Химические загрязнения и отравления ксенобиотиками

Содержание параграфа:
1. Понятие об активации и инактивации веществ.
2. Метаболизм и инактивация ксенобиотиков:
три фазы обмена ксенобиотиков, основные ферменты обмена ксенобиотиков.
3. Тканевая специфика обмена ксенобиотиков,
достоинства и недостатки 1-й и 2-й фаз.
4. Основные виды коньюгации.

1. Понятие об активации и инактивации веществ.

В организме вещества могут вступать в химические реакции, в результате которых превращаются в более или менее реакционноспособные вещества.
Увеличение реакционной способности веществ называется активацией веществ,
а снижение реакционной способности веществ называется инактивацией веществ.
Частные случае активации и инактивации:
ТОКСИФИКАЦИЯ – это увеличение токсичности токсичного вещества (токсификанта, яда), а детоксификация – это снижение токсичности вещества, его обезвреживание.

Примеры активированных веществ (активных форм веществ):
1) ацилКоА (активная форма жирной кислоты – п.44),
2) аминоацил-тРНК (активная форма аминокислоты – п.82),
3) фосфаты моносахаридов (глюкозо-6-фосфат, фруктозо-1-фосфат – п.32, 31)
4) и УДФ-моносахарид (активные формы моносахаридов),
5) ФАФС (активная форма сульфата – п.69.1),
6) SAM (активная форма метионина – п.68.2),
7) ацетилКоА (активная форма ацетата – п.20),
8) кальциТРИол (активная форма витамина Д3 – п.114, 19) и т.д.
Ферменты, образующие эти формы, названы в отмеченных параграфах.
От активности ферментов детоксификации зависит, выживет или не выживет человек после попадания яда в организм.

Токсификация обычно является редким результатом работы ферментов так называемой первой фазы метаболизма ксенобиотиков (цитохрома Р 450),
а вступление токсичного продукта 1-й фазы в реакции второй фазы приводит к его детоксификации.
Примеры токсификации – превращение в организме
1) хлороформа в фосген,
2) проканцерогенов в канцерогены.

Лекарства.
Лекарства могут превращаться в организме в менее активные вещества – это называется ИНАКТИВАЦИЕЙ ЛЕКАРСТВА.
Некоторые лекарства становятся лекарствами (то есть активными веществами) только в организме, образуясь из неактивных веществ под действием ферментов. – В этом случае исходное неактивное вещество называют пролекарством.
Пример активации пролекарства:
превращение витамина Д3 в свою активную форму – гормон кальцитриол,
который и является настоящим лекарством при рахите и остеопорозе – п.114.

2. Метаболизм и инактивация ксенобиотиков:
три фазы, основные ферменты.
Определение.
КСЕНОБИОТИКИ – это вещества, которые:
1) не образуются в организме (то есть экзогенные) и
2) не нужны организму для его жизнедеятельности.
Экзогенные вещества, которые нужны организму (витамины и незаменимые жирные кислоты и аминокислоты), ксенобиотиками не считаются.
Эндогенные вещества не являются ксенобиотиками по определению.
Но при этом среди эндогенных веществ есть токсичные – билирубин (п.118), аммиак (п.66).
Ксенобиотики не являются синонимом токсинов. Могут быть нетоксичными, но выводить их из организма нужно всё равно.

1) многие ЛЕКАРСТВА (кроме витаминов и других экзогенных незаменимых веществ – п.9),
2) многие пищевые добавки (ароматизаторы, вкусовые добавки, красители, консерванты, разрыхлители и т.д.),
3) многие вещества косметики (консерванты и т.д.),
4) средства бытовой химии,
5) примеси в воде (например, фенолы и другая органика),
6) удобрения, инсектициды и т.д.,
7) отходы промышленных предприятий и предприятий сельского хозяйства, лабораторий.

Часть ксенобиотиков образуется в природе (алкалоиды растений и др.), но
многие ксенобиотики являются продуктами хозяйственной деятельности людей (пестициды и др.).
Ксенобиотики и токсины – это не одно и то же. –
Есть нетоксичные ксенобиотики
и есть токсичные не-ксенобиотики (например, аммиак, билирубин).

Но есть и токсичные ксенобиотики, их попадание в организм может приводить:
1) к отравлениям,
2) к развитию заболеваний,
3) к наследственным заболеваниям.

Некоторые ксенобиотики являются МУТАГЕНАМИ (п.79),
то есть способны приводить к мутациям,
которые могут привести:
1) к онкологическим заболеваниям (при повреждении ими ДНК соматических клеток)
2) и к наследственным заболеваниям (при повреждении ДНК половых клеток).

Выражены мутагенные свойства у ГИДРОФОБНЫХ ксенобиотиков
(в том числе у ароматических – у фенолов и других),
т.к. гидрофобные вещества способны проходить через мембраны в ядро и повреждать ДНК,
особенно если в молекулах ксенобиотиков есть атомы сильных окислителей).

В любом случае попавшие в организм ксенобиотики нужно обезвреживать и выводить из организма.

Обезвреживание многих ксенобиотиков связано с их превращением в ГИДРОФИЛЬНЫЕ вещества, потому что гидрофильные вещества:
1) обычно не способны проходить через мембраны в клетки и повреждать их
(если в мембранах нет специальных белков для транспорта этих веществ),
2) не способны проходить через гематоэнцефалический барьер в головной мозг,
3) могут выводиться почками с мочой.

В метаболизме ксенобиотиков различают три фазы:

ТРЕТЬЯ ФАЗА метаболизма ксенобиотиков – это само выведение ксенобиотика.

Не очень крупные гидрофильные ксенобиотики могут выводиться почками с мочой (могут фильтроваться клубочками).
Остальные ксенобиотики (крупные и гидрофобные) могут выводиться с током желчи в кишечник (после поступления из крови в печень).

Поэтому почки и печень повреждаются ксенобиотиками в первую очередь.
Но пока ксенобиотики не оказались в печени, они могут повреждать другие органы.

ВТОРАЯ ФАЗА метаболизма ксенобиотиков –
это превращение ксенобиотиков в ГИДРОФИЛЬНЫЕ вещества
за счет ПРИСОЕДИНЕНИЯ крупных гидрофильных веществ,
которое называется КОНЬЮГАЦИЕЙ.

Коньюгация происходит при условии, что
в молекуле исходного вещества есть функциональные группы,
которые могут вступать в реакции коньюгации –
ОН, -SH, -NH2, -СООН.

Это условие – недостаток 2-й фазы, так как:
если таких групп в молекуле исходного вещества нет, то
вещество должно вступить в реакции,
которые приведут к образованию функциональных групп
и которые называются ПЕРВОЙ ФАЗОЙ метаболизма ксенобиотиков
или МОДИФИКАЦИЕЙ.

Некоторые (обычно некрупные) вещества становятся достаточно гидрофильными
уже после образования функциональных групп при модификации (1-й фазе),
и поэтому могут выводиться почками с мочой, не вступая во 2-ю фазу.

Реакции коньюгации (2-й фазы) катализируются ферментами класса ТРАНСФЕРАЗ,
а реакции модификации (1-й фазы) катализируются ферментами системы ЦИТОХРОМА Р 450.

3. Тканевая специфика метаболизма ксенобиотиков,
достоинства и недостатки 1-й и 2-й фаз.

Иногда в порядке исключения вещество, вступившие в реакции 1-й фазы, становится еще более токсичным, чем до реакции (см. выше) –
и это является вторым недостатком 1-й фазы (токсификация).
Но если ставшее токсичным вещество вступит в реакции второй фазы,
то может превратиться в нетоксичное вещество.

Достоинства второй фазы –
1) работает в большинстве клеток,
2) обезвреживает вещества, в том числе токсичные продукты 1-й фазы.

Недостаток 2-й фазы –
не может обезвреживать вещества, у которых нет функциональных групп,
что становится проблемой, если вещество не прошло через печень и легкие:
при поступлении веществ в организм, минуя лёгкие или печень, они не могут обезвреживаться.

4. Основные виды коньюгации.

Основные примеры групп, которые присоединяются при коньюгации:
1) глутатион,
2) глюкуронил (остаток глюкуроновой кислоты),
3) сульфат,
4) ацетил,
5) метил,
6) глицин.

Источниками глюкуронила, сульфата, ацетила и метила являются вещества, которые называются их активными формами:
1) УДФ-глюкуронил (соединение глюкуронила с УДФ),
2) ФАФС,
3) ацетилКоА,
4) SAM.

Глюкуронат образуется из глюкозы (при её окислении),
ФАФС и SAM образуются из серосодержащих аминокислот цистеина и метионина
(это одна из причин, по которым в пище должны быть белки в качестве источника этих аминокислот),
образование ацетилКоА и SAM требует присутствия ряда витаминов –
В1, В2, РР, пантотената, В12 и фолата.

Чтобы организм мог обезвреживать ксенобиотики и не повреждаться ими,
в организме должны идти названные процессы
и в него должны поступать названные витамины и аминокислоты.

Чтобы синтезировались ферменты, обезвреживающие ксенобиотики,
в пище должно быть достаточное количество полноценных белков
(то есть такие продукты, как творог, рыба, мясо и т.д.).
Остальное зависит от генов человека –
у некоторых людей гены позволяют получить активные ферменты,
которые быстро обезвреживают ксенобиотики
и минимизируют риск повреждений ксенобиотиками.
А у некоторых людей гены не позволяют получить активные ферменты,
поэтому организмы таких людей больше повреждаются ксенобиотиками.

Коньюгации подвергаются не только ксенобиотики, но и эндогенные вещества, например свободный билирубин, стероидные гормоны.

С развитием индустриального общества произошли перемены в формировании биосферы. Множество чужеродных веществ, являющихся порождением деятельности человечества, попало в окружающую среду. В итоге они влияют на жизнедеятельность всех живых организмов, в том числе и нашу.

Что такое ксенобиотики?

Ксенобиотики – это синтетические вещества, которые отрицательно действуют на любой организм. К этой группе относятся отходы промышленной деятельности, средства бытового назначения (порошки, средства для мытья посуды), строительные материалы и т. д.

Большое количество ксенобиотиков – это вещества, ускоряющие появление урожая. Очень важно для сельского хозяйства повысить устойчивость культуры к различным вредителям, а также придать ей хороший внешний вид. Чтобы достичь такого эффекта, используют пестициды, которые и относятся к чужеродным для организма веществам.

Строительные материалы, клей, лаки, хозтовары, пищевые добавки – все это ксенобиотики. Относятся к этой группе, как ни странно, и некоторые биологические организмы, например, вирусы, бактерии, патогенные грибы, гельминты.

Как ксенобиотики действуют на организм?

Вещества, чужеродные для всего живого, пагубно влияют на многие метаболические процессы. К примеру, тяжелые металлы могут останавливать работу мембранных каналов, разрушать функционально важные белки, дестабилизировать плазмалемму и клеточную стенку, вызывать аллергические реакции.

Любой организм в той или иной степени приспособлен к выведению токсических ядов. Однако большие концентрации вещества невозможно удалить стопроцентно. Ионы металлов, токсические органические и неорганические вещества в итоге накапливаются в организме и через какой-то промежуток времени (зачастую через несколько лет) приводят к патологиям, заболеваниям, аллергии.

Ксенобиотики – это яды. Они могут проникать в пищеварительную систему, дыхательные пути и даже сквозь неповрежденную кожу. Пути попадания зависят от агрегатного состояния, строения вещества, а также условий среды.

Через носовую полость с воздухом или пылью в организм попадают газообразные углеводороды, этиловый и метиловый спирты, ацетальдегид, хлороводород, эфиры, ацетон. По пищеварительной системе проникают фенолы, цианиды, тяжелые металлы (свинец, хром, железо, кобальт, медь, ртуть, таллий, сурьма). Стоит заметить, что такие микроэлементы, как железо или кобальт, необходимы организму, однако их содержание не должно превышать тысячной доли процента. В повышенных дозах они также приводят к негативному эффекту.

Классификация ксенобиотиков

Ксенобиотики – это не только химические вещества органического и неорганического происхождения. К этой группе относятся и биологические факторы, среди которых вирусы, бактерии, болезнетворные протисты и грибы, гельминты. Как ни странно, но такие физические явления, как шум, вибрация, радиация, излучение, тоже относятся к ксенобиотикам.

По химическому составу все яды делятся на:

Органические (фенолы, спирты, углеводороды, альдегиды и кетоны, галогенпроизводные, эфиры и т. д.).
Элементоорганические (фосфорорганические, ртутьорганические и другие).
Неорганика (металлы и их оксиды, кислоты, основания).

По происхождению химические ксенобиотики делятся на следующие группы:

Промышленные.
Бытовые.
Сельскохозяйственные.
Отравляющие вещества.

Почему ксенобиотики влияют на здоровье?

Появление чужеродных веществ в организме может серьезно сказаться на его работоспособности. Повышенная концентрация ксенобиотиков ведет к появлению патологий, изменениям на уровне ДНК.

Иммунитет – один из главных защитных барьеров. Влияние ксенобиотиков может распространиться и на иммунную систему, мешая нормальной работе лимфоцитов. В итоге эти клетки функционируют неправильно, что приводит к ослаблению защиты организма и появлению аллергии.

Геном клетки чувствителен к воздействию любого мутагена. Ксенобиотики, проникая в клетку, могут нарушать нормальную структуру ДНК и РНК, что приводит к появлению мутаций. Если число таких событий велико, появляется риск развития онкологии.

Некоторые яды действуют избирательно на орган-мишень. Так, выделяют нейротропные ксенобиотики (ртуть, свинец, марганец, сероуглерод), гематотропные (бензол, мышьяк, фенилгидразин), гепатотропные (хлорированные углеводороды), нефротропные (соединения кадмия и фтора, этиленгликоль).

Ксенобиотики и человек

Хозяйственная и промышленная деятельность пагубно сказывается на здоровье человека из-за большого количества отходов, химических веществ, фармацевтических препаратов. Ксенобиотики сегодня встречаются практически везде, а значит, вероятность их попадания в организм всегда высокая.

Однако самые мощные ксенобиотики, с которыми встречается повсеместно человек - это лекарства. Фармакология как наука изучает влияние препаратов на живой организм. По данным специалистов, ксенобиотики такого происхождения являются причиной 40 % гепатитов, и это не случайно: основная функция печени заключается в обезвреживании ядов. Поэтому этот орган больше всех страдает от больших доз препаратов.

Профилактика отравлений

Ксенобиотики – это чуждые организму вещества. Человеческое тело развило в себе множество альтернативных путей для выведения этих токсинов. Например, яды могут быть нейтрализованы в печени и выведены в окружающую среду через дыхательную, выделительную системы, сальные, потовые и даже молочные железы.

Всегда стоит знать меру лекарственным препаратам. Конечно, для эффективного лечения часто это вынужденная необходимость, однако следите, чтобы это не переросло в систематическое ненужное потребление фармацевтики.

Избегайте работы с опасными реагентами, аллергенами, различными синтетическими веществами. Минимизируйте влияние бытовой химии на ваше здоровье.

Заключение

Поэтому помните о минимальных мерах профилактики. Возможно, вы не заметите негативного эффекта сразу, однако через несколько лет ксенобиотики могут привести к тяжелым последствиям. Не стоит забывать об этом.

Ксенобиотики как чужеродные соединения, их главные источники и характер негативного действия на организм человека. Классификация пищевых добавок в системе Codex Alimentarius. Действие табака на человека. Принципы и системы защиты от ксенобиотиков.

Рубрика	Безопасность жизнедеятельности и охрана труда
Вид	доклад
Язык	русский
Дата добавления	22.10.2013
Размер файла	178,4 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Химические загрязнения и отравления

1. Что такое ксенобиотики

Человек живёт в окружении разнообразных химических веществ, многие из которых относят к группе ксенобиотиков - чужеродных соединений. Чужеродное соединение - это вещество, которое организм не может использовать ни для производства энергии, ни для построения каких-либо своих частей. Чужеродные химические вещества, являющиеся ядовитыми или отравляющими, имеют различное происхождение. Многие из них - природные, но более 7 млн. веществ созданы человеком искусственным путём.

Отравляют планету многие вещества - и органические, и неорганические. 12 металлов - бериллий (Be), алюминий (Al), хром (Cr), селен (Se), серебро (Ag), кадмий (Cd), олово (Sn), сурьма (Sb), барий (Ba), ртуть (Hg), таллий (Tl), свинец (Pb) - токсичны во всех своих соединениях. Особую угрозу жизни и здоровью человека представляют три металла - свинец, кадмий, ртуть. Когда в рекламе водоочистителей сообщают об эффективном удалении из воды тяжёлых металлов, имеют в виду именно их. К перечню этих неорганических веществ следует добавить многие тысячи органических, преимущественно синтетического происхождения. Подсчитано, что количества находящихся в атмосфере, почве, воде ядовитых хлорорганических соединений достаточно, чтобы уничтожить все аэробные (потребляющие кислород) организмы, малую долю которых и по численности, и по массе составляет человечество.

Каждое из новых химических веществ может стать причиной отравления или химической болезни. Токсины, попадающие в организм человека с водой, воздухом, пищей, могут вызвать химическую травму, которая всегда сопровождается поражением психики: так реагируют на вредные вещества нервные клетки - наиболее уязвимые в организме. Токсины могут вызвать и более серьёзные последствия - смертельные отравления, а в ряде случаев их действие проявляется через годы в виде тех или иных заболеваний и даже влияет на здоровье потомства.

Причиной химического отравления могут стать многие вещества, с которыми мы сталкиваемся в быту (рис. 1), к примеру, лекарства, если превышать назначенную врачом дозировку, использовать препараты с истёкшим сроком годности. Другой источник наших тревог - товары бытовой химии: краски и лаки, клей, стиральные порошки, отбеливатели, пятновыводители, средства для борьбы с насекомыми. В нашей стране они являются виновниками более миллиона случаев отравления в год. До 50 тыс. человек при этом не удаётся спасти, и тенденция к росту этих показателей сохраняется не только в России, но и во всём мире.

Практически во всех продуктах питания есть пищевые добавки. Они предохраняют продукты от преждевременной порчи, придают им аромат, нужную окраску. Некоторые добавки готовят из натурального сырья, другие - из синтетических веществ. Каждому человеку следует знать, что многие пищевые добавки не столь безобидны, как хотелось бы

2. Классификация пищевых добавок в системе Codex Alimentarius

Красители. Усиливают или восстанавливают цвет продукта

Консерванты. Повышают срок хранения продуктов, защищая их от микробов, грибков, бактериофагов, химические стерилизующие добавки при созревании вин, дезинфектанты

Антиокислители. Защищают от окисления, например, от прогоркания жиров и изменения цвета

Стабилизаторы. Сохраняют заданную консистенцию. Загустители. Повышают вязкость

Эмульгаторы. Создают однородную смесь несмешиваемых фаз, например, воды и масла

Усилители вкуса и аромата

Пеногасители. Предупреждают или снижают образование пены.

Глазирователи, подсластители, разрыхлители, регуляторы кислотности и другие неклассифицированные добавки входят во все вышеуказанные группы, а также в новую группу Е1000

Что такое ксенобиотики?

Ксенобиотики – это синтетические вещества, которые отрицательно действуют на любой организм. К этой группе относятся отходы промышленной деятельности, средства бытового назначения (порошки, средства для мытья посуды), строительные материалы и т.д.

Строительные материалы, клей, лаки, хозтовары, пищевые добавки – все это ксенобиотики. Относятся к этой группе, как ни странно, и некоторые биологические организмы, например, вирусы, бактерии, патогенные грибы, гельминты.

Как ксенобиотики действуют на организм?

Вещества, чужеродные для всего живого, пагубно влияют на многие метаболические процессы. К примеру, тяжелые металлы могут останавливать работу мембранных каналов, разрушать функционально важные белки, дестабилизировать плазмалемму и клеточную стенку, вызывать аллергические реакции.

Ксенобиотики – это яды. Они могут проникать в пищеварительную систему, дыхательные пути и даже сквозь неповрежденную кожу. Пути попадания зависят от агрегатного состояния, строения вещества, а также условий среды.

Ксенобиотики – это не только химические вещества органического и неорганического происхождения.

К этой группе относятся и биологические факторы, среди которых вирусы, бактерии, болезнетворные протисты и грибы, гельминты. Как ни странно, но такие физические явления, как шум, вибрация, радиация, излучение, тоже относятся к ксенобиотикам.

По химическому составу все яды делятся на:

Органические (фенолы, спирты, углеводороды, альдегиды и кетоны, галогенпроизводные, эфиры и т. д.).
Элементоорганические (фосфорорганические, ртутьорганические и другие).
Неорганика (металлы и их оксиды, кислоты, основания).

По происхождению химические ксенобиотики делятся на следующие группы:

Промышленные.
Бытовые.
Сельскохозяйственные.
Отравляющие вещества.

Иммунитет – один из главных защитных барьеров. Влияние ксенобиотиков может распространиться и на иммунную систему, мешая нормальной работе лимфоцитов. В итоге эти клетки функционируют неправильно, что приводит к ослаблению защиты организма и появлению аллергии.

Ксенобиотики и человек

Хозяйственная и промышленная деятельность пагубно сказывается на здоровье человека из-за большого количества отходов, химических веществ, фармацевтических препаратов. Ксенобиотики сегодня встречаются практически везде, а значит, вероятность их попадания в организм всегда высокая.

Однако самые мощные ксенобиотики, с которыми встречается повсеместно человек — это лекарства. Фармакология как наука изучает влияние препаратов на живой организм. По данным специалистов, ксенобиотики такого происхождения являются причиной 40 % гепатитов, и это не случайно: основная функция печени заключается в обезвреживании ядов. Поэтому этот орган больше всех страдает от больших доз препаратов.

Ксенобиотики – это чуждые организму вещества. Человеческое тело развило в себе множество альтернативных путей для выведения этих токсинов. Например, яды могут быть нейтрализованы в печени и выведены в окружающую среду через дыхательную, выделительную системы, сальные, потовые и даже молочные железы.

Всегда обращайте внимание на срок годности, т. к. по его истечении в продукте образуются яды. Всегда стоит знать меру лекарственным препаратам. Конечно, для эффективного лечения часто это вынужденная необходимость, однако следите, чтобы это не переросло в систематическое ненужное потребление фармацевтики.

Не всегда можно наблюдать пагубное действие ксенобиотиков. Порой они накапливаются в больших количествах, превращаясь в мину замедленного действия. Чужие организму вещества вредят здоровью, что приводит к развитию заболеваний. Поэтому помните о минимальных мерах профилактики. Возможно, вы не заметите негативного эффекта сразу, однако через несколько лет ксенобиотики могут привести к тяжелым последствиям. Не стоит забывать об этом.

Химические загрязнения и отравления ксенобиотиками

Что такое ксенобиотики?

Как ксенобиотики действуют на организм?

Классификация ксенобиотиков

Почему ксенобиотики влияют на здоровье?

Ксенобиотики и человек

Профилактика отравлений

Заключение

Что такое ксенобиотики?

Как ксенобиотики действуют на организм?

Ксенобиотики и человек

Читайте также: