalaze se u mnogim organima sisara, uključujući i ljude. Najsnažniji se nalaze u ćelijama tubula jetre i bubrega.
Lipidna membrana ovih ćelija ne propušta ksenobiotike rastvorljive u vodi, ali ova membrana sadrži poseban protein nosač koji prepoznaje supstancu koju treba ukloniti, sa njom formira transportni kompleks i prenosi je kroz lipidni sloj iz unutrašnje okruženje. Zatim drugi nosač uklanja supstancu iz ćelije u spoljašnju sredinu. Drugim riječima, sve je antropogeno organska materija koji formiraju negativno nabijene jone (baze) u unutrašnjem okruženju uklanja jedan sistem, a one koji formiraju pozitivno nabijene ione (kiseline) uklanja drugi. Do 1983. godine opisano je više od 200 jedinjenja različitih hemijskih struktura koje transportni sistem organske kiseline u bubrezima može prepoznati i ukloniti.
Ali, nažalost, sistemi za uklanjanje ksenobiotika nisu svemoćni. Neki ksenobiotici mogu uništiti transportne sisteme, na primjer, sintetički penicilinski antibiotici - cefaloridini - imaju ovaj učinak, zbog čega se ne koriste u medicini.
Sljedeći odbrambeni mehanizam su enzimski sistemi koji pretvaraju ksenobiotike u manje toksične spojeve koji se lakše uklanjaju. Za to se koriste enzimi koji kataliziraju ili razbijanje bilo koje kemijske veze u ksenobiotskom molekulu, ili, obrnuto, njegovu kombinaciju s molekulima drugih tvari. Najčešće, rezultat je organska kiselina koja se lako uklanja iz tijela.
Najmoćniji enzimski sistemi nalaze se u ćelijama jetre. Hepatociti mogu čak neutralizirati opasne tvari kao što su policiklički aromatični ugljikovodici koji mogu uzrokovati rak. Ali ponekad, kao rezultat rada ovih enzimskih sistema, nastaju proizvodi koji su mnogo otrovniji i opasniji od originalnog ksenobiotika.
Depo za ksenobiotike. Neki od njih se selektivno akumuliraju u određenim tkivima i tamo ostaju dugo vremena; u ovim slučajevima govore o taloženju ksenobiotika. Dakle, klorirani ugljikovodici su visoko topljivi u mastima i stoga se selektivno akumuliraju u masnom tkivu životinja i ljudi. Jedno od ovih jedinjenja, DDT, još uvijek se nalazi u masnom tkivu ljudi i životinja, iako je njegova upotreba u većini zemalja svijeta bila zabranjena prije 20 godina. Tetraciklinska jedinjenja su slična kalcijumu i stoga se selektivno talože u rastućem koštanom tkivu itd.
Glavna literatura
1. Shilov I.A. Ekologija. – M.: postdiplomske škole, 1998.
2. Korobkin V.I., Peredelsky L.V. Ekologija. – Rostov n/a: Phoenix Publishing House 2000.-576 str.
3. Korolev A.A. Medicinska ekologija. – M.: “Akademija” 2003. – 192 str.
4. Samykina L.N., Fedoseikina I.V., Bogdanova R.A., Dudina A.I., Kulikova L.N., Samykina E.V. Medicinski problemi osiguranja kvaliteta života - Samara: IPK LLC Sodruzhestvo, 2007. – 72 str.
Dodatna literatura.
1. Agadzhanyan N.A., Volozhin A.I., Evstafieva E.V. Ljudska ekologija i koncept preživljavanja. - M.: GOU VUNMC Ministarstvo zdravlja Ruske Federacije, 2001.
2. Aleksejev S.V., Yanuschyants O.I., Higijenski problem ekologije detinjstva u savremenim uslovima. Ekološka sigurnost gradova: Sažeci. izvještaj naučnim – praktičan konf. – St.-Pb, 1993.
3. Burlakova T. I., Samarin S. A., Stepanov N. A. Uloga okolišnih faktora u incidenciji raka u populaciji industrijskog grada. Higijenski problemi zaštite javnog zdravlja. Konferencijski materijali. Samara., 2000.
4. Buklesheva M. S., Gorbatova I. N. Neki obrasci formiranja morbiditeta među djecom na području velikog petrohemijskog kompleksa./Kliničko-higijenski aspekti prevencije profesionalnih bolesti u poduzećima u gradovima srednjeg Povolga: zbornik naučnih radova. tr. MNIIG im. F. F. Erisman. – M., 1986.
5. Galkin R. A., Makovetskaya G. A., Stukalova T. I. et al. Problemi zdravlja dece u tehnogenim provincijama./ Životna sredina i zdravlje: Proc. izvještaj naučnim – praktičan Konf. - Kazan, 1996.
6. Doblo A. D., Logashova N. B. Ekološki i higijenski aspekti vodosnabdijevanja regiona./Higijenski problemi zaštite javnog zdravlja. Materijali sa konferencije / Samara, 2001.
7. Žukova V.V., Timokhin D.I. Higijenski problemi održavanja zdravlja stanovništva velikih gradova. / Higijena na prijelazu u 21. vijek: zbornik radova. Voronjež. – 2000.
8. Makovetskaya D. A., Gasilina E. S., Kaganova T. I. Agresivni faktori i zdravlje djece. / Materijali 6. međunarodnog kongresa “Ekologija i ljudsko zdravlje”. Samara, 1999.
9. Potapov A.I., Yastrebov G.G. Taktike i strategije za složena higijenska istraživanja. // Higijenski problemi zaštite javnog zdravlja. Konferencijski materijali. Samara, 2000.
10. Sukacheva I. F., Kudrina N. V., Matyunina I. O. Ekološko-higijenska situacija Saratovskog rezervoara u gradu Samari. / Higijenski problemi javnog zdravlja. Konferencijski materijali. / Samara, 2001.
11. Spiridonov A. M., Sergeeva N. M. O stanju okruženje i zdravlje stanovništva Samarske regije // Ekologija i zdravlje ljudi: Sat. naučnim tr./ - Samara.
Razvojem industrijskog društva došlo je do promjena u formiranju biosfere. Mnoge strane supstance, proizvod ljudske aktivnosti, ušle su u životnu sredinu. Kao rezultat toga, utiču na životnu aktivnost svih živih organizama, uključujući i naš.
Šta su ksenobiotici?
Ksenobiotici su sintetičke tvari koje negativno djeluju na bilo koji organizam. U ovu grupu spadaju industrijski otpad, proizvodi za domaćinstvo (prašci, deterdženti za pranje sudova), građevinski materijali itd.
Veliki broj ksenobiotika su tvari koje ubrzavaju pojavu usjeva. Veoma važno za Poljoprivreda povećati otpornost usjeva na razne štetočine, kao i dati mu dobar izgled. Za postizanje ovog efekta koriste se pesticidi, koji su tvari strane organizmu.
Građevinski materijali, ljepilo, lakovi, kućanski proizvodi, dodataka ishrani- sve su to ksenobiotici. Čudno, neki pripadaju ovoj grupi biološki organizmi, na primjer, virusi, bakterije, helminti.
Kako ksenobiotici djeluju na organizam?
Supstance koje su strane svim živim bićima štetno utiču na mnoge metaboličke procese. Na primjer, mogu zaustaviti funkcioniranje membranskih kanala, uništiti funkcionalno važne proteine, destabilizirati plazmalemu i stanični zid te izazvati alergijske reakcije.
Svaki organizam je u jednom ili drugom stepenu prilagođen eliminaciji toksičnih otrova. Međutim, velike koncentracije tvari ne mogu se potpuno ukloniti. Metalni joni, toksični organski i neorganske supstance Kao rezultat toga, akumuliraju se u tijelu i nakon određenog vremenskog perioda (često nekoliko godina) dovode do patologija, bolesti i alergija.
Ksenobiotici su otrovi. Mogu prodrijeti u probavni sistem, respiratorni trakt, pa čak i kroz netaknutu kožu. Ruta ulaska zavisi od stanje agregacije, strukturu materije, kao i uslove okoline.
Kroz nosnu šupljinu sa vazduhom ili prašinom u organizam ulaze gasoviti ugljovodonici, etil i metil alkoholi, acetaldehid, hlorovodonik, eteri i aceton. fenoli, cijanidi, teški metali(olovo, hrom, gvožđe, kobalt, bakar, živa, talijum, antimon). Vrijedi napomenuti da su mikroelementi poput željeza ili kobalta neophodni tijelu, ali njihov sadržaj ne bi trebao prelaziti hiljaditi dio procenta. U većim dozama dovode i do negativnih efekata.
Klasifikacija ksenobiotika
Ksenobiotici nisu samo hemijske supstance organskog i neorganskog porijekla. Ova grupa uključuje biološki faktori, uključujući viruse, bakterije, patogene protiste i gljivice, helminte. Čudno, ali kao što su buka, vibracije, zračenje, zračenje takođe spadaju u ksenobiotike.
By hemijski sastav svi otrovi se dijele na:
- Organski (fenoli, alkoholi, ugljovodonici, halogeni derivati, etri, itd.).
- Organoelement (organofosfor, organoživa i drugi).
- Anorganske tvari (metali i njihovi oksidi, kiseline, baze).
Na osnovu porijekla, hemijski ksenobiotici se dijele u sljedeće grupe:
Zašto ksenobiotici utiču na zdravlje?
Pojava stranih supstanci u organizmu može ozbiljno uticati na njegove performanse. Povećana koncentracija ksenobiotika dovodi do pojave patologija i promjena na nivou DNK.
Imunitet je jedna od glavnih zaštitnih barijera. Utjecaj ksenobiotika može se proširiti na imuni sistem, ometajući normalno funkcioniranje limfocita. Zbog toga ove ćelije ne funkcionišu kako treba, što dovodi do slabljenja obrambenih snaga organizma i pojave alergija.
Ćelijski genom je osjetljiv na efekte bilo kojeg mutagena. Ksenobiotici, prodiranjem u ćeliju, mogu poremetiti normalnu strukturu DNK i RNK, što dovodi do pojave mutacija. Ako je broj takvih događaja veliki, postoji rizik od razvoja raka.
Neki otrovi djeluju selektivno na ciljni organ. Tako postoje neurotropni ksenobiotici (živa, olovo, mangan, ugljični disulfid), hematotropni (benzen, arsen, fenilhidrazin), hepatotropni (hlorirani ugljovodonici), nefrotropni (jedinjenja kadmija i fluora, etilen glikol).
Ksenobiotici i ljudi
Ekonomske i industrijske aktivnosti štetno utiču na zdravlje ljudi zbog velika količina otpad, hemikalije, farmaceutski proizvodi. Ksenobiotici se danas nalaze gotovo svuda, što znači da je vjerovatnoća da će ući u organizam uvijek velika.
Međutim, najmoćniji ksenobiotici s kojima se ljudi svuda susreću su droge. Farmakologija kao nauka proučava djelovanje lijekova na živi organizam. Prema mišljenju stručnjaka, ksenobiotici ovog porijekla uzrokuju 40% hepatitisa, a to nije slučajno: glavna funkcija jetre je neutralizacija otrova. Stoga ovaj organ najviše pati od velikih doza lijekova.
Prevencija trovanja
Ksenobiotici su tvari strane organizmu. Ljudsko tijelo je razvilo mnoge alternativne puteve za uklanjanje ovih toksina. Na primjer, otrovi se mogu neutralizirati u jetri i ispuštati u okoliš kroz respiratorne organe, ekskretorni sistem, lojne, znojne, pa čak i mlečne žlezde.
Unatoč tome, sama osoba mora poduzeti mjere za smanjenje štetnih učinaka otrova. Prvo morate pažljivo odabrati hranu. Suplementi grupe “E” su jaki ksenobiotici, pa bi trebalo izbjegavati kupovinu takvih proizvoda. Nije vredno toga izgled birajte povrće i voće. Uvijek obratite pažnju na rok trajanja, jer nakon isteka u proizvodu se stvaraju otrovi.
Uvijek je vrijedno znati kada prestati uzimati lijekove. Naravno, za efikasno liječenje to je često neophodna potreba, ali pazite da se to ne razvije u sistematsko nepotrebno konzumiranje lijekova.
Izbjegavajte rad sa opasnim reagensima, alergenima i raznim sintetičkim supstancama. Smanjite uticaj kućnih hemikalija na vaše zdravlje.
Zaključak
Nije uvijek moguće uočiti štetne efekte ksenobiotika. Ponekad se nakupljaju u velikim količinama, pretvarajući se u tempiranu bombu. Organizmu su strane tvari štetne po zdravlje, što dovodi do razvoja bolesti.
Stoga zapamtite minimalne preventivne mjere. Možda nećete odmah primijetiti nikakve negativne efekte, ali nakon nekoliko godina ksenobiotici mogu dovesti do ozbiljnih posljedica. Ne zaboravi na ovo.
8085 0
Ksenobiotici zagađuju sve prirodne sredine - vazduh, vodene površine, tlo i biljni svijet. Industrijski otpad i drugi zagađivači prirodno okruženje imaju sposobnost brzog širenja u zraku i vodi, postajući dio prirodnog ciklusa. Ova toksična jedinjenja akumuliraju se u vodenim tijelima i tlu, ponekad na mjestima udaljenim od izvora kontaminacije, što im omogućavaju vjetar, kiša, snijeg, kao i migracija zagađivača vodom (more, rijeke, jezera). Iz tla ulaze u biljke i životinje.
Zemljište zauzima centralno mjesto u ciklusu ksenobiotika koji se javlja u biosferi. U stalnoj je interakciji sa drugim ekološkim sistemima, kao što su atmosfera, hidrosfera, flora, i važna je karika u ulasku različitih komponenti, uključujući i toksične, u ljudski organizam. To se prvenstveno dešava putem hrane. Svim živim bićima je potrebna hrana kao izvor energije, građevinski materijal I hranljive materije, osiguravajući vitalne funkcije organizma. Međutim, ako sadrži ne samo korisne već i štetne tvari, postaje opasan. Ksenobiotici uzrokuju bolesti i smrt biljaka i životinja. Posebno su opasni ksenobiotici koji su otporni na okolinu i koji se u njoj mogu akumulirati.
Rasprostranjenost ksenobiotika u životnoj sredini zavisi od klimatskih i meteoroloških uslova i prirode vodnih tijela. Dakle, povećana vlažnost zraka, smjer vjetra i padavine (kiša, snijeg) doprinose rasprostranjenosti i gubitku ksenobiotika. Slatkovodna tijela, mora i okeani razlikuju se po stepenu akumulacije ksenobiotika. Vrsta tla, različite biljke i njihove komponente također se razlikuju po stupnju apsorpcije i zadržavanja ksenobiotika. I različite životinje imaju različitu osjetljivost na ksenobiotike. Stepen akumulacije ksenobiotika u tijelu životinja određen je postojanošću ovih stranih tvari.
Tako su kanadski istraživači pokazali da voda jezera Michigan sadrži samo 0,001 mg pesticida DDT po litru, dok meso škampa sadrži 0,4 mg/l, riblje masti - 3,5 mg/l, a salo galeba koji je jeo ribu iz ovog jezera - 100 mg/l. Shodno tome, na svakoj narednoj karici u lancu ishrane dolazi do postepenog povećanja koncentracije postojanog pesticida DDT, a najmanji sadržaj ove supstance uočen je u vodi jezera. Stoga nije iznenađujuće da se organoklorni pesticidi nalaze ne samo u masti morskih riba i domaćih životinja, već čak iu pingvinima koji žive na Antarktiku.
Osoba mora uvijek imati na umu da njegove aktivnosti u jednoj tački na planeti mogu izazvati neočekivane posljedice u drugoj tački. Na primjer, izgleda da burenjak živi na nenaseljenim stijenama u Atlantskom oceanu i hrani se isključivo ribom. Međutim, postaje ugrožena vrsta zbog DDT-a koji se koristi na kopnu, a koji se akumulira u morskim lancima ishrane. Drugi primjer bi bio polarni led, koji sadrži značajne preostale količine DDT-a koji se prenose padavinama.
Svojstva ksenobiotika koji dolaze iz spoljašnje sredine u ljudski organizam:
- sposobnost ksenobiotika da se šire u našem okruženju daleko izvan granica prvobitne lokacije (rijeke, vjetrovi, kiša, snijeg, itd.);
- zagađenje životne sredine je veoma postojano;
- uprkos velikoj razlici u hemijska struktura ksenobiotici imaju određene zajedničke fizička svojstva, koji povećavaju njihovu potencijalnu opasnost za ljude;
- Kombinacije različitih ksenobiotika posebno su opasne po ljudsko zdravlje;
- ksenobiotike karakterizira nizak intenzitet metabolizma i uklanjanja, zbog čega se akumuliraju u tkivima biljaka i životinja;
- toksičnost ksenobiotika za više sisare je obično veća nego za životinjske vrste nižeg filogenetskog reda;
- sposobnost ksenobiotika da se akumuliraju u prehrambenim proizvodima;
- Ksenobiotici smanjuju nutritivnu vrijednost namirnica.
Tokom evolucije na Zemlji odnosi su se razvijali na način da su neki organizmi služili kao hrana za druge i tako su uspostavljeni stabilni lanci ishrane. Kao rezultat toga, ljudi su postali glavna krajnja tačka brojnih puteva ishrane i mogu biti uključeni u ove lance ishrane na gotovo svakom nivou. I to nije iznenađujuće, jer se život od svog početka formirao kao lančani proces. Prosperitet svakog organizma je u velikoj mjeri određen njegovom pozicijom u lancu ishrane, a to je osigurano efikasnošću interakcije ne samo s prethodnim, već i narednim članovima lanca ishrane. Drugim riječima, značajnu ulogu igra ne samo izvor ishrane i njena efektivna apsorpcija, već i potrošnja datog člana ekološkog sistema od strane drugih.
Migracijski putevi, tj. Putevi hrane kroz koje se nutrijenti kreću su raznoliki, uključujući kratke i duge. Primjer dugog lanca ishrane: vodena tijela - tlo - biljke - životinje - hrana - ljudi. Primjer kratkog lanca ishrane: rezervoari - vodeni organizmi - ribe - ljudi.
Organske tvari nastale u prirodi migriraju lancima ishrane u različitim ekološkim sistemima (atmosferski zrak, vodena tijela, tlo) i ulaze u ljudski organizam u obliku prehrambenih proizvoda biljnog i životinjskog porijekla. Međutim, hrana ne sadrži samo naše prijatelje, već i neprijatelje, budući da se u isto vrijeme lancem ishrane kreću brojne neprehrambene, strane tvari, nastale hemikalizacijom industrije i poljoprivrede, a koje su otrovne za čovjeka i druga živa bića. . Stoga nije slučajno što mnogi naučnici govore o otrovima u našoj hrani. U posljednje vrijeme mnogi naučnici govore i o zaštiti unutrašnjeg okruženja ljudskog tijela.
Akademik Pokrovski kaže: „Duboko smo uvereni da važan integralni kriterijum za mere zaštite hrane u cilju prevencije bolesti treba da budu pokazatelji hemijske čistoće unutrašnje sredine ljudskog tela, bez stranih, posebno postojanih supstanci. Treba priznati da je nakupljanje bilo koje postojane strane tvari u unutarnjem okruženju tijela krajnje nepoželjno, au nekim slučajevima i opasno.” Ovaj koncept predviđa potpuno očigledne mjere koje imaju za cilj smanjenje nivoa zagađenja svih objekata životne sredine, uključujući hranu, otrovnim supstancama. Dakle, čistoća životne sredine je neophodan preduslov za čistoću unutrašnje sredine ljudskog tela.
Ksenobiotici imaju Negativan uticaj na nutrijente (proteini, ugljikohidrati, masti, vitamini, mineralne soli), čime se smanjuje nutritivna vrijednost prehrambenih proizvoda.
Treba imati na umu da je kontaminacija prehrambenih proizvoda ksenobioticima moguća ne samo prilikom njihovog prijema, već i tokom skladištenja, prerade, transporta i prodaje javnosti. Zagađivači životne sredine su prilično stabilni sa tendencijom širenja, akumulacije u lancima ishrane i sposobni su da se podvrgnu biotransformaciji sa sve većom toksičnošću. Ozbiljnost izazvanih efekata uveliko varira u zavisnosti od stepena i trajanja izloženosti ksenobioticima. Brojni ksenobiotici se mogu akumulirati u ljudskom tijelu i stoga dugoročno štetno djelovati.
Negativan učinak ksenobiotika na ljudski organizam ovisi o njihovom fizičkom hemijska svojstva, koncentracija, trajanje izlaganja, sposobnost deponovanja u organizmu i selektivnog uticaja na određena tkiva i organe. Posljedično, mnogi ksenobiotici uzrokuju specifična oštećenja različitih organa. Nepovoljno faktori životne sredine provocirati ili uzrokovati stresno stanje kod velikog dijela populacije s naknadnim metaboličkim poremećajima. Nesumnjiva je i vodeća uloga ksenobiotika u nastanku alergijskih stanja.
Kao rezultat akumulacije ksenobiotika u ljudskom tijelu, narušavaju se funkcije unutrašnjih organa i razvijaju se različita bolna stanja, uključujući teške bolesti sa smrću ili invalidnošću. Među ovim bolestima, koje mogu biti akutne i kronične, posebno zabrinjava mogućnost razvoja malignih tumora i leukemije – raka krvi. Đavolska samosa leži upravo u podmuklosti lanaca ishrane, posebno u mikroskopskoj prirodi hrane sa stalnim snabdevanjem ksenobioticima. Kao rezultat toga, razvijaju se teške dugoročne posljedice, posebno deformirano, neodrživo potomstvo.
Uloga tla kao centralnog mjesta u ciklusu supstanci je već istaknuta. Ovo je sredina u kojoj djeluje većina elemenata biosfere: voda i zrak, klimatski i fizičko-hemijski faktori i, konačno, živi organizmi uključeni u formiranje tla. Ona je ta koja igra vodeću ulogu u stvaranju lanaca ishrane.
Dakle, prehrambeni trakt je glavni put za migraciju tvari štetnih za čovjeka, tj. Ksenobiotici u organizam ulaze uglavnom hranom (70% svih onih koji redovno ulaze u organizam, samo 20% - sa vazduhom i 10% - sa vodom).
Svi prehrambeni proizvodi kao primarni izvori sadrže komponente koje dolaze iz zraka, vode i tla. U zavisnosti od prirode prehrambenog proizvoda, put transformacije ovih polaznih supstanci može biti manje ili više dug, ravan ili krivudav, a budući da je zagađenje životne sredine povezano sa snažnom tendencijom distribucije i akumulacije ksenobiotika u lancima ishrane (putevi ), kao i sposobnost da se podvrgnu transformaciji sa povećanjem toksičnosti, težina posledica koje izazivaju zavisi od stepena njihove toksičnosti (ili postojanosti) i trajanja izloženosti. Podmuklost prodora ksenobiotika u lance ishrane je u tome što čovjek stalno jede, što znači da čak iu malim količinama štetne tvari neprestano ulaze u njegovo tijelo. Kao što je već napomenuto, migracioni putevi, tj. putevi (lanci) ishrane hranljivih materija, korisnih i štetnih za čoveka, su raznovrsni.
Izvori zagađenja životne sredine ksenobioticima
|
Izvori zagađenja |
Xenobiotic |
Najkontaminiraniji proizvod |
|
Proizvodi elektroindustrije |
Polihlorovani bifenoli |
Riba, ljudsko mleko |
|
Nečistoće u polihlorisanim bifenolima |
Dioksini |
Riba, kravlje mleko, goveđa mast |
|
Fungicidi, industrijski nusproizvodi |
Heksaklorobenzen |
životinjske masti, mliječni proizvodi proizvodi |
|
Proizvodnja pesticida |
Riba, ljudsko mleko |
|
|
Pesticidi |
Halogenirani ugljovodonici |
Riba, ljudsko mleko |
|
Proizvodnja hlora i natrijum hidroksida, komunikacione opreme |
Jedinjenja alkil žive | |
|
Automobilski izduvni gasovi, proizvodi sagorevanja uglja |
Žitarice, povrće, riba, kisela hrana |
|
|
Sedimentni mulj, proizvodi metalurških procesa (topljenje) |
Žitarice, povrće, mesni proizvodi |
|
|
Proizvodi metalurški procesi |
Mlijeko, povrće, voće |
|
|
Industrija konzervi |
Konzervirana hrana |
Da li ljudsko tijelo ima sposobnost da u određenoj mjeri neutralizira štetne učinke ksenobiotika?
Odgovor može biti pozitivan, jer ljudsko tijelo ima određene odbrambene mehanizme koji omogućavaju neutralizaciju patogenih učinaka ksenobiotika.
Ovi mehanizmi uključuju:
- skup procesa kojima se ove strane tvari uklanjaju iz tijela prirodnim putevima eliminacije (izdahnuti zrak, žuč, crijeva, bubrezi);
- aktivna neutralizacija ksenobiotika u jetri;
- transformacija stranih supstanci u manje aktivne hemijska jedinjenja;
- zaštitna uloga imunološkog sistema organizma.
Lisovsky V.A., Evseev S.P., Golofeevsky V.Yu., Mironenko A.N.
Ljekovite supstance i industrijsko zagađenje, pesticidi i proizvodi kućne hemije, aditivi za hranu i konzervansi - to je tok stranih jedinjenja koji sve većom snagom zahvata našu planetu i organizme koji na njoj žive.
Ove sintetičke komponente se dodaju velikom broju stranih supstanci prirodnog porekla, koje formiraju biljke, gljive, bakterije i drugi organizmi. Nije uzalud što se ova jedinjenja nazivaju "ksenobiotici", odnosno "vanzemaljski život".
U tako akutnoj situaciji sva bi živa bića odavno bila pod prijetnjom smrti da nisu imala mehanizme koji neumorno održavaju njihovu “hemijsku čistoću”. Organizmi viših životinja i ljudi, kao odgovor na unošenje antigena, formiraju antitijela i na taj način neutraliziraju njihovo djelovanje na organizam. Međutim, samo visokomolekularni ksenobiotici - proteini, glikoproteini, neki polisaharidi i nukleinske kiseline. Kako se neutraliziraju ksenobiotici niske molekularne težine? Istraživanja su pokazala da ovu funkciju obavlja sistem oksigenaze citokroma P-450 prisutan u jetri sisara.
Ne bez razloga se govori o „barijernoj“ ulozi jetre, koja je svojevrsni filter koji čisti organizam od štetnih materija. Uz pomoć ovog enzimskog sistema pretvaraju se i time neutrališu mnoga nepolarna, a samim tim i nerastvorljiva u vodi, jedinjenja koja su otrovna za organizam - lekovite supstance, lekovi itd. Zadatak ovog sistema je da pretvori nerastvorljive spojeva u vodotopiva tako da se mogu ukloniti iz tijela.
Citokrom P-450 se nalazi u mnogim životinjama, biljkama i bakterijama. Ne nalazi se u anaerobnim bakterijama koje žive u uvjetima bez kisika.
A. I. Archakov naziva citokrom P-450 "membranskim imunoglobulinom". Potonji se nalazi u membranama endoplazmatskog retikuluma. Do 4980. bilo je poznato najmanje 20 oblika citokroma P-450. Mnoštvo oblika karakteristično je za više organizme, dok bakterije sadrže samo jednu vrstu citokroma P-450.
Postojanje više oblika vjerovatno objašnjava široku supstratnu specifičnost oksigenaznog sistema, koji može oksidirati širok spektar molekula. Pretpostavlja se da se kao odgovor na unošenje određene klase ksenobiotika u organizam sintetizira i određena grupa citokroma P-450, kao što kao odgovor na uvođenje makromolekularnog antigena nastaju protutijela koja su mu striktno komplementarna.
Dakle, u tijelu sisara postoje dva sistema imunonadzora. Prvi od njih je limfoidni sistem koji uništava ćelije i visokomolekularna jedinjenja, drugi je sistem monooksigenaze, koji detoksificira ksenobiotike. Ako je prvi imuni sistemštiti tijelo od stranih makromolekula, drugi - od stranih niskomolekularnih tvari. Pretpostavlja se da ponekad oba imunološka sistema djeluju zajedno. Nakon što ksenobiotik oksidira oksigenazni sistem, njegov oksidirani oblik se vezuje za određeni protein. Dobiveni konjugat stječe antigena svojstva i počinje inducirati stvaranje antitijela. Ulogu konjugaze ponovo igra citokrom P-450. Ispostavilo se da ksenobiotik, ulazeći u tijelo životinje, izaziva ne samo njegovu oksidaciju, već i biosintezu odgovarajućih antitijela.
Uz pomoć oksigenaznog sistema oksidiraju se ne samo egzogeni ksenobiotici, već i niz endogenih (unutrašnjih) koji se formiraju u organizmu: steroidni hormoni, masne kiseline, prostaglandini itd.
Postoji još jedan sistem u jetri sisara koji im pomaže da uklone ksenobiotike iz tijela. To je dodatak, odnosno konjugacija, raznim vrstama lijekova, otrova, narkotika i drugih spojeva glutationa, uslijed čega se ksenobiotici neutraliziraju i potom uklanjaju iz tijela.
Međutim, postoje zastoji u radu sistema za neutralizaciju. Postoje slučajevi kada ovi sistemi, pokušavajući neutralizirati neku otrovnu supstancu, pretvore je u kancerogen, odnosno u spoj koji može izazvati maligni tumor.
Sve što je rečeno odnosi se na sisteme za neutralizaciju ksenobiotika kod sisara, gde su ovi procesi intenzivno proučavani i dalje se proučavaju.Ali šta je sa biljkama? Pitanje je daleko od praznog hoda, jer biljke uglavnom moraju preuzeti na sebe beskrajni tok stranih tvari koje sam čovjek i industrija koju je stvorio padaju na njihovu površinu. Nažalost, takve studije, ako su i sprovedene, rađene su u izuzetno ograničenim količinama. A podaci kojima raspolažemo se uglavnom odnose na sposobnost biljnih tkiva da pretvaraju herbicide (uglavnom 2,4-dihlorofeosirćetnu kiselinu), kao i neke insekticide. Čak je i čuveni DDT u tom pogledu još uvijek gotovo neistražen, štoviše, postoji mišljenje da ga biljke nisu u stanju metabolizirati.
Međutim, ograničene informacije koje su još uvijek dostupne u literaturi omogućavaju nam da zaključimo da biljke također imaju sisteme za detoksikaciju ksenobiotika koji po svojim svojstvima podsjećaju na oksigenazni sistem mikrozoma jetre sisara. Citokrom P-450 je pronađen u biljkama koje pripadaju 20 vrsta, čije su spektralne karakteristike iznenađujuće slične spektrima odgovarajućih citokroma iz jetre sisara. Utvrđeno je da mikrozomi više od 20 biljnih vrsta sadrže aktivnost oksigenaze koja je sposobna da konvertuje brojne ksenobiotike. Ovaj enzimski sistem zavisi od prisustva lipidnog kofaktora i inhibiraju ga isti inhibitori kao mikrosomalne oksigenaze jetre. Biljke također sadrže brojne enzime odgovorne za dodavanje glutationa herbicidima. Vjeruje se da takav mehanizam neutralizacije može objasniti neosjetljivost nekih biljaka na herbicide.
Dobijanje direktnih dokaza o uključenosti sistema monooksigenaze u sposobnost biljaka da detoksifikuju egzogene i endogene ksenobiotike i na taj način održe svoju hemijsku homeostazu zahteva veću pažnju fitoimunologa nego što mu je do sada poklanjana. Moguće je da će rezultati ovih studija pokazati da biljke na našoj planeti funkcionišu ne samo kao "zelena pluća", proizvodeći kiseonik tokom fotosinteze, već i kao "zelena jetra", koja metabolizira ksenobiotike i štiti biosferu od zagađenja.
Za održavanje homeostaze, biološki objekti u procesu evolucije razvili su posebne sisteme i mehanizme biohemijske detoksikacije. Mehanizmi zaštite od izlaganja ksenobioticima u različite vrste bioloških objekata može biti drugačije. Međutim, odbrambeni sistemi organizma su isti, a klasifikovani su prema namjeni i mehanizmima djelovanja.
Po namjeni se razlikuju:
Sistemi koji služe za ograničavanje toksičnih efekata ksenobiotika (barijere, depoi tkiva);
Sistemi koji služe za uklanjanje toksičnih efekata ksenobiotika (transportni i enzimski sistemi).
Mehanizmi djelovanja odbrambenih sistema zavise od puteva prodiranja ksenobiotika u organizam.
Barijere. Postoje dva sistema odbrane u životinjskom i ljudskom tijelu:
Barijere koje sprečavaju ksenobiotike da uđu u unutrašnje okruženje tela;
Barijere koje štite posebno važne organe (mozak, centralni nervni sistem, endokrine žlezde itd.).
Uloga barijere koje štite unutrašnju sredinu tela, obavljaju koža i epitel unutrašnje površine gastrointestinalnog trakta i respiratornog trakta. Koža životinja i ljudi čini više od četvrtine tjelesne težine (za prosječnu osobu do 20 kg). Koža se sastoji od tri glavna sloja: epidermisa (gornji sloj kože), dermisa (unutrašnji sloj ili sama koža) i potkožne masti (slika 9). Gornji sloj kože je složene strukture i sastoji se od rožnatog, prozirnog, zrnastog, spinoznog i germinalnog sloja. Barijernu funkciju obavljaju duboki dio stratum corneuma i prozirni slojevi. Basic strukturna komponenta barijere – strukturni proteini. Rožnatu tvar formiraju a-keratini (iz gr. keras horn), koji u molekuli sadrži ostatke svih 20 prirodnih aminokiselina.
Prozirni sloj formiraju jednoslojne i višeslojne ploče ćelija. Svaka ćelija je okružena tankim filmom masti - lipidnom membranom, nepropusnom za tvari topljive u vodi. Međutim, tvari koje su vrlo topljive u lipidima mogu prevladati ovu barijeru. Glavna strukturna komponenta lipidne membrane je glicerolipid.
Lipidi(od gr. lipos masti) su tvari slične mastima koje su dio svih živih stanica. U skladu sa hemijska struktura Postoje tri glavne grupe lipida:
Masne kiseline i proizvodi njihove enzimske oksidacije;
Glicerolipidi (sadrže ostatke glicerola u molekulu);
Lipidi koji ne sadrže ostatke glicerola u molekuli (osim prvog).
Sposobnost kožnih barijera da zaštite unutrašnju sredinu tijela od prodiranja ksenobiotika u njega ovisi o:
Priroda ksenobiotika (sastav, hemijska svojstva, reaktivnost, hidrofilnost itd.) Hidrofilne supstance se rastvaraju u vodenim rastvorima tkiva, a supstance rastvorljive u mastima otapaju se u lipidima. Kožne barijere štite unutrašnju sredinu organizma od prodiranja u nju materija rastvorljivih u vodi, od uticaja vodeni rastvori kiseline, hidroksidi, soli. Međutim, kroz te barijere prodiru organska otapala i tvari koje se u njima otapaju. Posebno su opasne supstance koje su difilne prirode;
Veličina ksenobiotičkih molekula (čestica) određuje mogućnost njihovog prodiranja u unutrašnju sredinu tijela kroz kožu i kožne kanale znojnih i lojnih žlijezda. Glavni put je apsorpcija kroz kožu. Veliki molekuli(proteini) ostaju na površini kože ne prodiru duboko, a male čestice mogu prodrijeti unutra.;
Starost tijela Vodopropusnost kože se ne mijenja s godinama.
U slučajevima kada ksenobiotici prodiru u stratum corneum i lipidne membrane, epitel unutrašnje površine gastrointestinalnog trakta i respiratornog trakta i ulaze u krvotok, funkciju barijera koje štite posebno važne organe obavljaju histohematske barijere(od gr. histos tkivo + haima krv), smješteno između tkiva i krvi. Neki ksenobiotici mogu oštetiti stanice koje formiraju histohematske barijere. Histohematske barijere najviše oštećuju joni prelazni metali, formirajući organske komplekse sa proteinima, aminokiselinama (kadmijum, cink, hrom, živini joni).
Kako bi se održale vitalne funkcije tijela, stare barijere ćelije se zamjenjuju novim. Crvena krvna zrnca se potpuno obnavljaju mjesečno, napaljena supstanca se uklanja s kože dnevno (do 6 g), a koža se potpuno obnavlja u roku od mjesec dana. Epitel unutrašnje površine gastrointestinalnog trakta i respiratornog trakta obnavlja se sedmično.
Depo za ksenobiotike. Neki ksenobiotici se akumuliraju u određenim tkivima tijela i mogu tamo opstati dugo vremena. Depoi tkiva, skupljajući ksenobiotike u jedno tkivo, štite unutrašnju sredinu organizma od toga i pomažu u održavanju homeostaze. Međutim, ako se ksenobiotik zadrži u depou duže vrijeme i njegova koncentracija s vremenom značajno poraste, tada će njegov toksični učinak iz kroničnog preći u akutni.
Sposobnost ksenobiotika da se akumuliraju u određenim tkivima ili organima određena je njihovim sastavom, strukturom i fizičko-hemijskim svojstvima.
Neelektroliti, metabolički relativno inertni i dobro rastvorljivi u lipoidima, akumuliraju se u svim organima i tkivima. Štaviše, u prvoj fazi ulaska otrova u tijelo, odlučujući faktor će biti dotok krvi u organ, što ograničava postizanje dinamičke ravnoteže. krvnog tkiva. Međutim, u budućnosti, glavni faktor koji utječe na distribuciju otrova je sorpcijski kapacitet organa (statička ravnoteža). Za supstance rastvorljive u lipidima najveći kapacitet imaju masno tkivo i organi bogati lipidima (koštana srž i dr.). Za mnoge supstance rastvorljive u lipidima, masno tkivo je glavni depo, koji zadržava otrov i u većim količinama i duže od ostalih tkiva i organa. U ovom slučaju, trajanje čuvanja otrova u depou masti je određeno njihovim fizičko-hemijskim svojstvima. Na primjer, desaturacija masnog tkiva nakon trovanja životinja benzenom se javlja u roku od 30-48 sati, a insekticidom DDT - više mjeseci.
Za raspodjelu metalnih jona u tijelu, za razliku od organskih neelektrolita, nisu identificirani opći obrasci koji se odnose na fizičko-hemijske karakteristike potonje sa njihovom distribucijom. Međutim, u ukupni joni metali se najčešće akumuliraju u istim tkivima i organima gdje se obično nalaze u velikim količinama kao elementi u tragovima. Osim toga, selektivno taloženje metalnih jona nalazi se u tkivima gdje postoje polarne grupe sposobne da doniraju elektrone i formiraju koordinacijske veze s atomima metala, te u organima s intenzivnim metabolizmom. Na primjer, štitna žlijezda apsorbira mangan, kobalt, nikal, hrom, arsen, renijum; nadbubrežne žlijezde i gušterača – mangan, kobalt, hrom, cink, nikl; hipofiza – mangan, olovo, molibden; testisi apsorbuju kadmijum i cink.
Taloženje jona većine prelaznih metala u organizmu je prvenstveno posledica njihove sposobnosti da formiraju različite organske komplekse sa proteinima i aminokiselinama. Joni metala kao što su cink, kadmijum, kobalt, nikl, talijum, bakar, kalaj, rutenijum, hrom, živa ravnomerno su raspoređeni u telu. Nalaze se tokom intoksikacije u svim tkivima. Istovremeno se uočava određena selektivnost njihove akumulacije. U bubrezima dolazi do selektivnog taloženja žive i kadmijuma u bilo kojem obliku, što je povezano sa specifičnim afinitetom ovih metala za SH grupu bubrežnog tkiva. U obliku grubih koloida, neki slabo rastvorljivi metali retkih zemnih metala se selektivno zadržavaju u organima kao što su jetra, slezena i koštana srž, koji su bogati retikuloendotelnim ćelijama. Joni tih metala selektivno se akumuliraju u koštanom tkivu neorganska jedinjenja koji su dobro disocirani u organizmu, kao i joni metala koji formiraju jake veze sa fosforom i kalcijumom. Takvi metali uključuju olovo, berilijum, barijum, stroncijum, galijum, itrijum, cirkonijum, uranijum i torijum. Osim toga, olovo se, kada se udiše duže vrijeme, u maksimalnim količinama nalazi i u jetri, bubrezima, slezeni i srčanom mišiću.
Oslobađanje metalnih jona iz tijela podliježe eksponencijalnom zakonu. Nakon prestanka uzimanja, njihov sadržaj u organizmu se brzo normalizuje. U mnogim slučajevima oslobađanje se odvija neravnomjerno, višefazno, a svaka faza ima svoju eksponencijalnu krivulju. Na primjer, većinu udahnute živine pare bubrezi uklanjaju iz tijela u roku od nekoliko sati, ali uklanjanje njenih preostalih količina se odlaže za nekoliko dana; oslobađanje zaostalih količina uranijuma traje do 900 sati, a oslobađanje cinka traje više od 150 dana.
Transportni sistemi. Prema svojoj namjeni u tijelu životinja i ljudi, transportni sistemi se dijele u dvije grupe. U prvu grupu spadaju transportni sistemi koji čiste unutrašnju sredinu celog organizma. Drugu grupu čine transportni sistemi koji uklanjaju ksenobiotik iz jednog najvažnijeg organa.
Transportni sistemi prve grupe nalaze se u mnogim organima, ali najmoćniji od njih su u ćelijama tubula jetre i bubrega.
Hrana i druge supstance u želucu se samo djelimično probavljaju. Većina probavnog procesa odvija se u tankom crijevu. Probavljena hrana i male molekule a ksenobiotski joni prolaze kroz zidove tankog crijeva u krv i krvotokom ulaze u jetru. Nesvarena hrana i ksenobiotski molekuli ili ioni koji ne prolaze kroz zidove tankog crijeva eliminiraju se iz tijela.
U ćelijama jetre, strukturni protein nosač identificira štetne tvari i odvaja ih od korisnih. Tvari korisne organizmu (glukoza, pohranjena u obliku glikogena, i drugi ugljikohidrati, aminokiseline i masne kiseline) oslobađaju se u krv radi prijenosa do onih stanica čiju vitalnu aktivnost obezbeđuju. Mali dio molekula glukoze i aminokiselina vraća se u jetru kako bi se pretvorili u proteine potrebne krvi.
Balastne supstance i neki ksenobiotici se putem žuči prenose u creva i izlučuju iz organizma. Drugi ksenobiotici prolaze kroz hemijske transformacije u jetri, čineći ih manje toksičnim i rastvorljivijim u vodi, lako se izlučuju iz organizma.
U procesu uklanjanja ksenobiotika i produkata njihove transformacije iz organizma, određenu ulogu imaju pluća, probavni organi, koža i razne žlijezde. Najviša vrijednost istovremeno imaju i bubrege. Funkcija bubrega, koja određuje procese eliminacije, koristi se u slučajevima trovanja pojačanim mokrenjem za brzo uklanjanje otrovnih tvari iz tijela. Međutim, mnogi ksenobiotici (živa itd.) štetno djeluju na bubrege. Osim toga, proizvodi ksenobiotske transformacije mogu se zadržati u bubrezima. Na primjer, u slučaju trovanja etilen glikolom, prilikom njegove oksidacije, u tijelu se stvara oksalna kiselina i kristali kalcijum oksalata talože se u tubulima bubrega, sprečavajući mokrenje.
Transportni sistemi druge grupe nalaze se, na primjer, u ventrikulima mozga. Oni uklanjaju ksenobiotike iz cerebrospinalnu tečnost(tečnost koja kupa mozak) u krv.
Mehanizam uklanjanja ksenobiotika transportnim sistemima obe grupe je isti. Transportne ćelije formiraju sloj čija se jedna strana graniči sa unutrašnjim okruženjem, a drugom sa spoljašnjim okruženjem. Lipidna membrana ćelija ovog sloja ne dozvoljava ksenobioticima rastvorljivim u vodi da uđu u unutrašnje okruženje ćelije. Ali ova membrana sadrži poseban transportni protein - protein nosač, koji identifikuje štetna supstanca, sa njim formira transportni kompleks i prenosi ga kroz lipidni sloj iz unutrašnje sredine u spoljašnju.
Najveći dio ksenobiotika izlučuje se pomoću dva transportna sistema: for organske kiseline i za organske baze.
Broj proteinskih molekula nosača u membrani je ograničen. Pri visokoj koncentraciji ksenobiotika u krvi, sve molekule transportnog proteina u membrani mogu biti zauzete i tada proces prijenosa postaje nemoguć. Osim toga, neki ksenobiotici oštećuju ili čak ubijaju transportne stanice.
Transport iona metala se uglavnom obavlja krvlju u obliku povezanom s proteinskim frakcijama krvi. Crvena krvna zrnca igraju glavnu ulogu u transportu mnogih metalnih jona (na primjer, olovo, hrom, arsen).
Enzimski sistemi. U procesima detoksikacije ksenobiotika koji ulaze u krvotok odlučujuću ulogu imaju enzimski sistemi koji toksične ksenobiotike pretvaraju u manje otrovne spojeve koji su topljiviji u vodi i lakše se uklanjaju iz organizma. Takve kemijske transformacije nastaju pod utjecajem enzima koji kataliziraju pucanje bilo kojeg hemijska veza u ksenobiotskom molekulu ili, obrnuto, interakcija ksenobiotskih molekula s molekulima drugih supstanci.
Najmoćniji enzimski sistemi nalaze se u ćelijama jetre. U većini slučajeva, enzimski sistemi jetre neutraliziraju ksenobiotike koji ulaze u krv koja teče iz crijeva i ulazi u jetru, te sprječavaju njihov ulazak u opći krvotok. Tipičan primjer procesa detoksikacije ksenobiotika jetrenim enzimskim sistemima je biohemijska transformacija u organizmu benzena, koji je slabo rastvorljiv u vodi, u pirokatehol, koji je visoko rastvorljiv u vodi i lako se izlučuje iz organizma.
Biohemijska transformacija benzena u tijelu odvija se u tri smjera: oksidacija (hidroksilacija) benzena u aromatične alkohole, stvaranje konjugata i potpuno uništenje njegove molekule (puknuće aromatičnog prstena).
Drugi primjer procesa detoksikacije ksenobiotika od strane enzimskih sistema jetre je oksidacija toksičnog sulfita u sulfat:
2SO 3 2– (aq) + O 2 (aq) 2SO 4 2– (aq)
Enzim koji katalizuje ovu reakciju sadrži ion molibdena. Bez ovog elementa u tragovima u ćelijama jetre, većina hrane bi bila toksična za ljude i životinje.
Sposobnost sistema jetrenih enzima da neutralizira ksenobiotike sadržane u krvotoku je ograničena. Budući da su procesi detoksikacije povezani sa konzumiranjem supstanci koje su neophodne za život ćelija, ti procesi mogu uzrokovati njihov nedostatak u organizmu. Kao rezultat toga, postoji opasnost od razvoja sekundarnih bolnih stanja zbog nedostatka potrebnih metabolita. Na primjer, detoksikacija mnogih ksenobiotika ovisi o zalihama glikogena u jetri jer oni proizvode glukuronsku kiselinu. Kada velike doze ksenobiotika uđu u tijelo, čija se neutralizacija provodi stvaranjem glukuronske kiseline (na primjer, derivati benzena), smanjuje se sadržaj glikogena (glavne lako mobilizirane rezerve ugljikohidrata). Međutim, postoje tvari koje su pod utjecajem jetrenih enzima sposobne odcijepiti molekule glukuronske kiseline i time pomoći u neutralizaciji otrova. Jedna od tih supstanci je glicirizin, koji je dio korijena sladića.
Osim toga, kada ksenobiotici uđu u krvotok u velikim dozama, funkcija jetre može biti potisnuta. Preopterećenje jetre ksenobioticima može dovesti i do njihovog nakupljanja u masnim tkivima tijela i hroničnog trovanja.
