Чужеродными химическими веществами. Иммунология для чайников. Иммунитет Заболевание спидом может привести
Кровь состоит из форменных элементов - эритроцитов, лейкоцитов, кровяных пластинок и жидкости плазмы.
Эритроциты у большинства млекопитающих безъядерные клетки, живут 30-120 дней.
Соединяясь с кислородом, гемоглобин эритроцитов образует оксигемоглобин, переносящий кислород в ткани и углекислый газ от тканей к легким. В 1 мм 3 кропи у крупного рогатого скота 5-7, у овец - 7-9, у свиньи - 5-8, у лошади 8-10 млн эритроцитов.
Лейкоциты способны к самостоятельному движению, проходят через стенки капилляров. Они делятся на две группы: зернистые - гранулоциты и незернистые - агранулоциты. Зернистые лейкоциты разделяются па: эозинофилы, базофилы и нейтрофилы. Эозинофилы обезвреживают чужеродные белки. Базофилы транспортируют биологически активные вещества и участвуют в свертывании крови. Нейтрофилы осуществляют фагоцитоз - поглощение микробов и погибших клеток.
Агранулоциты состоят из лимфоцитов и моноцитов. По величине лимфоциты делятся на большие, средние и малые, а по функции на Б-лимфоциты и Т-лимфоциты. Б-лимфоциты или иммуноциты образуют защитные белки - антитела, нейтрализующие яды микробов, вирусов. Т-лимфоциты или тимусзависящие лимфоциты обнаруживают чужеродные вещества в организме и регулируют с помощью Б-лимфоцитов сто защитные функции. Моноциты способны к фагоцитозу, поглощая отмершие клетки, микробов и инородные частицы.
Кровяные пластинки участвуют в свертывании крови, выделяют серотонин, суживающий кровеносные сосуды.
Кровь вместе с лимфой и тканевом жидкостью образует внутреннюю среду организма. Для нормальных условий жизни необходимо поддержание постоянства внутренней среды. В организме на относительно постоянном уровне удерживаются количество крови и тканевой жидкости, осмотическое давление, реакция крови и тканевой жидкости, температура тела и т. д. Постоянство состава и физических свойств внутренней среды называют гомеостазом . Он поддерживается благодаря непрерывной работе органов и тканей организма.
В плазме содержатся белки, глюкоза, липиды, молочная и пировиноградная кислоты, небелковые азотистые вещества, минеральные соли, ферменты, гормоны, витамины, пигменты, кислород, углекислый газ, азот. Больше всего в плазме белков (6-8%) альбуминов и глобулинов. Глобулин-фиброноген участвует в свертывании крови. Белки, создавая онкотическое давление, поддерживают нормальный объем крови и постоянное количество воды в тканях. Из гамма-глобулинов образуются антитела, которые создают иммунитет в организме и защищают его от бактерий и вирусов.
Кровь выполняет следующие функции:
- питательную - переносит питательные вещества (продукты расщепления белков, углеводов, липидов, а также витамины, гормоны, минеральные соли и воду) от пищеварительного тракта к клеткам организма;
- выделительную - удаление из клеток организма продуктов обмена веществ. Они поступают из клеток в тканевую жидкость, а из нее в лимфу и кровь. Кровью они переносятся в выделительные органы - почки и кожу - и удаляются из организма;
- дыхательную - переносит кислород от легких к тканям, а образующийся в них углекислый газ к легким. Проходя через капилляры легких, кровь отдает углекислый газ и поглощает кислород;
- регуляторную - осуществляет гуморальную связь между органами. Железы внутренней секреции выделяют в кровь гормоны. Эти вещества разносятся кровью ею организму, действуя на органы, изменяя их деятельность;
- защитную . Лейкоциты крови обладают способностью поглощать микробы и другие инородные вещества, поступающие в организм, вырабатывают антитела, образующиеся при проникновении в кровь или лимфу микробов, их ядов, чужеродных белков и других веществ. Наличие антител в организме обеспечивает его иммунитет;
- терморегуляторную . Кровь выполняет терморегуляцию благодаря непрерывной циркуляции и большой теплоемкости. В работающем органе в результате обмена веществ выделяется тепловая энергия. Тепло поглощается кровью и разносится по всему организму, в результате этого кровь способствует распространению тепла по организму и поддержанию определенной температуры тела.
У животных в состоянии покоя примерно половина всей крови циркулирует в кровеносных сосудах, а другая половина задерживается в селезенке, печени, коже - в депо крови. При необходимости организму запас крови поступает в кровяное русло. Количество кропи у животных в среднем 8% массы тела. Потеря 1/3-1/2 крови может привести животного к гибели.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .
Вконтакте
Одноклассники
Дополнительные материалы по теме
Чужеродные химические вещества (ЧХВ ) называются еще ксенобиотиками (от греч. xеnоs - чужой). Они включают соединения, которые по своему характеру и количеству не присущи натуральному продукту, но могут быть добавлены с целью совершенствования технологии, сохранения или улучшения качества продукта или же они могут образоваться в продукте в результате технологической обработки и хранения, а также при попадании загрязнений из окружающей среды. Из окружающей среды в организм человека с пищей поступает 30-80 % от общего количества чужеродных химических веществ.
Чужеродные вещества можно классифицировать по характеру действия, токсичности и степени опасности.
Похарактеру действия ЧХВ, поступающие в организм с пищей, могут:
· оказывать общетоксическое действие;
· оказывать аллергическое действие (сенсибилизировать организм);
· оказывать канцерогенное действие (вызывать злокачественные опухоли);
· оказывать эмбриотоксическое действие (влияние на развитие беременности и плода);
· оказывать тератогенное действие (пороки развития плода и рождение потомства с уродствами);
· оказывать гонадотоксическое действие (нарушать репродуктивную функцию, т.е. нарушать функцию воспроизводства);
· понижать защитные силы организма;
· ускорять процессы старения ;
· неблагоприятно влиять на пищеварение и усвоение пищевых веществ.
Потоксичности , характеризующей способность вещества причинять вред организму, учитывают дозу, частоту, способ поступления вредного вещества и картину отравления.
По степени опасности чужеродные вещества подразделяют на чрезвычайно токсичные, высокотоксичные, умереннотоксичные, малотоксичные, практически нетоксичные и практически безвредные.
Наиболее изучено острое воздействие вредных веществ, оказывающих непосредственное действие. Особенно трудно оценить хроническое воздействие ЧХВ на организм человека и их отдаленные последствия.
Вредное действие на организм могут оказывать:
· продукты, содержащие пищевые добавки (красители, консерванты, антиокислители и др.) - неапробированные, неразрешенные или используемые в повышенных дозах;
· продукты или отдельные пищевые вещества, полученные по новой технологии, путем химического или микробиологического синтеза, не апробированные или изготовленные с нарушением технологии или из некондиционного сырья;
· остаточные количества пестицидов, содержащиеся в продуктах растениеводства или животноводства, полученных с использованием кормов или воды, загрязненных высокими концентрациями пестицидов или в связи с обработкой ядохимикатами животных;
· продукты растениеводства, полученные с использованием неапробированных, неразрешенных или нерационально применяемых удобрений и оросительных вод (минеральные удобрения и другие агрохимикаты, твердые и жидкие отходы промышленности и животноводства, хозяйственно-бытовые сточные воды, осадки из очистных сооружений и др.);
· продукты животноводства и птицеводства, полученные с использованием неапробированных, неразрешенных или неправильно примененных кормовых добавок и консервантов (минеральные и азотистые добавки, стимуляторы роста - антибиотики, гормональные препараты и др.). К этой группе относят загрязнение продуктов, связанное с ветеринарно-профилактическими и терапевтическими мероприятиями (антибиотики, антигельминтные и другие медикаменты);
· токсиканты, мигрировавшие в продукты из оборудования, посуды, инвентаря, тары, упаковок при использовании не апробированных или неразрешенных пластмасс, полимерных, резиновых или других материалов;
· токсические вещества, образующиеся в пищевых продуктах при тепловой обработке, копчении, жарении, ферментной обработке, облучении ионизирующей радиацией и др.;
· пищевые продукты, содержащие токсические вещества, мигрировавшие из окружающей среды: атмосферного воздуха, почвы, водоемов (тяжелые металлы, диоксины, полициклические ароматические углеводороды, радионуклиды и т.д.). В эту группу входит наибольшее количество ЧХВ.
Одним из возможных путей поступления ЧХВ из окружающей среды в продукты питания является включение их в «пищевую цепь».
«Пищевые цепи» представляют собой одну из основных форм взаимосвязи между отдельными организмами, каждый из которых служит пищей для других видов. В этом случае происходит непрерывный ряд превращений веществ в последовательных звеньях «жертва-хищник». Основные варианты таких цепей представлены на рис. 2. Наиболее простыми могут считаться цепи, при которых загрязнители поступают из почвы в растительные продукты (грибы, зелень, овощи, фрукты, зерновые культуры) в результате полива растений, обработке пестицидами и пр., накапливаются в них, а затем с пищей поступают в организм человека.
Более сложными являются «цепи», при которых имеется несколько звеньев. Например, трава - травоядные животные - человек или зерно - птицы и животные - человек . Наиболее сложные «пищевые цепи», как правило, связаны с водной средой.
Рис. 2. Варианты поступления ЧХВ в организм человека через пищевые цепи
Растворенные в воде вещества извлекаются фитоплактоном, последний затем поглощается зоопланктоном (простейшими, рачками), далее поглощается «мирными» и затем хищными рыбами, поступая с ними в организм человека. Но цепь может быть продолжена за счет поедания рыбы птицами и всеядными животными и лишь потом вредные вещества поступают в организм человека.
Особенностью «пищевых цепей» является то, что в каждом последующем ее звене происходит кумуляция (накопление) загрязнителей в значительно большем количестве, чем в предыдущем звене. Так, в грибах концентрация радиоактивных веществ может быть в 1 000-10 000 раз выше, чем в почве. Таким образом, в пищевых продуктах, поступающей в организм человека, могут содержаться очень большие концентрации ЧХВ.
В целях охраны здоровья человека от вредного влияния чужеродных веществ, попадающих в организм с пищей, устанавливаются определенные пределы, гарантирующие безопасность использования продуктов, в которых присутствуют посторонние вещества.
К основным принципам охраны окружающей среды и пищевых продуктов от чужеродных химических веществ относятся:
· гигиеническое нормирование содержания химических веществ в объектах окружающей среды (воздухе, воде, почве, пищевых продуктах) и разработка на их основе санитарного законодательства (санитарные правила и др.);
· разработка новых технологий в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства, минимально загрязняющих окружающую среду (замена особо опасных химических веществ менее токсичными и нестабильными в окружающей среде; герметизация и автоматизация производственных процессов; переход на безотходные производства, замкнутые циклы и др.);
· внедрение на предприятиях эффективных санитарно-технических устройств для снижения выбросов вредных веществ в атмосферу, обезвреживания сточных вод, твердых отходов др.;
· разработка и внедрение при строительстве плановых мероприятий, предупреждающих загрязнение окружающей среды (выбор площадки для строительства объекта, создание зоны санитарной охраны и др.);
· осуществление государственного санитарно-эпидемиологического надзора за объектами, загрязняющими атмосферный воздух, водоемы, почву, продовольственное сырье;
· осуществление государственного санитарно-эпидемиологического надзора за объектами, где может произойти загрязнение пищевого сырья и продуктов питания ЧХВ (предприятия пищевой промышленности, сельскохозяйственные предприятия, продовольственные склады, предприятия общепита и др.).
Иммунитет: что он такое.
Конечной целью иммунной системы является уничтожение чужеродного агента, которым может оказаться болезнетворный микроорганизм, инородное тело, ядовитое вещество или переродившаяся клетка самого организма. В иммунной системе развитых организмов существует множество способов обнаружения и удаления чужеродных агентов, их совокупность называется иммунным ответом.
Все формы иммунного ответа можно разделить на приобретённые и врождённые реакции.
Приобретенный иммунитет формируется после "первой встречи" с конкретным антигеном - за хранение информации об этой "встрече" отвечают клетки памяти (Т-лимфоциты). Приобретённый иммунитет высокоспецифичен по отношению к конкретному типу антигенов и позволяет быстрее и эффективнее уничтожать их при повторном столкновении.Антигенами называют вызывающие специфические реакции организма молекулы, воспринимаемые, как чужеродные агенты. Например, у перенёсших ветрянку (корь, дифтерию) людей часто возникает пожизненный иммунитет к этим заболеваниям.
Врожденный иммунитет характеризуется способностью организма обезвреживать чужеродный и потенциально опасный биоматериал (микроорганизмы, трансплантат, токсины, опухолевые клетки, клетки, инфицированные вирусом), существующая изначально, до первого попадания этого биоматериала в организм.
Морфология иммунной системы
Иммунная система человека и других позвоночных представляет из себя комплекс органов и клеток, способных выполнять иммунологические функции. Прежде всего иммунный ответ осуществляют лейкоциты. Большая часть клеток иммунной системы происходит из кроветворных тканей. У взрослых людей развитие этих клеток начинается в костном мозге. Лишь T-лимфоциты дифференцируются внутри тимуса (вилочковой железы). Зрелые клетки расселяются в лимфоидных органах и на границах с окружающей средой, около кожи или на слизистых оболочках.Организм обладающих механизмами приобретённого иммунитета животных производит множество разновидностей специфических иммунных клеток, каждая из которых отвечает за какой-то определённый антиген. Наличие большого количества разновидностей иммунных клеток необходимо для того, чтобы отражать атаки микроорганизмов, способных мутировать и изменять свой антигенный состав. Значительная часть этих клеток завершает свой жизненный цикл, так и не приняв участие в защите организма, например, не встретив подходящих антигенов.
Иммунная система защищает организм от инфекции в несколько этапов, при этом с каждым этапом повышается специфичность защиты. Самая простая линия защиты представляет собой физические барьеры (кожа, слизистые оболочки), которые предотвращают попадание инфекции - бактерий и вирусов - в организм. Если возбудитель проникает через эти барьеры, промежуточную неспецифическую реакцию на него осуществляет врождённая иммунная система. Врождённая иммунная система обнаруживается у всех растений и животных. На случай, когда возбудители успешно преодолевают воздействие врожденных иммунных механизмов, у позвоночных существует третий уровень защиты - приобретённая иммунная защита. Эта часть иммунной системы адаптирует свою реакцию во время инфекционного процесса, чтобы улучшить распознавание чужеродного биологического материала. Такой улучшенный ответ сохраняется после уничтожения возбудителя в виде иммунологической памяти. Она позволяет механизмам приобретённого иммунитета развивать более быструю и более сильную ответную реакцию при каждом появлении такого же возбудителя.
Как врождённый, так и приобретённый иммунитет, зависят от способности иммунной системы отличать свои молекулы от чужих. В иммунологии под своими молекулами понимают те компоненты организма, которые иммунная система способна отличить от чужеродных. Напротив, чужими называют молекулы, которые распознаются как чужеродные. Распознаваемые молекулы называют антигенами, которые в настоящее время определяют как вещества, связываемые специфическими иммунными рецепторами системы приобретённого иммунитета.
Поверхностные барьеры
Организмы защищены от инфекций рядом механических, химических и биологических барьеров.Примерами механических барьеров , служащих первым этапом защиты от инфекции, могут служить восковое покрытие многих листьев растений, экзоскелет членистоногих, скорлупа яиц и кожа. Однако организм не может быть полностью отграничен от внешней среды, поэтому существуют и другие системы, защищающие внешние сообщения организма - дыхательная, пищеварительная и мочеполовая системы. Эти системы можно разделить на постоянно действующие и включающиеся в ответ на вторжение.
Пример постоянно действующей системы - крохотные волоски на стенках трахеи, называемые ресничками, которые совершают быстрые движения, направленные вверх, удаляя всякую пыль, пыльцу растений, или другие мелкие инородные объекты, чтобы они не могли попасть в легкие. Аналогичным образом, изгнание микроорганизмов осуществляется при помощи промывного действия слёз и мочи. Слизь, секретируемая в дыхательную и пищеварительную систему, служит для связывания и обездвиживания микроорганизмов.
Если постоянно действующих механизмов оказывается недостаточно, то включаются "аварийные" механизмы очистки организма, такие как кашель, чихание, рвота и диарея.Помимо этого, существуют химические защитные барьеры . Кожа и дыхательные пути выделяют антимикробные пептиды (белки)
Такие ферменты, как лизоцим и фосфолипаза A, содержатся в слюне, слезах и грудном молоке, и также обладают антимикробным действием. Выделения из влагалища служат химическим барьером после начала менструаций, когда они становятся слабокислыми. Сперма содержит дефенсины и цинк для уничтожения возбудителей. В желудке соляная кислота и протеолитические ферменты служат мощными химическими защитными факторами в отношении попавших с пищей микроорганизмов.
В мочеполовом и желудочно-кишечном трактах существуют биологические барьеры , представленные дружественными микроорганизмами - комменсалами. Приспособившаяся к обитанию в этих условиях неболезнетворная микрофлора конкурирует с патогенными бактериями за пищу и пространство, таким образом вытесняя их их прибарьерных областей. Это снижает вероятность достижения болезнетворными микробами достаточных для возникновения инфекции количеств.Врождённый иммунитет
Если микроорганизму удается проникнуть через первичные барьеры, он сталкивается с клетками и механизмами системы врождённого иммунитета. Врождённая иммунная защита неспецифична, то есть её звенья распознают и реагируют на чужеродные тела независимо от их особенностей по общепринятым механизмам. Эта система не создает длительной невосприимчивости к конкретной инфекции.К неспецифическим иммунным реакциям относятся воспалительные реакции, система комплемента, а также механизмы киллинга, осуществляемые неспецифически, и фагоцитоз.
Данные механизмы рассмотрены в разделе "Механизмы", система комплемента - в разделе "Молекулы".Приобретённый иммунитет
Система приобретённого иммунитета появилась в ходе эволюции низших позвоночных. Она обеспечивает более интенсивный иммунный ответ, а также иммунологическую память, благодаря которой каждый чужеродный микроорганизм «запоминается» по уникальным для него антигенам. Система приобретённого иммунитета антигенспецифична и требует распознавания специфических чужих («не своих») антигенов в процессе, называемом презентацией антигена. Специфичность антигена позволяет осуществлять реакции, которые предназначены конкретным микроорганизмам или инфицированным ими клеткам. Способность к осуществлению таких узконаправленных реакций поддерживается в организме «клетками памяти». Если макроорганизм инфицируется микроорганизмом более одного раза, эти специфические клетки памяти используются для быстрого уничтожения такого микроорганизма.Клетки-эффекторы специфического иммунного ответа рассмотрены в разделе "Клетки", механизмы развертывания иммунного ответа с их участием - в разделе "Механизмы"
Для укрепления иммунитета, а так же в качестве профилактики вам помогут целебные китайские ягоды Годжи, подробнее http://yagodygodzhi.ru/ . Как эти ягодки действуют на организм можно прочитать в статье
В ПРОДУКТАХ ПИТАНИЯ
Чужеродные химические веществавключают соединения, которые по своему характеру и количеству не присущи натуральному продукту, но могут быть добавлены с целью совершенствования технологии сохранения или улучшения качества продукта и его пищевых свойств, или же они могут образоваться в продукте в результате технологической обработки (нагревания, жарения, облучения и др.) и хранения, а также попасть в него или в пищу вследствие загрязнения.
По данным зарубежных исследователей, из общего количества чужеродных химических веществ, проникающих из окружающей среды в организм людей, в зависимости от местных условий 30-80% и более поступает с пищей (К. Ноrn, 1976).
Спектр возможного патогенного воздействия ЧХВ, поступающих в организм с пищей, очень широк. Они могут:
1) неблагоприятно влиять на пищеварение и усвоение пищевых веществ;
2) понижать защитные силы организма;
3) сенсибилизировать организм;
4) оказывать общетоксическое действие;
5) вызывать гонадотоксический, эмбриотоксический, тератогенный и канцерогенный эффекты;
6) ускорять процессы старения;
7) нарушать функцию воспроизводства.
Проблема отрицательного влияния загрязнения окружающей среды на здоровье человека становится все более острой. Она переросла национальные границы и стала глобальной. Интенсивное развитие промышленности, химизация сельского хозяйства приводят к тому, что в окружающей среде появляются в больших количествах химические соединения, вредные для организма человека. Известно, что значительная часть чужеродных веществ поступает в организм человека с пищей (например, тяжелых металлов – до 70%). Поэтому широкая информация населения и специалистов о загрязняющих веществах в продуктах питания имеет большое практическое значение. Наличие в пищевых продуктах загрязняющих веществ, не обладающих пищевой и биологической ценностью или токсичных, угрожает здоровью человека. Естественно, что эта проблема, касающаяся как традиционных, так и новых продуктов питания, стала особенно острой в настоящее время. Понятие «чужеродное вещество» стало центром, вокруг которого до сих пор разгораются дискуссии. Всемирная организация здравоохранения и другие международные организации вот уже около 40 лет усиленно занимаются этими проблемами, а органы здравоохранения многих государств пытаются их контролировать и внедрять сертификацию пищевых продуктов. Загрязняющие вещества могут попадать в пищу случайно в виде контаминантов-загрязнителей, а иногда их вводят специально в виде пищевых добавок, когда это якобы связано с технологической необходимостью. В пище загрязняющие вещества могут в определенных условиях стать причиной пищевой интоксикации, которая представляет собой опасность для здоровья человека. При этом общая токсикологическая ситуация еще больше осложняется частым приемом других, не относящихся к пищевым продуктам, веществ, например, лекарств; попаданием в организм чужеродных веществ в виде побочных продуктов производственной и других видов деятельности человека через воздух, воду, потребляемые продукты и медикаменты. Химические вещества, которые попадают в продукты питания из окружающей нас среды, создают проблемы, решение которых является насущной необходимостью. В результате этого нужно оценить биологическое значение угрозы этих веществ для здоровья человека и раскрыть ее связь с патологическими явлениями в организме человека.
Одним из возможных путей поступления ЧХВ в продукты питания является включение их в так называемую пищевую цепь.
Таким образом, в пище, поступающей в организм человека, могут содержаться очень большие концентрации веществ, получивших название чужеродных веществ (ЧХВ).
Пищевые цепи представляют собой одну из основных форм взаимосвязи между различными организмами, каждый из которых пожирается другим видом, В этом случае происходит непрерывный ряд превращений веществ в последовательных звеньях жертва – хищник. Основные варианты таких пищевых цепей представлены на рисунке. Наиболее простыми могут считаться цепи, при которых в растительные продукты: грибы, пряные растения (петрушка, укроп, сельдерей и т.д.), овощи и фрукты, зерновые культуры – поступают загрязнители из почвы в результате полива растений (из воды), при обработке растений пестицидами с целью борьбы с вредителями; фиксируются и в ряде случаев накапливаются в них и затем вместе с пищей поступают в организм человека, приобретая возможность оказывать на него положительное или, чаще, неблагоприятное воздействие.
Более сложными являются цепи, при которых имеется несколько звеньев. Например, трава – травоядные животные – человек или зерно – птицы и животные – человек. Наиболее сложные пищевые цепи, как правило, связаны с водной средой. Растворенные в воде вещества извлекаются фитопланктоном, последний затем поглощается зоопланктоном (простейшими, рачками), далее поглощается «мирными» и затем хищными рыбами, поступая с ними после этого в организм человека. Но цепь может быть продолжена за счет поедания рыбы птицами и всеядными животными (свиньями, медведями) и лишь затем – поступления в организм человека. Особенностью пищевых цепей является то, что в каждом последующем ее звене происходит кумуляция (накопление) загрязнителей в значительно большем количестве, чем в предыдущем звене. Так, по данным В. Эйхлера, применительно к препаратам ДДТ водоросли при извлечении из воды могут увеличивать (накапливать) концентрацию препарата в 3000 раз; в организме ракообразных эта концентрация увеличвается еще в 30 раз; в организме рыбы – еще в 10-15 раз; а в жировой ткани чаек, питающихся этой рыбой, – в 400 раз. Конечно, степень накопления тех или иных загрязнений в звеньях пищевой цепи может отличаться весьма существенно в зависимости от вида загрязнений и характера звена цепи. Известно, например, что в грибах концентрация радиоактивных веществ может быть в 1000-10 000 раз выше, чем в почве.
Варианты поступления чужеродных веществ
Проникающие в организм яды, как и другие чужеродные соединения, могут подвергаться разнообразным биохимическим превращениям (биотрансформации ), в результате которых чаще всего образуются менее токсичные вещества (обезвреживание , или детоксикация ). Но известно немало случаев усиления токсичности ядов при изменении их структуры в организме. Есть и такие соединения, характерные свойства которых начинают проявляться только вследствие биотрансформации. В то же время определенная часть молекул яда выделяется из организма без каких-либо изменений или вообще остается в нем на более или менее длительный период, фиксируясь белками плазмы крови и тканей. В зависимости от прочности образующегося комплекса "яд-белок" действие яда при этом замедляется или же утрачивается совсем. Кроме того, белковая структура может быть лишь переносчиком ядовитого вещества, доставляющим его к соответствующим рецепторам. *
* ( Термином "рецептор" (или "рецепторная структура") мы будем обозначать "точку приложения" ядов: фермент, объект его каталитического воздействия (субстрат), а также белковые, липидные, мукополисахаридные и прочие тела, составляющие структуру клеток или участвующие в обмене веществ. Молекулярно-фармакологические представления о сущности этих понятий будут рассмотрены в гл. 2 )
Изучение процессов биотрансформации позволяет решить ряд практических вопросов токсикологии. Во-первых, познание молекулярной сущности детоксикации ядов дает возможность оцепить защитные механизмы организма и на этой основе наметить пути направленного воздействия на токсический процесс. Во-вторых, о величине поступившей в организм дозы яда (лекарства) можно судить по количеству выделяющихся через почки, кишечник и легкие продуктов их превращения - метаболитов, * что дает возможность контролировать состояние здоровья людей, занятых производством и применением токсичных веществ; к тому же при различных заболеваниях образование и выделение из организма многих продуктов биотрансформации чужеродных веществ существенно нарушается. В-третьих, появление ядов в организме часто сопровождается индукцией ферментов, катализирующих (ускоряющих) их превращения. Поэтому, влияя с помощью определенных веществ на активность индуцированных ферментов, можно ускорить или затормозить биохимические процессы превращений чужеродных соединений.
* ( Под метаболитами принято также понимать различные биохимические продукты нормального обмена веществ (метаболизма) )
В настоящее время установлено, что процессы биотрансформации чужеродных веществ протекают в печени, желудочно-кишечном тракте, легких, почках (рис. 1). Кроме того, согласно результатам исследований профессора И. Д. Гадаскиной, * немалое число токсичных соединений подвергается необратимым превращениям и в жировой ткани. Однако главное значение здесь имеет печень, точнее - микросомальная фракция ее клеток. Именно в клетках печени, в их эндоплазматическом ретикулуме, локализуется большинство ферментов, катализирующих превращения чужеродных веществ. Сам ретикулум представляет собой сплетение линопротеидных канальцев, пронизывающих цитоплазму (рис. 2). Наивысшая ферментативная активность связывается с так называемым гладким ретикулумом, который в отличие от шероховатого не имеет на своей поверхности рибосом. ** Неудивительно поэтому, что при заболеваниях печени резко повышается чувствительность организма ко многим чужеродным веществам. Надо отметить, что, хотя число микросомальных ферментов невелико, они обладают очень важным свойством - высоким сродством к различным чужеродным веществам при относительной химической неспецифичности. Это создает им возможность вступать в реакции обезвреживания практически с любым химическим соединением, попавшим во внутренние среды организма. В последнее время доказано присутствие ряда таких ферментов в других органоидах клетки (например, в митохондриях), а также в плазме крови и в микроорганизмах кишечника.
* ( Гадаскина И. Д. Жировая ткань и яды. - В кн.: Актуальные вопросы промышленной токсикологии/Под ред. Н. В. Лазарева, А. А. Голубева, Е. Т. Лыхипой. Л., 1970, с. 21-43 )
** ( Рибосомы - сферические клеточные образования диаметром 15-30 нм, являющиеся центрами синтеза белков, в том числе ферментов; содержат рибонуклеиновую кислоту (РНК) )
Считается, что главным принципом превращения в организме чужеродных соединений является обеспечение наибольшей скорости их выведения путем перевода из жирорастворимых в более водорастворимые химические структуры. В последние 10-15 лет при изучении сущности биохимических превращений чужеродных соединений из жирорастворимых в водорастворимые все большее значение придается так называемой монооксигеназной ферментной системе со смешанной функцией, которая содержит особый белок - цитохром Р-450. Он близок по строению к гемоглобину (в частности, содержит атомы железа с переменной валентностью) и является конечным звеном в группе окисляющих микросомальных ферментов - биотрансформаторов, сосредоточенных преимущественно в клетках печени. * В организме цитохром Р-450 может находиться в 2 формах: окисленной и восстановленной. В окисленном состоянии он вначале образует с чужеродным веществом комплексное соединение, которое после этого восстанавливается специальным ферментом - цитохромредуктазой. Затем это, уже восстановленное, соединение реагирует с активированным кислородом, в результате чего образуется окисленное и, как правило, нетоксичное вещество.
* ( Ковалев И. Е., Маленков А. Г. Поток чужеродных веществ: влияние на человечество, - Природа, 1980, № 9, с. 90-101 )
В основе биотрансформации токсичных веществ лежит несколько типов химических реакций, в результате которых происходит присоединение или же отщепление метальных (-СН 3), ацетильных (СН 3 СОО-), карбоксильных (-СООН), гидроксильных (-ОН) радикалов (групп), а также атомов серы и серосодержащих группировок. Немалое значение имеют процессы распада молекул ядов вплоть до необратимой трансформации их циклических радикалов. Но особую роль среди механизмов обезвреживания ядов играют реакции синтеза
, или конъюгации
, в результате которых образуются нетоксичные комплексы - конъюгаты. При этом биохимическими компонентами внутренней среды организма, вступающими в необратимое взаимодействие с ядами, являются: глюкуроновая кислота (С 5 Н 9 О 5 СООН), цистеин(
), глицин (NH 2 -CH 2 -CОOH),серная кислота и др. Молекулы ядов, содержащие несколько функциональных групп, могут трансформироваться посредством 2 и более метаболических реакций. Попутно отметим одно существенное обстоятельство: поскольку превращение и детоксикация ядовитых веществ за счет реакций конъюгации связаны с расходованием важных для жизнедеятельности веществ, то эти процессы могут вызвать дефицит последних в организме. Таким образом, появляется опасность другого рода - возможность развития вторичных болезненных состояний из-за нехватки необходимых метаболитов. Так, детоксикация многих чужеродных веществ находится в зависимости от запасов гликогена в печени, поскольку из него образуется глюкуроновая кислота. Поэтому при поступлении в организм больших доз веществ, обезвреживание которых осуществляется посредством образования эфиров глюкуроновой кислоты (например, бензольных производных), снижается содержание гликогена - основного легко мобилизуемого резерва углеводов. С другой стороны, есть вещества, которые под воздействием ферментов способны отщеплять молекулы глюкуроновой кислоты и тем самым способствовать обезвреживанию ядов. Одним из таких веществ оказался глицирризин, входящий в состав солодкового корня. Глицирризин содержит 2 молекулы глюкуроновой кислоты в связанном состоянии, которые освобождаются в организме, и это, по-видимому, определяет защитные свойства солодкового корня при многих отравлениях, известные издавна медицине Китая, Тибета, Японии. *
* ( Сало В. М. Растения и медицина. М.: Наука, 1968 )
Что касается выведения из организма токсичных веществ и продуктов их превращения, то в этом процессе определенную роль играют легкие, органы пищеварения, кожа, различные железы. Но наибольшее значение здесь имеют ночки. Вот почему при многих отравлениях с помощью специальных средств, усиливающих отделение мочи, добиваются быстрейшего удаления ядовитых соединений из организма. Вместе с тем приходится считаться и с повреждающим воздействием на почки некоторых выводимых с мочой ядов (например, ртути). Кроме того, в почках могут задерживаться продукты превращения токсичных веществ, как это имеет место при тяжелых отравлениях этиленгликолем. * При его окислении в организме образуется щавелевая кислота и в почечных канальцах выпадают кристаллы оксалата кальция, препятствующие мочеотделению. Вообще подобные явления наблюдаются тогда, когда концентрация выводимых через почки веществ высока.
* ( Этиленгликоль используется в качестве антифриза - вещества, понижающего температуру замерзания горючих жидкостей в двигателях внутреннего сгорания )
Чтобы понять биохимическую сущность процессов превращения в организме ядовитых веществ, рассмотрим несколько примеров, касающихся распространенных компонентов химического окружения современного человека.
Так, бензол , который, подобно другим ароматическим углеводородам, широко используется в качестве растворителя различных веществ и как промежуточный продукт при синтезе красителей, пластических масс, лекарств и других соединений, трансформируется в организме по 3 направлениям с образованием токсичных метаболитов (рис. 3). Последние выделяются через почки. Бензол может очень долго (по некоторым данным, до 10 лет) задерживаться в организме, в особенности в жировой ткани.
Определенный интерес представляет изучение процессов превращения в организме токсичных металлов , оказывающих все более широкое влияние на человека в связи с развитием науки и техники и освоением природных богатств. Прежде всего надо отметить, что в результате взаимодействия с окислительно-восстановительными буферными системами клетки, при котором осуществляется перенос электронов, валентность металлов меняется. При этом переход в состояние низшей валентности обычно связывается с уменьшением токсичности металлов. Например, ионы шестивалентного хрома переходят в организме в малотоксичную трехвалентную форму, а трехвалентный хром удается достаточно быстро удалить из организма с помощью некоторых веществ (пиросульфата натрия, виннокаменной кислоты и др.). Ряд металлов (ртуть, кадмий, медь, никель) активно связывается с биокомплексами, в первую очередь - с функциональными группировками ферментов (-SH, -NH 2 , -СООН и др.), что подчас определяет избирательность их биологического действия.
В числе ядохимикатов - веществ, предназначенных для уничтожения вредных живых существ и растений, имеются представители различных классов химических соединений, в той или иной мере токсичных для человека: хлорорганических, фосфорорганических, металлоорганических, нитрофенольных, цианистых и др. Согласно имеющимся данным, * около 10% всех смертельных отравлений в настоящее время вызывается ядохимикатами. Наиболее значимыми из них, как известно, являются ФОС. Гидролизуясь, они, как правило, утрачивают токсичность. В противоположность гидролизу окисление ФОС почти всегда сопровождается усилением их токсичности. Это можно видеть, если сопоставить биотрансформацию 2 инсектицидов - диизопропилфторфосфата, который теряет токсические свойства, отщепляя при гидролизе атом фтора, и тиофоса (производное тиофосфорной кислоты), который окисляется в значительно более токсичный фосфакол (производное ортофосфорной кислоты).
* ( Буслович С. Ю., Захаров Г. Г. Клиника и лечение острых отравлений ядохимикатами (пестицидами). Минск: Беларусь, 1972 )
Среди широко используемых лекарственных веществ снотворные препараты являются наиболее частыми источниками отравлений. Процессы их превращений в организме изучены достаточно хорошо. В частности, показано, что биотрансформация одного из распространенных производных барбитуровой кислоты - люминала (рис. 4) - протекает медленно, и это лежит в основе его достаточно длительного снотворного действия, так как оно зависит от количества неизмененных молекул люминала, контактирующих с нервными клетками. Распад барбитурового кольца приводит к прекращению действия люминала (как, впрочем, и других барбитуратов), который в лечебных дозах вызывает сон длительностью до 6 ч. В этой связи небезынтересна судьба в организме другого представителя барбитуратов - гексобарбитала. Его снотворное действие намного короче даже при применении значительно больших, чем люминала, доз. Полагают, что это зависит от большей скорости и от большего числа путей инактивации гексобарбитала в организме (образование спиртов, кетонов, деметилированных и других производных). С другой стороны, те барбитураты, которые сохраняются в организме почти в неизмененном виде, как например барбитал, оказывают более длительное снотворное действие, чем люминал. Из этого следует, что вещества, которые в неизмененном виде выводятся с мочой, могут вызвать интоксикацию, если почки не справляются с их удалением из организма.
Важно также отметить, что для понимания непредвиденного токсического эффекта при одновременном применении нескольких лекарств должное значение надо придавать ферментам, влияющим на активность комбинирующихся веществ. Так, например, лекарственный препарат физостигмин при совместном применении с новокаином делает последний весьма токсичным веществом, так как блокирует фермент (эстеразу), гидролизирующий новокаин в организме. Подобным же образом проявляет себя и эфедрин, связывая оксидазу, инактивирующую адреналин и тем самым удлиняя и усиливая действие последнего.
Большую роль в биотрансформации лекарств играют процессы индукции (активации) и торможения активности микросомалыных ферментов различными чужеродными веществами. Так, этиловый алкоголь, некоторые инсектициды, никотин ускоряют инактивацию многих лекарственных препаратов. Поэтому фармакологи обращают внимание на нежелательные последствия контакта с названными веществами на фоне лекарственной терапии, при котором лечебный эффект ряда лекарств снижается. B то же время надо учитывать, что если контакт с индуктором микросомальных ферментов внезапно прекращается, то это может привести к токсическому действию лекарств и потребует уменьшения их доз.
Надо также иметь в виду, что, по данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), у 2,5% населения значительно повышен риск проявления токсичности лекарств, так как генетически обусловленный период их полураспада в плазме крови у данной группы людей в 3 раза больше среднего. При этом около трети всех описанных у человека ферментов во многих этнических группах представлены различными по своей активности вариантами. Отсюда - индивидуальные различия в реакциях па тот или иной фармакологический агент, зависящие от взаимодействия многих генетических факторов. Так, установлено, что примерно у одного на 1-2 тыс. человек резко снижена активность сывороточной холинэстеразы, которая гидролизует дитилин - средство, применяемое для расслабления скелетной мускулатуры на несколько минут при некоторых хирургических вмешательствах. У таких людей действие дитилина резко удлиняется (до 2 ч и более) и может стать источником тяжелого состояния.
Среди людей, живущих в странах Средиземноморья, в Африке и Юго-Восточной Азии, имеется генетически обусловленная недостаточность активности фермента глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназы эритроцитов (снижение до 20% от нормы). Эта особенность делает эритроциты малоустойчивыми к ряду медикаментов: сульфаниламидам, некоторым антибиотикам, фенацетину. Вследствие распада эритроцитов у таких лиц на фоне лекарственного лечения возникают гемолитическая анемия и желтуха. Совершенно очевидно, что профилактика этих осложнений должна заключаться в предварительном определении активности соответствующих ферментов у больных.
Хотя приведенный материал лишь в общих чертах дает представление о проблеме биотрансформации токсичных веществ, он показывает, что организм человека обладает многими защитными биохимическими механизмами, которые в определенной степени предохраняют его от нежелательного воздействия этих веществ, по крайней мере - от небольших их доз. Функционирование такой сложной барьерной системы обеспечивается многочисленными ферментными cруктурами, активное влияние на которые дает возможность изменять течение процессов превращения и обезвреживания ядов. Но это уже - одна из следующих наших тем. При дальнейшем изложении мы будем еще возвращаться к рассмотрению отдельных аспектов превращения в организме некоторых токсичных веществ в той мере, в какой это необходимо для понимания молекулярных механизмов их биологического действия.
