8085 0

Ксенобиотики загрязняют все среды природы — воздух, водоемы, почву и растительный мир. Промышленные отходы и другие загрязнители природной среды имеют способность быстро распространяться в воздухе и воде, включаясь в круговорот природы. Эти токсические соединения накапливаются в водоемах и почве, иногда в местах, значительно удаленных от источников заражения, чему способствуют ветер, дождь, снег, а также миграция загрязнителей водным путем (моря, реки, озера). Из почвы они попадают в растения и организм животных.

Центральное место в круговороте ксенобиотиков, происходящем в биосфере, занимает почва. Она находится в постоянном взаимодействии с другими экологическими системами, такими как атмосфера, гидросфера, растительный мир, и является важным звеном поступления различных компонентов, в том числе и ядовитых, в организм человека. Происходит это прежде всего через пищу. Все живые существа нуждаются в пище как в источнике энергии, строительных материалов и питательных веществ, обеспечивающих жизнедеятельность организма. Однако, если в ней содержаться не только полезные, по и вредные вещества, она становится опасной. Ксенобиотики являются причиной болезней и гибели растений и животных. Особую опасность приобретают ксенобиотики, стойкие к окружающей среде и способные в ней накапливаться.

Распространенность ксенобиотиков в окружающей среде зависит от климатических и метеорологических условий и характера водоемов. Так, повышенная влажность воздуха, направление ветра, осадки (дождь, снег) способствуют распространенности и выпадению ксенобиотиков. Пресные водоемы, моря и океаны отличаются по степени аккумуляции ксенобиотиков. Вид почвы, различные растения и их составные части различаются также по степени поглощения и удержания ксенобиотиков. Да и разные животные обладают различной чувствительностью к ксенобиотикам. Степень накопления ксенобиотиков в организме животных обусловлена стойкостью этих чужеродных веществ.

Так, канадские исследователи показали, что в воде озера Мичиган содержалось только 0,001 мг пестицида ДДТ в 1 л, в составе же мяса креветок содержалось уже 0,4 мг/л, в жире рыб — 3,5 мг/л, а в жире чаек, которые питались рыбой из этого озера, — 100 мг/л. Следовательно, в каждом последующем звене пищевой цепи происходит постепенное увеличение концентрации стойкого пестицида ДДТ, причем самое низкое содержание этого вещества отмечалось в воде озера. Поэтому неудивительно, что хлорорганические пестициды встречаются не только в жире морских рыб и сельскохозяйственных животных, но даже и у пингвинов, обитающих в Антарктиде.

Человек всегда должен помнить, что его деятельность в одной точке планеты может вызвать неожиданные последствия в другой ее точке. Например, буревестник вроде бы живет на необитаемых скалах в Атлантическом океане и питается исключительно рыбой. Однако он становится исчезающим видом из-за используемого на суше ДДТ, который накапливается в морских пищевых цепочках. Другим примером могут быть полярные льды, которые содержат значительное остаточное количество ДДТ, принесенного атмосферными осадками.

Свойства ксенобиотиков, поступающих из внешней среды в организм человека:

способность ксенобиотиков распространяться в окружающей нас среде далеко за пределы своего первоначального местонахождения (реки, ветры, дождь, снег и др.);
загрязнения окружающей среды весьма устойчивы;
несмотря на широкое различие в химической структуре, ксенобиотики обладают определенными общими физическими свойствами, которые увеличивают их потенциальную опасность для человека;
особенно опасны для здоровья человека сочетания различных ксенобиотиков;
ксенобиотикам свойственна малая интенсивность обмена и удаления, в результате чего они накапливаются в тканях растений и животных;
токсичность ксенобиотиков для высших млекопитающих обычно выше, чем для видов животных более низкого филогенетического порядка;
способность ксенобиотиков накапливаться в пищевых продуктах;
ксенобиотики снижают питательную ценность продуктов.

Всем ясно, что живые организмы нуждаются в пище. Добывание пищи, как растительного, так и животного происхождения, характеризуется как питание. Среди многочисленных условий внешней среды, постоянно воздействующих на организм человека и животных, фактору питания принадлежит наибольший удельный вес. Пища имеет одно принципиальное отличие от всех факторов внешней среды, так как элементы пищевых продуктов трансформируются в энергию физиологических функций и структурные компоненты человеческого тела. Академик И.П. Павлов писал: «Существеннейшей связью живого организма с окружающей средой является связь через известные химические вещества, которые должны поступать в состав данного организма, т. е. связь через пищу».

В ходе эволюции на Земле взаимоотношения сложились так, что одни организмы служили пищей для других и таким образом установились стабильные пищевые цепи. В результате человек стал главным конечным звеном многочисленных пищевых путей и может включаться в эти цепи питания практически на любом уровне. И это неудивительно, так как жизнь со своего возникновения сформировалась как цепной процесс. Процветание любого организма во многом определяется его положением в пищевой цепи, причем это обеспечивается эффективностью взаимодействий не только с предшествующими, но и последующими членами пищевой цепи. Другими словами, существенную роль играет не только источник питания и его эффективное поглощение, но и поедаемость данного члена экологической системы другим.

Пути миграции, т.е. пищевые пути, по которым движутся питательные вещества, многообразны, в том числе короткие и длинные. Пример длинной пищевой цепи: водоемы — почва — растения — животные — продукты питания — человек. Пример короткой пищевой цепи: водоемы — гидробионты — рыба — человек.

Образовавшиеся в природе органические вещества мигрируют по пищевым цепям в различных экологических системах (атмосферный воздух, водоемы, почва) и поступают в организм человека в виде продуктов питания растительного и животного происхождения. Однако в пище есть не только наши друзья, но и враги, так как одновременно по пищевым цепям движутся и многочисленные непищевые, чужеродные вещества, порожденные химизацией промышленности и сельского хозяйства и являющиеся токсичными для человека и других живых существ. Поэтому не случайно многие ученые говорят о ядах в нашей пище. В последнее время многие ученые также говорят об охране внутренней среды организма человека.

Академик Покровский говорит: «Mы глубоко убеждены, что важным интегральным критерием мер защиты пищи, направленных на предупреждение болезней, должны быть показатели химической чистоты внутренней среды организма человека, со свободы от чужеродных, особенно стойких веществ. Следует признать, что накопление во внутренних средах организма всякого стойкого постороннего вещества крайне нежелательно, а в ряде случаев опасно». Эта концепция предусматривает совершенно очевидные меры, направленные на снижение уровней загрязнений токсическими веществами всех, включая и пищу, объектов внешней среды. Таким образом, чистота окружающей среды является необходимой предпосылкой чистоты внутренней среды организма человека.

Ксенобиотики оказывают негативное влияние на питательные вещества (белки, углеводы, жиры, витамины, минеральные соли), тем самым снижают питательную ценность пищевых продуктов.

Следует иметь в виду, что загрязнение ксенобиотиками пищевых продуктов возможно не только при их получении, но и в процессе хранения, переработки, транспортировки и реализации населению. Загрязнения внешней среды довольно стабильны с тенденцией к распространению, аккумуляции в пищевых цепях, способны подвергаться биотрансформации с увеличением токсичности. Тяжесть вызываемых последствий изменяется в широких пределах в зависимости от степени и длительности воздействия ксенобиотиков. Ряд ксенобиотиков способен аккумулироваться в организме человека и, следовательно, оказывать длительное пагубное влияние.

Негативный эффект действия ксенобиотиков на организм человека зависит от их физико-химических свойств, концентрации, продолжительности воздействия, способности депонироваться в организме и избирательно влиять на те или иные ткани и органы. Следовательно, многие ксенобиотики вызывают специфические поражения различных органов. Неблагоприятные экологические факторы провоцируют или вызывают у большой части населения состояние стресса с последующими нарушениями обмена веществ. Несомненна также ведущая роль ксенобиотиков и в развитии аллергических состояний.

В результате накопления в организме человека ксенобиотиков нарушаются функции внутренних органов и развиваются различные болезненные состояния, вплоть до тяжелых болезней со смертельным исходом или инвалидизацией. Среди этих болезней, которые могут носить острый или хронический характер, особое опасение вызывает возможность развития злокачественных опухолей и лейкозов — рака крови. Самос дьявольское кроется как раз в коварстве пищевых цепей, в частности в микроскопичности пищи при постоянном поступлении ксенобиотиков. В результате развиваются тяжелые отдаленные последствия, в частности уродливое нежизнеспособное потомство.

Уже отмечалась роль почвы как центрального места в круговороте веществ. Это та среда, где взаимодействует большая часть элементов биосферы: воды и воздуха, климатические и физико-химические факторы и, наконец, живые организмы, участвующие в формировании почвы. Именно ей принадлежит ведущая роль в создании пищевых цепей.

Таким образом, пищевые пути — это главные пути миграции вредных для человека веществ, т.е. ксенобиотики поступают в организм в основном с пищей (70% из всех регулярно поступающих в организм только 20% — с воздухом и 10% — с водой).

Все пищевые продукты в качестве первоначальных источников содержат компоненты, поступающие из воздуха, воды и почвы. В зависимости от характера пищевого продукта путь превращения этих исходных веществ может быть более или менее длительным, прямым или извилистым, и поскольку загрязнение внешней среды связано с устойчивой тенденцией к распространению и накоплению ксенобиотиков в пищевых цепях (путях), а также способностью подвергаться трансформации с увеличением токсичности, тяжесть вызываемых ими последствий зависит от степени их токсичности (или стойкости) и длительности воздействия. Коварство проникновения ксенобиотиков в пищевые цепи состоит в том, что человек питается постоянно, а значит, даже в небольшом количестве вредные вещества постоянно поступают в его организм. Как уже отмечалось, пути миграции, т.е. пищевые пути (цепи) питательных веществ, полезных и вредных для человека, многообразны.

Источники загрязнения внешней среды ксенобиотиками

Источники загрязнения	Ксенобиотик	Наиболее загрязненный продукт
Продукты электротехнической промышленности	Полихлордифенолы	Рыба, женское молоко
Примеси в полихлордифенолах	Диоксины	Рыба, коровье молоко, говяжий жир
Фунтициды, побочные продукты промышленности	Гексахлорбензол	Животные жиры, молочные продукты
Производство пестицидов		Рыба, женское молоко
Пестициды	Галогенизированные углеводороды	Рыба, женское молоко
Производство хлора и едкого натрия, средств обработки связи	Алкильные соединения ртути
Автомобильные выхлопные газы, продукты сгорания угля		Зерновые, овощи, рыба, кислые продукты
Осадки в канализации, продукты металлургических процессов (плавка)		Зерновые, овощи, мясные продукты
Продукты металлургических процессов		Молоко, овощи, фрукты
Консервная промышленность		Консервированные продукты

Располагает ли организм человека способностью в какой-то степени нейтрализовать вредное действие ксенобиотиков?
Ответ может быть положительным, так как организм человека обладает определенными механизмами защиты, позволяющими обезвредить болезнетворное воздействие ксенобиотиков.

К числу этих механизмов следует отнести:

совокупность процессов, с помощью которых эти чужеродные вещества выводится из организма по естественным путям выведения (выдыхаемый воздух, желчь, кишечник, почки);
активное обезвреживание ксенобиотиков в печени;
трансформация чужеродных веществ в менее активные химические соединения;
защитная роль иммунной системы организма.

Наконец, к числу важных защитных механизмов относятся различные ферментные системы. Некоторые из этих ферментов нейтрализуют действие чужеродных веществ, другие их разрушают, третьи как бы подготавливают эти вещества к удалению из организма. Особое значение приобретают большие возможности приспособления ферментных систем к качественно различному питанию. Конечно, эффективность защиты от агрессии ксенобиотиков во многом обусловлена полноценной деятельностью различных органов и систем. Поэтому становится понятной высокая чувствительность к действию ксенобиотиков организма детей (несозревшие механизмы защиты) или лиц с хроническими заболеваниями (истощение механизмов защиты).

Лисовский В.А., Евсеев С.П., Голофеевский В.Ю., Мироненко А.Н.

Наименование параметра	Значение
Тема статьи:	Защита организма от проникновения ксенобиотиков
Рубрика (тематическая категория)	Производство

Ксенобиотики – общее название всех чужеродных для организма веществ неживой природы. Система защиты, имеет 3 базовых уровня:

1) барьерный – кожные покровы, особенности строения верхних дыхательных путей, избирательная проницаемость клеток эпителия, выстилающих внутреннюю поверхность путей организма;

2) ферментный – ферменты клеток различных тканей, ферменты пищеварительного тракта могут трансформировать проникшие в организм ксенобиотики в соединения типа органических оснований или органических кислот;

3) Транспортный – представлен специальными клетками различных тканей, имеющими в своей структуре белок переносчик. Он способен связываться с органическими основаниями или кислотами и переносить их внутрь клетки или из неё. По конвееру таких клеток трансформируемые ферментами ксенобиотики выносятся в кровь и присоединяются к эритроцитам. Эритроциты несут их в печень и там от них освобождаются.

Система защиты сформировалась в ходе биологической эволюции животных и человека за миллионы лет и высоко эффективна по отношению к природным ксенобиотикам. Развитие производства привело к накоплению и появлению в среде новых химических веществ, которые преодолевают барьеры организма. Многие, благодаря своим химическим свойствам, разрушают их, создавая условия для проникновения природных ксенобиотиков и открывая новые ворота для инфекций, что повышает возможности развития инфекций и аллергических заболеваний. Ферментная система организма ограничена наследственной информацией и в связи с этим в ее состав не входят ферменты, способные трансформировать большинство производственных ксенобиотиков. Транспортная система изначально способна к выведению из организма только определенных групп химических соединений и тесно связана с эффективностью ферментной системы. По этой причине многие современные ксенобиотики проникают во внутреннюю среду организма, не выводятся из него и накапливаются в определенных тканях, называемых депо (чаще всего жировая ткань). Проникновение ксенобиотиков в организм может привести к острому или хроническому отравлению, спровоцировать концерогенез, аллергию, повышать частоту мутаций.

12.7 Система контроля индивидуальности и целостности организма (Иммунная система)

Как известно, наследственная информация организма сводится к иформации о структуре его белков, т. е. все белки организма синтезируются на базе его индивидуальной информации. Система контроля индивидуальности и целостности организма принято называть иммунной системой. Реакции иммунной системы, направленные на распознавание, нейтрализацию и выведение из организма чужеродных белковых соединений, называются иммунитетом. Способность вызывать иммунные реакции при проникновении в организм принято называть иммуногенность. Иммуногенностью обладают только белки, их соединения и крупные углеводы. При этом при попадании в организм химического комплекса не иммуногенного вещества, к примеру лекарственного препарата с белком, иммунная реакция тоже будет развиваться, причем продукты этой реакции будут взаимодействовать и со всем комплексом, и только с белком, и только с не иммунногенным веществом, входящим в комплекс. Т. е., в случае если в силу случайных обстоятельств или неправильного применения лекарств образуется его комплекс с собственным или любым другим белком, то через неĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ время продукты иммунных реакций организма будут вырабатываться и при поступлении только лекарства. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, развивается иммунная (аллергическая) реакция на любые не иммуногенные вещества. Белковые соединения, вызывающие при проникновении в организм иммунные реакции и способные взаимодействовать с продуктами этих реакций, называются антигенами.

Иммунные реакции делят на 2 группы:

Неспецифические - это такие реакции, продукты которых постоянно вырабатываются в организме, постоянно присутствуют в нем и способны нейтрализовать большие группы возможных антигенов. В первую очередь к ним относят фагоциты - клетки иммунной системы, циркулирующие в крови или присутствующие в разных органах, способные поглощать частицы антигенов, переваривать их, расщепляя на безвредные вещества, выводимые из организма. К неспецифическим продуктам иммунной системы относится комплемент . Комплемент - это система ферментов в сыворотке крови, которая расщепляет чужеродные растворимые антигены. Возможности и фагоцитоза, и комплемента ограничены, т.к. они нейтрализуют только антигены, обладающие определенными общими свойствами. К примеру, наличие в химической структуре определенной химической группы. Антигены, не имеющие этих общих свойств, продуктами неспецифических реакций нейтрализоваться не будут.

Специфические иммунные реакции - это такие реакции, продукты которых вырабатываются только в ответ на проникновение антигена и могут взаимодействовать только с этим антигеном. Основным продуктом специфических иммунных реакций являются антитела (At) или иммуноглоблины (Ig). Иммуноглобулины - ϶ᴛᴏ белки сыворотки крови, вырабатываемые клетками иммунной системы в ответ на проникновение антигена, в молекуле которых есть участок, способный взаимодействовать только с этим антигеном. При взаимодействии иммуноглобулина с антигеном образуется комплекс – ʼʼантиген-антителоʼʼ, который может:

а) прикрепляться к эритроцитам и вместе с ними, поступая в печень, затем выводиться из организма;

б) разрушаться фагоцитами или комплементом вне зависимости от исходных свойств антигена;

Учитывая зависимость отформы нейтрализации антигена иммуноглобулины делят на классы: IgA, IgM, IgG, IgE. Главное отличие специфических иммунных реакций от всех других защитных реакций организма состоит в том, что генетически запрограммированы не определенные продукты, нейтрализующие определенные антигены, а способность вырабатывать антитела в ответ на проникновение любого антигена, способные нейтрализовать только данный антиген. Благодаря этому возможности специфических иммунных реакций безграничны и обеспечивают защитную реакцию против любого вероятного ифекционного агента. При этом, поскольку развиваются они только после проникновения антигена в организм и их развитие требует времени, возбудитель инфекции успевает размножаться в организме, разрушая его, что приводит к заболеванию. Иногда скорость размножения и разрушительное действие возбудителя успевают сделать организм не жизнеспособным до полного развития защитных реакций. При этом после выздоровления в организме остаются клетки ʼʼиммунологической памятиʼʼ, которые при вторичном проникновении того же антигена приведут к очень быстрому накоплению необходимых антител, и заболевания может не быть вообще или оно будет проходить в легкой форме.

Иммунодефициты – нарушения в работе иммунной системы, приводящие к недостатку или полному отсутствию продуктов тех или иных иммунных реакций.

Первичные иммунодефициты – обусловлены наследственностью. К ним относят несколько редких наследственных заболеваний и физиологический иммунодефицит новорожденных. Так как к моменту рождения формирование иммунной системы не завершено, количество антител вырабатываемых в организме ребенка до 13 лет в 1000-10 раз меньше чем у взрослого.

Вторичные иммунодефициты – развиваются в результате взаимодействия организма со средой. Основные причины:

1) любая травма вызывает временный иммунодефицит пропорциональной тяжести травмы.

2) психотропные вещества подавляющие центральную нервную систему. Любая операция под общим наркозом вызывает иммунодефицит на 2,5 месяца.

3) недостаточное белковое питание или нарушение белкового обмена веществ.

4) любой стресс.

6) компоненты выбросов транспорта и производства подавляют иммунные реакции.

Широкое распространение всех перечисленных факторов в среде обитания современного человека привело тому, что, по данным ВОЗ до 80% населения Земли постоянно или периодически имеет ту или иную форму иммунодефицита͵ что и является главным фактором распространения ВИЧ-инфекции.

ВИЧ (вирус иммунодефицита человека) – единственная инфекция, которая не сопровождается иммунодефицитом, а вызывает его. ВИЧ инфицирует Т- лимфоциты – помощники (Th), главная роль которых в распознавании своих и чужих антигенов, без их сигнала антитела не начинают вырабатываться. После заражения клетки вирус непредсказуемо долго остается в ней малоактивным: не размножается и не разрушает зараженные клетки. Но такая клетка синтезирует некоторые вирусные белки, и, так как в данный период иммунная система работает еще нормально, эти вирусные белки распознаются как чужие антигены и на них вырабатываются антитела. По наличию в сыворотке крови антител и ставится диагноз на скрытое ВИЧ–носительство.

При активизации вируса зараженные клетки образуют множество новых вирусов. Οʜᴎ выходят из клетки, разрушая её, и тут же заражают и разрушает другие. Так как из-за массовой гибели Th иммунная система, перестает распознавать чужие антигены, прекращается выработка антител на все инфекции. Развивается СПИД, при котором человек заболевает множеством инфекционных заболеваний сразу, и его жизнь поддерживается только комплексом современных антибиотиков, сдерживающих размножение возбудителей.

Передача ВИЧ происходит половым путем или при попадании вируса в кровь. При этом проникновение вируса в кровь не всегда приводит к инфицированию. На 1999 год из 2003 человек (работников исследовательских учреждений, которым вирус в результате аварии гарантировано попадал в кровь), инфицированными оказались только 5 человек. Исследования показали, что инфицирование организма через кровь возможно в том случае, в случае если иммунная система в состоянии иммунодефицита. Это объясняет высокий процент заражения половым путем, т.к. половые пути максимально изолированы от действия продуктов иммунных реакций. Большой % заражения в медицинских учреждениях объясняется тем, что стресс в результате болезни, оперативное вмешательство, различные препараты подавляют иммунную систему. Широкое распространение ВИЧ среди наркоманов также объясняется иммунодефицитом, вызванным постоянным потреблением наркотиков.

Защита организма от проникновения ксенобиотиков - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Защита организма от проникновения ксенобиотиков" 2017, 2018.

Министерство образования и науки Российской Федерации
Государственное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования
«Южно – Уральский Государственный Университет»
Кафедра «Экология и природопользование»

Реферат
Ксенобиотики и защитные возможности организмов

______________________________ __ (Ф.И.О.)

Студент группы Хим – 214

Голованова Алина Александровна

Работа защищена с оценкой

______________________________ _______

______________________________ ____ 2011 г.

Аннотация

Голованова А. А. Ксенобиотики и защитные возможности живых организмов.- Челябинск: ЮУрГУ, Хим – 214, 22 с.., 4 рис., 1 табл., библиогр. список –17 наим.

Реферат написан с целью изучения воздействия ксенобиотиков на живые организмы с помощью литературных источников.

В данной работе поставлены задачи:

изучить литературу, посвящённую данной области;

рассмотреть классификацию ксенобиотиков;

рассмотреть воздействия ксенобиотиков на живые организмы, выявить возможные последствия;

описать защитные возможности живых организмов от различных загрязнителей;

осветить пути решения данной проблемы;

Оглавление
Введение 4
5
6
9
9
и животноводстве 9
11
13
14
3. Пути решения проблемы 19
Заключение 22
Библиографический список 23

Введение

Данная работа посвящена изучению ксенобиотиков и защитных свойств организмов. В современном мире каждый живой организм подвергается значительным воздействиям различных загрязнителей, так как с развитием химической промышленности в биосферу стало поступать более тысячи различных ксенобиотиков. Известно, что соединения, вносимые человеком в окружающую среду в последнее время помимо того, что очень токсичны, ещё и устойчивы в среде, что представляет опасность для человека и животных, так как нагрузка на естественные процессы самоочищения биосферы является избыточной, и параллельно с деструкцией загрязнений идёт их постепенное накопление в окружающей среде. Они могут вызвать аллергические реакции, гибель организмов, изменить наследственные признаки, снизить иммунитет, нарушить обмен веществ, нарушить ход процессов в естественных экосистемах вплоть до уровня биосферы в целом. Изучение превращений ксенобиотиков путём детоксикации и деградации в живых организмах и во внешней среде важно для организации санитарно-гигиенических мероприятий по охране природы. Изучение влияния ксенобиотиков на иммунную систему дает возможность предупредить вредноносное действие этих веществ на организм или ликвидировать его последствия, вернув иммунитет человека в норму. Специальные исследования показали, что причиной уменьшения численности диких животных и рыб стало длительное воздействие загрязнителей, вызывающее репродуктивные эффекты, проявляющиеся снижением или прекращением воспроизводства. Наши пищевые цепи непосредственно связаны с животными и растениями, поэтому решение данной проблемы имеет огромное практическое значение.

1. Понятие "ксенобиотики", их классификация

Чужеродные вещества, поступающие в человеческий организм с пищевыми продуктами и имеющие высокую токсичность, называют ксенобиотиками, или загрязнителями. "Под токсичностью веществ понимается их способность наносить вред живому организму. Любое химическое соединение может быть токсичным. По мнению токсикологов, химические вещества безвредны при предлагаемом способе их применения. Решающую роль при этом играют: доза (количество вещества, поступающего в организм в сутки); длительность потребления; режим поступления; пути поступления химических веществ в организм человека". Нечаев А.П. Пищевые добавки: Учеб. / А.П. Нечаев, А.А. Кочеткова, А.Н. Зайцев. - М.: Колос; Колос-Пресс, 2002. - С. 15.
При оценке безопасности пищевой продукции базисными регламентами являются предельно допустимая концентрация (далее ПДК), допустимая суточная доза (далее ДСД), допустимое суточное потребление (далее ДСП) веществ, содержащихся в пище. ПДК ксенобиотика в продуктах питания измеряется в миллиграммах на килограмм продукта (мг/кг) и указывает на то что, более высокая его концентрация несёт опасность для организма человека. ДСД ксенобиотика - максимальная доза (в мг на 1 кг веса человека) ксенобиотика, ежедневное поступление которой на протяжении всей жизни безвредно, т.е. не оказывает неблагоприятного воздействия на жизнедеятельность, здоровье настоящего и будущих поколений. ДСП ксенобиотика - максимально возможное для потребления количество ксенобиотика для конкретного человека в сутки (в мг в сутки). Определяется умножением допустимой суточной дозы на массу человека в килограммах. Поэтому ДСП ксенобиотика индивидуально для каждого конкретного человека, и очевидно, что для детей этот показатель значительно ниже, чем для взрослых.
Наиболее распространённая в современной науке классификация загрязнителей продовольственного сырья и продуктов питания сводится к следующим группам:

1) химические элементы (ртуть, свинец, кадмий, др.);

3) вещества, применяемые в растениеводстве (пестициды, нитраты, нитриты и нитрозосоединения) и животноводстве;

4) полициклические ароматические и хлорсодержащие углеводороды;

5) диоксины и диоксинподобные вещества;

6) метаболиты микроорганизмов.

1.1. Загрязнения химическими элементами

Рассматриваемые ниже химические элементы широко распространены в природе, они могут попадать в пищевые продукты, например, из почвы, атмосферного воздуха, подземных и поверхностных вод, сельскохозяйственного сырья, а через пищу - в организм человека. Они накапливаются в растительном и животном сырье, что обусловливает их высокое содержание в пищевых продуктах и продовольственном сырье.
Следует отметить, что химические элементы проявляют биохимическое и физиологическое действие только в определенных дозах. В больших количествах они обладают токсическим влиянием на организм. Так, например, известны высокие токсические свойства мышьяка, однако в небольших количествах он стимулирует процессы кроветворения.
Кадмий, попадая в организм в больших дозах, проявляет сильные токсические свойства. Главной мишенью биологического действия являются почки. Известна способность кадмия в больших дозах нарушать обмен железа и кальция. Все это приводит к возникновению широкого спектра заболеваний: гипертоническая болезнь, анемия, снижение иммунитета и др. Отмечены тератогенный, мутагенный и канцерогенный эффекты кадмия.
Ртуть является одним из самых опасных и высокотоксичных элементов, обладающий способностью накапливаться в организме растений, животных и человека. Загрязнение пищевых продуктов ртутью может происходить в результате: естественного процесса испарения из земной коры в количестве 25-125 тыс. т ежегодно; использования ртути в народном хозяйстве - производство хлора и щелочей, зеркал, электротехническая промышленность, медицина и стоматология, сельское хозяйство и ветеринария; образование некоторыми группами микроорганизмов метилртути, диметилртути, других высокотоксичных соединений, поступающих в пищевые цепи.
Необходимость олова для организма человека не доказана. Вместе с тем в организме взрослого человека около 17 мг олова, что указывает на возможность его участия в обменных процессах. Основным источником загрязнения пищевых продуктов оловом являются консервные банки, фляги, железные и медные кухонные котлы, другая тара и оборудование, которые изготавливаются с применением лужения и гальванизации. Опасность отравления оловом увеличивается при постоянном присутствии его спутника - свинца. Не исключено взаимодействие олова с отдельными веществами пищи и образование более токсичных органических соединений. Отравление оловом может вызвать признаки острого гастрита (тошнота, рвота и др.), отрицательно влияет на активность пищеварительных ферментов.
В таблице 1 Позняковского В.М. «Гигиенические основы питания, качество и безопасность пищевых продуктов.» - 4-е изд., испр. и доп. - Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2005. - С. 183. приводятся допустимые уровни содержания металлов в пищевых продуктах и продовольственном сырье, определенные санитарными правилами и нормами.

Таблица 1. Допустимые уровни содержания химических элементов в
пищевых продуктах и продовольственном сырье, мк/кг.

1.2. Загрязнение радионуклидами

Влияние радионуклидов на живой организм. Большие дозы радиации убивают клетку, останавливают ее деление, угнетают ряд биохимических процессов, лежащих в основе жизнедеятельности, повреждают структуру ДНК и тем самым нарушают генетический код и лишают клетку информации, лежащей в основе ее жизнедеятельности. Радиоактивные элементы, попадающие в организм, вызывают возникновение свободных радикалов - частиц, обладающих высоким повреждающим действием на живую клетку. При больших дозах происходят серьезнейшие повреждения тканей, а малые могут вызвать рак и индуцировать генетические дефекты, которые, возможно, проявятся у детей и внуков человека, подвергшегося облучению, или у его более отдаленных потомков. Это проявляется как при наружном, так и при внутреннем облучении, когда в организм попадают радионуклиды: стронций-90, рубидий-87, цезий-137 и другие.

1.3. Загрязнение веществами, применяемыми в растениеводстве

и животноводстве

Пестициды - химические соединения, применяемые для защиты культурных растений от вредных организмов. Пестициды различаются по объектам применения. Например: гербициды используются для борьбы с сорными растениями, зооциды - для борьбы с грызунами, инсектициды - для борьбы с вредными насекомыми. Больше всего пестицидов может содержаться в овощах, молочных продуктах, зерне и зернобобовых, меньше всего - в рыбе и растительных маслах. Острые отравления пестицидами встречаются довольно редко. Гораздо чаще наблюдаются хронические отравления пестицидами и их метаболитами.
Применение химических средств защиты растений ставит ряд проблем. Первая из них связана с тем, что определенные пестициды, например ДДТ и ртутьорганические соединения, имеют тенденцию накапливаться в живых организмах. В некоторых случаях пестициды не только накапливаются в организме в количестве большем, чем в окружающей среде, но их концентрация возрастает по мере продвижения по пищевым цепям. Это явление называют эффектом биологического усиления.
Вторая проблема связана с продолжительностью сохранения пестицидов в почве и на культурных растениях после обработки. ДДТ и пестициды, содержащие мышьяк, свинец и ртуть, относятся к группе устойчивых, они не разрушаются за время одного вегетационного сезона под действием солнца, ферментов или микроорганизмов.
Третья проблема - это способность вредителей становиться устойчивыми к пестицидам: пестициды перестают их убивать. Устойчивость организма к пестициду - это биологическое свойство организма сопротивляться отравляющему действию пестицида, способность выживать и размножаться в присутствии химического вещества, которое раньше подавляло его развитие.
С четвёртой проблемой столкнулись сравнительно недавно. Пестициды основное влияние оказывают на почвенную биоту, т.е. - живую фазу почвы. Почвенные микроорганизмы либо адаптируются к пестицидам и начинают разрушать или использовать их, либо угнетаются и погибают. В любом случае это усложняет соблюдение технологии использования пестицида, что отрицательно сказывается на чистоте получаемого растительного и животного продовольственного сырья.
Пестициды обладают высокой токсичностью для организма человека, опасны в связи с возможностью мутагенного, тератогенного и канцерогенного действия. Они могут оказать токсическое действие на плод, не принося вреда организму матери и, выделяясь с молоком, затем отрицательно влиять на рост и развитие младенца.

1.4. Полициклические ароматические и хлорсодержащие углеводороды, диоксины и диоксиноподобные соединения

Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) образуются в процессе горения органических веществ (бензина, др. видов топлива, табака), в т. ч., при копчении, подгорании продуктов питания. Они содержатся в воздухе (пыль, дым), проникают в почву, воду, а оттуда - в растения и животных. ПАУ являются устойчивыми соединениями, поэтому обладают способностью накапливаться.
По своему действию на организм человека ПАУ являются канцерогенами, т.к имеют углубление в структуре молекулы, характерное для многих канцерогенных веществ (рис.1).

Рис.1. Строение канцерогенных веществ
В организм человека ПАУ попадают через дыхательную, пищеварительную систему, через кожу. большому риску попадания в организм ПАУ подвергаются курильщики и пассивные курильщики.
Хлорсодержащие углеводороды (хлорированные алканы и алкены) широко используются в качестве растворителей, есть пестициды. Они летучи, растворимы в воде, липофильны, поэтому встречаются повсеместно и включаются в пищевые цепи. Попадая в организм человека хлорсодержащие углеводороды разрушают печень, повреждают нервную систему.
К диоксинам - полихлорированным дибензодиоксинам (далее ПХДД) относится большая группа ароматических трициклических соединений, содержащих от 1 до 8 атомов хлора. Кроме этого существует две группы родственных химических соединений - полихлорированные дибензофураны (далее ПХДФ) и полихлорированные бифенилы (далее ПХБ), которые присутствуют в окружающей среде, продуктах питания и кормах одновременно с диоксинами. В настоящее время выделено 75 ПХДД, 135 ПХДФ и более 80 ПХБ. Они являются высокотоксичными соединениями, обладающими мутагенными, канцерогенными и тератогенными свойствами.
Источники поступления диоксинов и диоксиноподобных соединений в окружающую среду, их круговорот, пути попадания в организм человека, воздействие на него схематично представлены на рисунке 2.

Рис.2. Источники поступления диоксинов и диоксиноподобных соединений в окружающую среду, их круговорот, пути попадания и
воздействие на организм человека

1.5. Метаболиты микроорганизмов

Все чужеродные соединения, попадая в организм человека или животных, распределяются в различных тканях, накапливаются, подвергаются метаболизму и выводятся. Различные биохимические реакции метаболизма ксенобиотиков осуществляются в печени, почках, лёгких, кишечнике, мочевом пузыре, др. органах, что зачастую приводит к заболеваниям этих органов: циррозу и раку печени, раку мочевого пузыря, проч. Например стафилококковые интоксикации - наиболее типичные пищевые бактериальные интоксикации. "Они регистрируются практически во всех странах мира и составляют более 30% всех острых отравлений бактериальной природы с установленным возбудителем" Донченко Л.В., Надыкта В.Д. Безопасность пищевой продукции: Учебник. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: ДеЛи принт, 2005. - С. 85.. Пищевые отравления вызываются в основном токсинами золотистого стафилококка. Основными факторами, влияющими на развитие бактерий золотистого стафилококка, являются температура, присутствие кислот, солей, сахаров, некоторых других химических веществ, а так же - прочих бактерий. Причиной вспышек пищевых стафилококковых отравлений являются, как правило, продукты животного происхождения, такие как мясо, рыба и птицепродукты.

2. Механизмы защиты организмов от ксенобиотиков

Все чужеродные соединения, попадая в организм человека или животных, распределяются в различных тканях, накапливаются, подвергаются метаболизму и выводятся. Эти процессы требуют отдельного рассмотрения.

система барьеров, препятствующих проникновению ксенобиотиков во внутреннюю среду организма, а также защищающих особо важные органы - мозг, половые и некоторые другие железы внутренней секреции,- от тех “чужаков”, которые все же прорвались во внутреннюю среду;

особые транспортные механизмы для выведения ксенобиотиков из организма;

ферментные системы, которые превращают ксенобиотики в соединения менее токсичные и легче удаляемые из организма;

тканевые депо, где как бы под арестом могут накапливаться некоторые ксенобиотики.

Рассмотрим системы защиты чуть подробнее.
Барьеры, стоящие на страже внутренней среды организма, образованы одно- или многослойными пластами клеток . Как известно, каждая клетка одета тончайшей жировой пленкой - липидной мембраной, почти непроницаемой для растворимых в воде веществ. Тем более трудно, а то и невозможно этим веществам преодолеть один или несколько слоев клеток. Однако вещества, хорошо растворяющиеся в липидах, естественно, могут преодолеть такой барьер. Его роль в организме животных и человека играют кожа, эпителий, выстилающий внутреннюю поверхность желудочно-кишечного тракта и дыхательных путей, и т. п.
Если все же ксенобиотик прорвался в кровь, то в наиболее важных органах - центральной нервной системе, некоторых железах внутренней секреции - его встретят так называемые гистогематические барьеры (от греческих слов “гистос” - ткань и “гема” - кровь), расположенные между тканью и кровью. К сожалению, и гистогематический барьер не всегда бывает непреодолимым для ксенобиотиков - ведь снотворные и некоторые другие лекарства действуют на нервные клетки, а значит, они барьер преодолевают. Это очень опасно, так как лишенные защиты половые или нервные клетки сначала “болеют”, а затем могут и погибнуть. Так, одной из причин бесплодия у мужчин является нарушение гистогематического барьера в семеннике. Из года в год число лиц с повреждением барьера растет, причем стали преобладать тяжелые формы повреждения, сопровождающиеся полной гибелью половых клеток. Стало быть, с ростом загрязнения воздуха, воды и пищи различными ксенобиотиками не у всех мужчин барьер в семеннике выдерживает. Опыты на животных показали, что сильнее всего повреждают барьер соединения кадмия. Загрязнение окружающей среды кадмием в последние годы растет во всем мире, поэтому можно думать, что именно он действует в данном случае на людей. Во всяком случае, возможность такой взаимосвязи следует изучить.
Транспортные системы , выводящие ксенобиотики из крови, обнаружены во многих органах млекопитающих, в том числе и человека. Наиболее мощные находятся в клетках печени и почечных канальцев. В органах, защищенных гистогематическим барьером, имеются особые образования, откачивающие ксенобиотики из тканевой жидкости в кровь. Так, например, в желудочках головного мозга есть так называемое хориоидное сплетение, клетки которого перемещают чужеродные соединения из ликвора (жидкости, омывающей мозг) в кровь, протекающую по сосудам сплетения.

Рис. 3. Метаболизм и выведение ксенобиотиков
из организма. КсБ - ксенобиотик; R – радикал,
используемый при коньюгации; Гфб – гидрофобные
и Гфл – гидрофильные метаболиты ксенобиотиков,
М – молекулярная масса

Следующий механизм защиты - ферментные системы , которые превращают ксенобиотики в менее ядовитые и легче поддающиеся выводу соединения. Для этого используются ферменты, катализирующие или разрыв какой-либо химической связи в молекуле ксенобиотика, или, наоборот, соединение ее с молекулами других веществ. Чаще всего в итоге получается органическая кислота, которая легко удаляется из организма.

Некоторые из ксенобиотиков избирательно накапливаются в определенных тканях и длительное время в них сохраняются; в этих случаях и говорят о депонировании ксенобиотика . Так, хлорированные углеводороды, предназначавшиеся для борьбы с вредителями полей, хорошо растворимы в жирах и поэтому избирательно накапливаются в жировой ткани животных и человека, где в силу своей стойкости могут сохраняться очень долго. Одно из таких соединений, так называемый ДДТ, до сих пор обнаруживается в жировой ткани человека и животных, хотя его применение в большинстве стран мира запрещено около 20 лет назад. Соединения тетрациклинного ряда сродни кальцию, и потому избирательно депонируются в растущей костной ткани, и т. д. Является ли такое депонирование надежным способом защиты от ксенобиотиков? И да, и нет. Когда ксенобиотик собирается в одной ткани, очищая другие, то это способствует нормальной жизни организма. Но если он “застревает” там надолго, то, в конце концов его отравляющее действие сказывается.
Существует также две стратегии защиты, выработанные в процессе коэволюции растений и животных. Первая стратегия - выбор индивидуального механизма защиты. Растения научаются синтезировать мощные защитные токсины - такие, как сердечные гликозиды, никотин, атропин, стрихнин. Подавляющее большинство животных не в состоянии защититься от них. Но у одного-двух видов возникает какой-то механизм защиты, такой вид животных может даже питаться данным растением - и здесь он не имеет конкурентов. Дальнейшая коэволюция закрепляет связь между животным и растением, токсин последнего становится для животного аттрактантом.
Вторая стратегия защиты - избегание причин гибели. Животное научается отличать ядовитые растения, узнавая их токсины по запаху или вкусу. Такие токсины становятся для животного репеллентами. Оно выискивает пищу, в которой подобных репеллентов нет, и круг пищевых растений при этом может быть достаточно широким.
Некоторые факты:
Спиртные напитки известны издавна. Предполагается, что прием спиртного был приурочен нашими предками к таким событиям, как праздник полнолуния, удачная охота, и символизировал психическое родство, «единство крови». Человек долгое время не переступал опасной черты употребления алкоголя, однако сегодня алкоголизм стал одной из самых серьезных проблем.
Если собственные механизмы защиты от ксенобиотиков оказываются бессильными и возникает сильное отравление, то, чтобы спасти человеку жизнь, в больнице применяют различные методы детоксикации его организма.
Веществом, выступающим разрушителем естественных защитных механизмов человека, является алкоголь.
Алкоголь вызывает нарушения психики, обмена веществ. Он обжигает эпителий пищеварительного тракта и делает его проницаемым для других чужеродных веществ; разрушает клетки печени, которая теряет способность обезвреживать ксенобиотики; разрушает эпителий почечных канальцев, в результате чего почки оказываются неспособными выводить вредные вещества из организма.

3. Пути решения проблемы

Мероприятия по снижению загрязнения химическими элементами пищевых продуктов должны включать государственный и ведомственный контроль над их промышленными выбросами в атмосферу, водоемы, почву.
Например, в борьбе с загрязнением свинцом необходимо снизить или полностью исключить применение соединений свинца в бензине, стабилизаторах, изделиях из поливинилхлорида, красителях, упаковочных материалах. Немаловажное значение имеет гигиенический контроль над использованием луженой пищевой посуды, а также глазурованной керамической посуды, недоброкачественное изготовление которых ведет к загрязнению пищевых продуктов свинцом.
В профилактике интоксикации кадмием важно правильное питание: преобладание в рационе растительных белков, богатое содержание серосодержащих аминокислот, аскорбиновой кислоты, железа, цинка, меди, селена, кальция. Необходимо профилактическое УФ - облучение.
Концентрация ртути в рыбе и мясе снижается при их варке, при аналогичной обработке грибов - остается без изменений. Защитным эффектом при воздействии ртути на организм человека обладают цинк и особенно селен. Токсичность неорганических соединений ртути снижают аскорбиновая кислота и медь при их повышенном поступлении в организм, органических - протеины, цистин, токоферолы.
В борьбе с внутренним облучением важны пищевые вещества, обладающие профилактическими радиозащитным действием или способностью связывать и выводить из организма радионуклиды. К ним относятся полисахариды (пектин, декстрин), фенольные и фитиновые соединения, этиловый спирт, некоторые жирные кислоты, микроэлементы, витамины, ферменты, гормоны, а также липополисахариды, находящиеся в листьях винограда и чая. Радиоустойчивость организмов повышают некоторые антибиотики (биомицин, стрептомицин). К очень важным радиозащитным соединениям относятся так называемые "витамины противодействия". В первую очередь это относится к витаминам группы В и С.
Технологические способы снижения остаточных количеств пестицидов в пищевой продукции можно вкратце свести к следующим: мойка продуктов, в большом количестве воды (1: 5); очистка растений от их наружных частей; тепловая обработка продуктов, особенно мяса;
и т.д.................

Ксенобиотики – общее название всех чужеродных для организма веществ неживой природы. Система защиты, имеет 3 основных уровня:

Система защиты сформировалась в ходе биологической эволюции животных и человека за миллионы лет и высоко эффективна по отношению к природным ксенобиотикам. Развитие производства привело к накоплению и появлению в среде новых химических веществ, которые преодолевают барьеры организма. Многие, благодаря своим химическим свойствам, разрушают их, создавая условия для проникновения природных ксенобиотиков и открывая новые ворота для инфекций, что повышает возможности развития инфекций и аллергических заболеваний. Ферментная система организма ограничена наследственной информацией и поэтому в ее состав не входят ферменты, способные трансформировать большинство производственных ксенобиотиков. Транспортная система изначально способна к выведению из организма только определенных групп химических соединений и тесно связана с эффективностью ферментной системы. Поэтому многие современные ксенобиотики проникают во внутреннюю среду организма, не выводятся из него и накапливаются в определенных тканях, называемых депо (чаще всего жировая ткань). Проникновение ксенобиотиков в организм может привести к острому или хроническому отравлению, спровоцировать концерогенез, аллергию, повышать частоту мутаций.

12.7 Система контроля индивидуальности и целостности организма (Иммунная система)

Как известно, наследственная информация организма сводится к иформации о структуре его белков, т. е. все белки организма синтезируются на основе его индивидуальной информации. Система контроля индивидуальности и целостности организма называется иммунной системой. Реакции иммунной системы, направленные на распознавание, нейтрализацию и выведение из организма чужеродных белковых соединений, называются иммунитетом. Способность вызывать иммунные реакции при проникновении в организм называется иммуногенность. Иммуногенностью обладают только белки, их соединения и крупные углеводы. Однако при попадании в организм химического комплекса не иммуногенного вещества, например лекарственного препарата с белком, иммунная реакция тоже будет развиваться, причем продукты этой реакции будут взаимодействовать и со всем комплексом, и только с белком, и только с не иммунногенным веществом, входящим в комплекс. Т. е., если в силу случайных обстоятельств или неправильного применения лекарств образуется его комплекс с собственным или любым другим белком, то через некоторое время продукты иммунных реакций организма будут вырабатываться и при поступлении только лекарства. Таким образом, развивается иммунная (аллергическая) реакция на любые не иммуногенные вещества. Белковые соединения, вызывающие при проникновении в организм иммунные реакции и способные взаимодействовать с продуктами этих реакций, называются антигенами.

Иммунные реакции делят на 2 группы:

Неспецифические - это такие реакции, продукты которых постоянно вырабатываются в организме, постоянно присутствуют в нем и способны нейтрализовать большие группы возможных антигенов. В первую очередь к ним относят фагоциты - клетки иммунной системы, циркулирующие в крови или присутствующие в разных органах, способные поглощать частицы антигенов, переваривать их, расщепляя на безвредные вещества, выводимые из организма. К неспецифическим продуктам иммунной системы относится комплемент . Комплемент - это система ферментов в сыворотке крови, которая расщепляет чужеродные растворимые антигены. Возможности и фагоцитоза, и комплемента ограничены, т.к. они нейтрализуют только антигены, обладающие определенными общими свойствами. Например, наличие в химической структуре определенной химической группы. Антигены, не имеющие этих общих свойств, продуктами неспецифических реакций нейтрализоваться не будут.

Специфические иммунные реакции - это такие реакции, продукты которых вырабатываются только в ответ на проникновение антигена и могут взаимодействовать только с этим антигеном. Основным продуктом специфических иммунных реакций являются антитела (At) или иммуноглоблины (Ig). Иммуноглобулины – это белки сыворотки крови, вырабатываемые клетками иммунной системы в ответ на проникновение антигена, в молекуле которых есть участок, способный взаимодействовать только с этим антигеном. При взаимодействии иммуноглобулина с антигеном образуется комплекс – «антиген-антитело», который может:

а) прикрепляться к эритроцитам и вместе с ними, поступая в печень, затем выводиться из организма;

б) разрушаться фагоцитами или комплементом вне зависимости от исходных свойств антигена;

В зависимости от формы нейтрализации антигена иммуноглобулины делят на классы: IgA, IgM, IgG, IgE. Главное отличие специфических иммунных реакций от всех других защитных реакций организма состоит в том, что генетически запрограммированы не определенные продукты, нейтрализующие определенные антигены, а способность вырабатывать антитела в ответ на проникновение любого антигена, способные нейтрализовать только этот антиген. Благодаря этому возможности специфических иммунных реакций безграничны и обеспечивают защитную реакцию против любого вероятного ифекционного агента. Однако, поскольку развиваются они только после проникновения антигена в организм и их развитие требует времени, возбудитель инфекции успевает размножаться в организме, разрушая его, что приводит к заболеванию. Иногда скорость размножения и разрушительное действие возбудителя успевают сделать организм не жизнеспособным до полного развития защитных реакций. Однако после выздоровления в организме остаются клетки «иммунологической памяти», которые при вторичном проникновении того же антигена приведут к очень быстрому накоплению необходимых антител, и заболевания может не быть вообще или оно будет проходить в легкой форме.

Вторичные иммунодефициты – развиваются в результате взаимодействия организма со средой. Основные причины:

1) любая травма вызывает временный иммунодефицит пропорциональной тяжести травмы.

3) недостаточное белковое питание или нарушение белкового обмена веществ.

4) любой стресс.

6) компоненты выбросов транспорта и производства подавляют иммунные реакции.

Широкое распространение всех перечисленных факторов в среде обитания современного человека привело тому, что, по данным ВОЗ до 80% населения Земли постоянно или периодически имеет ту или иную форму иммунодефицита, что и является главным фактором распространения ВИЧ-инфекции.

ВИЧ (вирус иммунодефицита человека) – единственная инфекция, которая не сопровождается иммунодефицитом, а вызывает его. ВИЧ инфицирует Т- лимфоциты – помощники (Th), главная роль которых в распознавании своих и чужих антигенов, без их сигнала антитела не начинают вырабатываться. После заражения клетки вирус непредсказуемо долго остается в ней малоактивным: не размножается и не разрушает зараженные клетки. Но такая клетка синтезирует некоторые вирусные белки, и, так как в этот период иммунная система работает еще нормально, эти вирусные белки распознаются как чужие антигены и на них вырабатываются антитела. По наличию в сыворотке крови антител и ставится диагноз на скрытое ВИЧ–носительство.

При активизации вируса зараженные клетки образуют множество новых вирусов. Они выходят из клетки, разрушая её, и тут же заражают и разрушает другие. Так как из-за массовой гибели Th иммунная система, перестает распознавать чужие антигены, прекращается выработка антител на все инфекции. Развивается СПИД, при котором человек заболевает множеством инфекционных заболеваний сразу, и его жизнь поддерживается только комплексом современных антибиотиков, сдерживающих размножение возбудителей.

Передача ВИЧ происходит половым путем или при попадании вируса в кровь. Однако проникновение вируса в кровь не всегда приводит к инфицированию. На 1999 год из 2003 человек (работников исследовательских учреждений, которым вирус в результате аварии гарантировано попадал в кровь), инфицированными оказались только 5 человек. Исследования показали, что инфицирование организма через кровь возможно в том случае, если иммунная система в состоянии иммунодефицита. Это объясняет высокий процент заражения половым путем, т.к. половые пути максимально изолированы от действия продуктов иммунных реакций. Большой % заражения в медицинских учреждениях объясняется тем, что стресс в результате болезни, оперативное вмешательство, различные препараты подавляют иммунную систему. Широкое распространение ВИЧ среди наркоманов также объясняется иммунодефицитом, вызванным постоянным потреблением наркотиков.

Для сохранения гомеостаза биологические объекты в процессе эволюции выработали специальные системы и механизмы биохимической детоксикации. Механизмы защиты от воздействия ксенобиотиков у разных видов биологических объектов могут быть разными. Однако системы защиты организма одинаковы, и их классифицируют по назначению и механизмам действия.

По назначению выделяют:

Системы, служащие для ограничения токсического воздействия ксенобиотиков(барьеры, тканевые депо);

Системы, служащие для устранения токсического воздействия ксенобиотиков (транспортные и ферментные системы).

Механизмы действия систем защиты зависят от путей проникновения ксенобиотиков в организм.

Барьеры. В организме животных и человека имеется две системы барьерной защиты:

Барьеры, мешающие ксенобиотикам войти во внутреннюю среду организма;

Барьеры, защищающие особо важные органы (мозг, центральную нервную систему, железы внутренней секреции и др.).

Роль барьеров, защищающих внутреннюю среду организма, выполняют кожа и эпителий внутренней поверхности желудочно-кишечного тракта и дыхательных путей. Кожа животных и человека составляет более четверти массы тела (у среднестатистического человека до 20 кг). Кожный покров состоит из трех основных слоев: эпидермиса (верхнего слоя кожи), дермы (внутреннего слоя, или собственно кожи) и подкожной жировой клетчатки (рис. 9). Верхний слой кожи имеет сложную структуру и состоит из рогового, прозрачного, зернистого, шиповидного и зародышевого слоев. Функцию барьера выполняют глубинная часть рогового и прозрачного слоев. Основной структурный компонент барьеров – структурные белки. Роговое вещество образовано a-кератинами (от гр . keras рог), содержащими в молекуле остатки всех 20 природных аминокислот.

Прозрачный слой образован одно- и многослойными пластинами клеток. Каждая клетка окружена тончайшей жировой пленкой – липидной мембраной, непроницаемой для растворимых в воде веществ. Однако вещества, хорошо растворяющиеся в липидах, могут преодолевать такой барьер. Основной структурный компонент липидной мембраны – глицеролипидный.

Липиды (от гр . lipos жир) – жироподобные вещества, входящие в состав всех живых клеток. В соответствии с химическим строением различают три основные группы липидов:

Жирные кислоты и продукты их ферментативного окисления;

Глицеролипиды (содержат в молекуле остаток глицерина);

Липиды, не содержащие в молекуле остаток глицерина (кроме первых).

Способность кожных барьеров защищать внутреннюю среду организма от проникновения в него ксенобиотиков зависит от:

Природы ксенобиотиков (состава, химических свойств, реакционной способности, гидрофильности и т.п.) Гидрофильные вещества растворяются в водных растворах ткани, а жирорастворимые – в липидах. Кожные барьеры защищают внутреннюю среду организма от попадания в нее водорастворимых веществ, от воздействия водных растворов кислот, гидроксидов, солей. Однако органические растворители и вещества, растворяющиеся в них, проникают через эти барьеры. Особенно опасны вещества, обладающие дифильным характером.;

Размеров молекул (частиц) ксенобиотика определяют возможность их проникновения во внутреннюю среду организма через кожу и кожные протоки потовых и сальных желез. Основным путем при этом является впитывание через кожу. Большие молекулы (белковые) остаются на поверхности кожи, не проникая вглубь, а частицы с малыми размерами могут проникать внутрь.;

Возраста организма Проницаемость кожи для воды не меняется с возрастом.

В тех случаях, когда ксенобиотики проникают через роговой слой и липидные мембраны, эпителий внутренней поверхности желудочно-кишечного тракта и дыхательных путей и поступают в кроветок, функцию барьеров, защищающих особо важные органы, выполняют гистогематические барьеры (от гр. histos ткань + haima кровь), расположенные между тканью и кровью. Некоторые ксенобиотики могут повреждать клетки, образующие гистогематические барьеры. Сильнее всего гистогематические барьеры повреждают ионы переходных металлов, образующие органические комплексы с белками, аминокислотами (ионы кадмия, цинка, хрома, ртути).

Для поддержания жизнедеятельности организма происходит замена старых барьерных клеток на новые. Красные кровяные клетки полностью обновляются ежемесячно, роговое вещество удаляется с кожи ежедневно (до 6 г), а полностью кожный покров обновляется в течение месяца. Эпителий внутренней поверхности желудочно-кишечного тракта и дыхательных путей обновляется еженедельно.

Депо для ксенобиотиков. Некоторые ксенобиотики накапливаются в определенных тканях организма и могут длительное время там сохраняться. Тканевые депо, собирая ксенобиотик в одной ткани, защищают от него внутреннюю среду организма и способствуют сохранению гомеостаза. Однако если ксенобиотик задерживается в депо надолго и его концентрация значительно возрастает с течением времени, то его отравляющее действие из хронического перейдет в острое.

Способность ксенобиотиков накапливаться в определенных тканях или органах определяется их составом, строением и физико-химическими свойствами.

Неэлектролиты, метаболически относительно инертные и обладающие хорошей липоидорастворимостью, накапливаются во всех органах и тканях. При этом в первой фазе поступления яда в организм определяющим будет кровоснабжение органа, которое лимитирует достижение динамического равновесия кровь ткань. Однако в дальнейшем основным фактором, влияющим на распределение яда, является сорбционная емкость органа (статическое равновесие). Для липоидорастворимых веществ наибольшей емкостью обладает жировая ткань и органы, богатые липидами (костный мозг и др.). Для многих липоидорастворимых веществ жировая ткань является основным депо, удерживающим яд как в больших количествах, так и в течение более длительного времени, чем другие ткани и органы. При этом длительность сохранения ядов в жировом депо определяется их физико-химическими свойствами. Например, десатурация жировой ткани после отравления животных бензолом происходит в течение 30-48 ч, а инсектицидом ДДТ – в течение многих месяцев.

Для распределения ионов металлов в организме, в отличие от органических неэлектролитов, не выявлено общих закономерностей, связывающих физико-химические свойства последних с их распределением. Однако в общем ионы металлов имеют тенденцию накапливаться больше всего в тех же тканях и органах, где они обнаруживаются в больших количествах в норме как микроэлементы. Кроме того, избирательное депонирование ионов металлов обнаруживается в тканях, где имеются полярные группы, способные отдавать электроны и образовывать координационные связи с атомами металлов, и в органах с интенсивным обменом веществ. Например, щитовидная железа поглощает марганец, кобальт, никель, хром, мышьяк, рений; надпочечники и поджелудочная железа – марганец, кобальт, хром, цинк, никель; гипофиз – марганец, свинец, молибден; семенники поглощают кадмий и цинк.

Депонирование ионов большинства переходных металлов в организме обусловлено преимущественно их способностью образовывать различные органические комплексы с белками и аминокислотами. Ионы таких металлов, как цинк, кадмий, кобальт, никель, таллий, медь, олово, рутений, хром, ртуть, распределяются в организме равномерно. Они обнаруживаются при интоксикации во всех тканях. При этом наблюдается некоторая избирательность их накопления. Избирательное депонирование в любой форме ртути и кадмия происходит в почках, что связывают со специфическим сродством этих металлов к SH-группе ткани почек. В форме грубодисперсных коллоидов некоторые малорастворимые редкоземельные металлы избирательно задерживаются в таких органах, как печень, селезенка, костный мозг, богатых ретикулоэндотелиальными клетками. В костной ткани избирательно накапливаются ионы тех металлов, неорганические соединения которых хорошо диссоциируют в организме, а также ионы металлов, образующих прочные связи с фосфором и кальцием. К таким металлам относятся свинец, бериллий, барий, стронций, галлий, иттрий, цирконий, уран, торий. Кроме того, свинец при длительном его вдыхании в максимальных количествах обнаруживается также в печени, почках, селезенке и сердечной мышце.

Выделение ионов металлов из организма подчиняется экспоненциальному закону. После прекращения поступления содержание их в организме быстро нормализуется. Во многих случаях выделение протекает неравномерно, многофазно, причем каждая фаза имеет свою экспоненциальную кривую. Например, большая часть вдыхаемых паров ртути удаляется из организма почками в течение нескольких часов, но удаление ее остаточных количеств затягивается на несколько дней; выделение остаточных количеств урана затягивается до 900 ч, а выделение цинка длится более 150 суток.

Транспортные системы. По своему назначению в организме животных и человека транспортные системы подразделяются на две группы. К первой группе относятся транспортные системы, очищающие внутреннюю среду всего организма. Вторую группу составляют транспортные системы, выводящие ксенобиотик из наиболее важного одного органа.

Транспортные системы первой группы находятся во многих органах, но наиболее мощные из них – в клетках печени и почечных канальцев.

Пища и другие вещества в желудке перевариваются лишь частично. В основном пищеварительный процесс протекает в тонком кишечнике. Переваренная пища и небольшие молекулы и ионы ксенобиотиков переходят через стенки тонкого кишечника в кровь и с кроветоком поступают в печень. Непереваренная пища и молекулы или ионы ксенобиотиков, не прошедшие через стенки тонкого кишечника, выводятся из организма.

В клетках печени структурный белок-переносчик идентифицирует вредные вещества и отделяет их от полезных. Полезные для организма вещества (глюкоза, запасаемая в виде гликогена, и другие углеводы, аминокислоты и жирные кислоты) выбрасываются в кровь для переноса к тем клеткам, жизнедеятельность которых они обеспечивают. Небольшая часть молекул глюкозы и аминокислот возвращается в печень для превращения их в необходимые крови белки.

Балластные вещества и некоторые ксенобиотики переносятся желчью в кишку и выводятся из организма. Другие ксенобиотики претерпевают в печени химические превращения, делающие их менее токсичными и более растворимыми в воде, легко выводимыми из организма.

В процессе выведения из организма ксенобиотиков и продуктов их превращения определенную роль выполняют легкие, органы пищеварения, кожа, различные железы. Наибольшее значение при этом имеют почки. Определяющую в процессах выведения функцию почек используют при отравлениях усилением мочеотделения для быстрейшего удаления из организма токсичных веществ. Однако многие ксенобиотики (ртуть и др.) оказывают при этом повреждающее воздействие на почки. Кроме того, в почках могут задерживаться продукты превращения ксенобиотиков. Например, при отравлениях этиленгликолем в процессе его окисления в организме образуется щавелевая кислота и в почечных канальцах выпадают кристаллы оксалата кальция, препятствующие мочеотделению.

Транспортные системы второй группы имеются, например, в желудочках головного мозга. Они выводят ксенобиотики из ликвора (жидкости, омывающей мозг) в кровь.

Механизм вывода ксенобиотиков транспортными системами обеих групп одинаков. Транспортные клетки образуют слой, одна сторона которого граничит с внутренней средой, а другая – с внешней. Липидная мембрана клеток этого слоя не пропускает водорастворимые ксенобиотики во внутреннюю среду клетки. Но в этой мембране имеется специальный транспортный белок – белок-переносчик , который идентифицирует вредное вещество, образует с ним транспортный комплекс и проводит его через липидный слой из внутренней среды во внешнюю.

Основная масса ксенобиотиков выводится двумя транспортными системами – для органических кислот и для органических оснований.

Число молекул белка-переносчика в мембране ограничено. При высокой концентрации ксенобиотиков в крови все молекулы белка-переносчика в мембране могут быть заняты, и тогда процесс переноса становится невозможным. Кроме того, некоторые ксенобиотики повреждают или даже убивают транспортные клетки.

Транспорт ионов металлов осуществляется преимущественно кровью в связанном с белковыми фракциями крови виде. В транспорте многих ионов металлов (например, свинца, хрома, мышьяка) большая роль принадлежит эритроцитам.

Ферментные системы. В процессах детоксикации попавших в кроветок ксенобиотиков определяющую роль выполняют ферментные системы, превращающие токсичные ксенобиотики в менее токсичные, более растворимые в воде и легче выводимые из организма соединения. Такие химические превращения протекают под воздействием ферментов, катализирующих разрыв какой-либо химической связи в молекуле ксенобиотика или, наоборот, взаимодействие молекул ксенобиотика с молекулами других веществ.

Наиболее мощные ферментные системы находятся в клетках печени. В большинстве случаев ферментные системы печени обезвреживают ксенобиотики, попавшие в кровь, оттекающую от кишечника и поступающую в печень, и предотвращают их поступление в общий кроветок. Типичным примером процесса детоксикации ксенобиотиков ферментными системами печени является биохимическое превращение в организме малорастворимого в воде бензола в хорошо растворимый в воде и легковыводимый из организма пирокатехин.

Биохимическое превращение в организме бензола протекает по трем направлениям: окисление (гидроксилирование) бензола в ароматические спирты, образование конъюгатов и полное разрушение его молекулы (разрыв ароматического кольца).

Другим примером процесса детоксикации ксенобиотиков ферментными системами печени является окисление токсичного сульфита в сульфат:

2SO 3 2– (водн) + O 2 (водн) 2SO 4 2– (водн)

Фермент, катализирующий эту реакцию, содержит ион молибдена. Без этого микроэлемента в клетках печени большая часть пищи была бы для организма человека и животных токсичной.

Возможности ферментных систем печени обезвреживать содержащиеся в кроветоке ксенобиотики ограничены. Поскольку процессы детоксикации связаны с расходованием важнейших для жизнедеятельности клеток веществ, то эти процессы могут вызвать их дефицит в организме. Вследствие этого появляется опасность развития вторичных болезненных состояний из-за дефицита необходимых метаболитов. Например, детоксикация многих ксенобиотиков зависит от запасов в печени гликогена, поскольку из него образуется глюкуроновая кислота. При поступлении в организм больших доз ксенобиотиков, обезвреживание которых осуществляется посредством образования глюкуроновой кислоты (например, бензольных производных), снижается содержание гликогена (основного легкомобилизуемого резерва углеводов). Однако есть вещества, которые под воздействием ферментов печени способны отщеплять молекулы глюкуроновой кислоты и тем самым способствовать обезвреживанию ядов. Одним из таких веществ является глицирризин, входящий в состав солодкового корня.

Кроме того, при попадании в кроветок ксенобиотиков в больших дозах функции печени могут подавляться. Перегрузка печени ксенобиотиками может привести также к их накоплению в жировых тканях организма и хроническому отравлению.

Конец работы -

Эта тема принадлежит разделу:

Основы токсикологии

Основные понятия о природе жизненных процессов.. человек входит в биотический компонент биосферы где он связан пищевыми и.. для человека выполняется закон соответствия условий среды генетической предопределенности организма вид организмов..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: