Лекция Человек и биосфера
|
|
Скачать 0.9 Mb.
|
|
Лекция 5. Понятие о ксенобиотиках и их роли в экологии человека Лекция 6. Поступление ксенобиотиков в организм, их распределение и выведение |
|
^
Целесообразность организма – появление ксенобиотиков – экологическая токсикология – свободные радикалы Человеческий организм имеет сложные системы обмена веществ и детоксикации опасных для него соединений. Эти системы прошли длительную эволюцию под воздействием природных токсических компонентов пищи, воды, воздуха и различных биологических ядов. В XX в. (особенно в последние десятилетия) человеческий организм стал подвергаться воздействию разнообразных синтезированных, т.е. ранее не встречавшихся веществ. Поскольку эти вещества чужды организму, их стали называть "ксенобиотиками" (от греч. xenos – чужой, чужеродный). Поступление их в окружающую человека среду с каждым годом возрастает. К их числу относятся отходы производства (алифатические углеводороды, высокомолекулярные соединения и др.), боевые отравляющие вещества, пестициды, нитриты, нитраты, нитрозоамины, алкоголи, дубильные вещества, многие лекарственные препараты, косметические средства и др. Современные экологические условия характеризуются также накоплением в воде, воздухе, почве и живых организмах (средах жизни) присущих организму веществ, но в концентрациях, намного превышающих привычные для организма (например, тяжелых металов). К группе ксенобиотиков их не относят, однако значительные концентрации их в организме также оказывают токсический эффект. При этом если раньше контакт с такими веществами был характерен для ограниченного контингента людей, связанных с определенным видом производственной деятельности, то теперь все большие массы населения контактируют с ними (даже дети) за счет их переноса. Кроме того, токсическое действие веществ не только проявляется в острых отравлениях ими, но и может снижать иммунологическую реактивность организма, становиться причиной повышенной заболеваемости людей, разнообразных аллергических состояний, иметь неблагоприятные отдаленные последствия в виде генетических, тератогенных, канцерогенных эффектов. Это привело к выделению специальной отрасли знания, именуемой экологической токсикологией, которая в отличие от традиционной медицинской токсикологии подходит к проблеме с более широких общебиологических позиций:
Одним из важных адаптационных механизмов является также активация антирадикальной и антиперекисной защиты организма. В процессе биотрансформации ксенобиотиков образуются супероксидные анионы, перекись водорода, органические перекиси и т.д., которые обусловливают побочное действие ксенобиотиков (от нарушения проницаемости мембран до гибели клеток). Устранение этих эффектов производится системой антиоксидантов. Ведущую роль в ней играет фермент супероксиддисмутаза, превращающая супероксидные анионы в перекись водорода и триплетный кислород и, таким образом, в 10 раз снижающая их токсичность. Токсические эффекты образовавшейся перекиси водорода предупреждаются ферментными системами каталазы и глютатионпероксидазы, разлагающими ее или использующими для окисления глютатиона и других эндогенных субстратов. Имеются и неферментативные антиоксидантные системы. Это липидорастворимые соединения: витамины А, Е, С, Р, аминокислоты (цистеин, метионин, аргинин, гистидин), мочевина, холин, восстановленный глютатион. Таким образом, детоксикация ксенобиотиков как адаптационный механизм обеспечивается 4 основными взаимосвязанными звеньями: – микросомальными монооксигеназами; – конъюгирующими соединениями и ферментами реакций конъюгации; – макроэргическими соединениями (донаторами энергии для синтеза ферментов и конъюгатов); – ферментными и неферментными механизмами антирадикальной и антиперекисной защиты. Реакции детоксикации ксенобиотиков являются типичными компенсаторно-приспособительными реакциями, обеспечивающими поддержание гомеостаза на молекулярном уровне. ^ Причины поступления и накопления ксенобиотиков в организме – физиологическая основа метаболизма ксенобиотиков – пути поступления ксенобиотиков – распределение ксенобиотиков в организме Целесообразность строения и функций человеческого организма (как и других живых организмов) проявляется, в частности, в избирательном характере поглощения веществ и выведения продуктов метаболизма. Поэтому существенное значение имеют ответы на вопросы, почему в современных экологических условиях стало возможным поступление в организм такого большого количества веществ, чуждых для него, причиняющих ему вред, как осуществляется адаптация организма по отношению к ним. Ответы эти не однозначны:
Поступление ксенобиотиков в организм, следовательно, обусловлено, с одной стороны, их собственными свойствами (способностью образовывать прочные связи с мембраной, характером этих связей, обусловливающих длительность удерживания на белково-липидном комплексе, способностью конкурировать с обычными метаболитами), с другой – свойствами самого организма. При этом определяющими свойствами организма являются:
Пути поступления ксенобиотиков в организм могут быть различными: через легкие, пищеварительный тракт, кожу. Самый простой путь проникновения – через дыхательные пути, так как поверхность мембран очень велика. Всасывание многих веществ происходит через слизистую оболочку полости рта путем простой диффузии и оттуда (минуя печеночный барьер) – в кровеносную систему. Многие чужеродные соединения (неионизированные) легко всасываются таким образом из желудка. Тот же механизм (степень ионизации вещества и его растворимость в липидах) обусловливает всасывание через кишечный эпителий. После всасывания из желудочно-кишечного тракта, через кожу или легкие чужеродные соединения и их метаболиты могут проходить через барьерные ткани, например, гематоэнцефалический барьер и плаценту. Гематоэнцефалический барьер на уровнях "кровь – мозг" и "кровь – спиномозговая жидкость" – это типичные липопротеиновые мембраны, и чужеродные молекулы преодолевают их также путем простой диффузии, со скоростью, пропорциональной растворимости в липидах. Плацента состоит из активно метаболизирующей ткани, образует сложный барьер между кровообращением матери и плода. Проходя через него, сложные соединения могут еще и превращаться в различные метаболиты или накапливаться. Распределение ксенобиотиков в организме определяется их свойствами и особенностями тканей. Многие ксенобиотики жирорастворимы (особенно пестициды), поэтому могут накапливаться в жировых депо. Другие (соли тяжелых металлов, тетрациклиновые антибиотики) – остеотропны, поэтому накапливаются в костях. Чужеродные соединения могут также связываться с белками (и в таком состоянии не могут выводиться через мембраны) и нуклеиновыми кислотами (некоторые антибиотики, афлатоксины), приводя к мутациям. Многие ксенобиотики под действием обычных детоксицирующих ферментов превращаются, напротив, в метаболиты, более токсичные и даже обладающие канцерогенным действием (Д. В. Парк, 1973). Многие ксенобиотики могут вызывать иммунологическую сенсибилизацию организма и делать его более чувствительным к другим веществам. При поступлении небольших количеств ксенобиотиков в организм их детоксикация осуществляется обычными путями – с помощью ферментативных и неферментативных превращений. Ведущую роль в ферментативных превращениях играют две фазы детоксикации (см. "Метаболизм ксенобиотипов в организме человека я животных" / Под ред. Г.А. Степанского. М., 1981): – гидроксилирование, окисление или восстановление (фермен ты локализуются в гладкой эндоплазматической сети (микросомах) печени); – конъюгирование (ферменты локализуются в шероховатой эндоплазматической сети). Детоксикация имеет место и в нормальных условиях, но играет подчиненную роль. В случае проникновения в организм большого количества ксенобиотиков этих детоксикационных процессов оказывается недостаточно. Системы детоксикации в таком случае должны в короткие сроки перестроиться и должны включиться компенсационные механизмы. Особое значение приобретает при этом не только активация энергетических систем, но и усиленная экспрессия генов в сторону избирательного синтеза тех изоформ ферментов, которые соответствуют структуре ксенобиотиков. Большое значение имеет и осуществление принципа дублирования функций. Он проявляется разными способами: 1) в способности эндогенных конъюгирующих веществ взаимно заменять друг друга. В частности, такие вещества, как фенол и ацетон, метаболиты нафталина, могут вступать в реакции конъюгации с глюкуронидами, сульфитами, глютатионом, а толуол и ксилол, помимо перечисленных агентов, еще и с глицином. Реакции конъюгации обычно локализуются на эндоплазматической сети, а также в гиалоплазме, митохондриях и лизосомах, т.е. внутриклеточное распределение этой функции при необходимости может меняться и расширяться. Практически реакции конъюгации "перекрывают" все внутриклеточные структуры и защищают их от проникновения ксенобиотиков. Так, конъюгация с лютатионом возможна и на эндоплазматической сети, и в гиалоплазме, а метилирование еще и в лизосомах (Д.С. Саркисов, Л.А. Тиунов, 1987); 2) при детоксикации водорастворимых ксенобиотиков, не вступающих в реакции конъюгации. Это достигается наличием нескольких путей биотрансформации. В нормальных условиях может использоваться основной путь, а в экстремальных – включаться дополнительные пути. |
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Похожие:
База данных защищена авторским правом ©MedZnate 2000-2016
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям