Abstraktní xenobiotika a ochranné schopnosti organismů. Mechanismus obrany organismu proti xenobiotikům Vstup xenobiotik do organismu zvířete
S rozvojem průmyslové společnosti došlo ke změnám ve formování biosféry. Do životního prostředí se dostalo mnoho cizorodých látek, které jsou produktem lidské činnosti. V důsledku toho ovlivňují životní aktivitu všech živých organismů, včetně toho našeho.
Co jsou to xenobiotika?
Xenobiotika jsou syntetické látky, které mají negativní vliv na jakýkoli organismus. Do této skupiny patří průmyslový odpad, výrobky pro domácnost (prášky, prostředky na mytí nádobí), stavební materiály atd.
Velké množství xenobiotik jsou látky, které urychlují vzhled plodin. Pro zemědělství je velmi důležité zvýšit odolnost plodiny vůči různým škůdcům a také jí dát dobrý vzhled. K dosažení tohoto efektu se používají pesticidy, což jsou látky tělu cizí.
Stavební materiály, lepidla, laky, domácí potřeby, potravinářské přísady – to vše jsou xenobiotika. Kupodivu do této skupiny patří také některé biologické organismy, například viry, bakterie, helminti.
Jak xenobiotika působí na organismus?
Látky, které jsou cizí všemu živému, mají škodlivý vliv na mnoho metabolických procesů. Mohou například zastavit fungování membránových kanálů, zničit funkčně důležité proteiny, destabilizovat plasmalemu a buněčnou stěnu a způsobit alergické reakce.
Každý organismus je do té či oné míry přizpůsoben k odstranění toxických jedů. Velké koncentrace látky však nelze zcela odstranit. Kovové ionty, toxické organické a anorganické látky se nakonec hromadí v těle a po určité době (často několik let) vedou k patologiím, nemocem a alergiím.
Xenobiotika jsou jedy. Mohou proniknout trávicím systémem, dýchacími cestami a dokonce i neporušenou kůží. Cesty vstupu závisí na stavu agregace, struktuře látky a také na podmínkách prostředí.
Nosní dutinou se vzduchem nebo prachem dostávají do těla plynné uhlovodíky, ethyl a metylalkoholy, acetaldehyd, chlorovodík, ethery a aceton. Fenoly, kyanidy a těžké kovy (olovo, chrom, železo, kobalt, měď, rtuť, thalium, antimon) pronikají do trávicího systému. Stojí za zmínku, že mikroelementy, jako je železo nebo kobalt, jsou pro tělo nezbytné, ale jejich obsah by neměl přesáhnout tisícinu procenta. Ve vyšších dávkách vedou také k negativním účinkům.
Klasifikace xenobiotik
Xenobiotika nejsou pouze chemické látky organického a anorganického původu. Tato skupina také zahrnuje biologické faktory, včetně virů, bakterií, patogenních protistů a hub a helmintů. Kupodivu, ale ke xenobiotikům patří také hluk, vibrace, záření, záření.
Podle chemického složení se všechny jedy dělí na:
- Organické (fenoly, alkoholy, uhlovodíky, halogenderiváty, ethery atd.).
- Organoelement (organofosfor, organortuť a další).
- Anorganické látky (kovy a jejich oxidy, kyseliny, zásady).
Chemická xenobiotika se podle původu dělí do následujících skupin:
Proč xenobiotika ovlivňují zdraví?
Výskyt cizorodých látek v těle může vážně ovlivnit jeho výkon. Zvýšená koncentrace xenobiotik vede ke vzniku patologií a změn na úrovni DNA.
Imunita je jednou z hlavních ochranných bariér. Vliv xenobiotik se může rozšířit na imunitní systém a narušit normální fungování lymfocytů. V důsledku toho tyto buňky nefungují správně, což vede k oslabení obranyschopnosti organismu a vzniku alergií.
Buněčný genom je citlivý na účinky jakéhokoli mutagenu. Xenobiotika, pronikající do buňky, mohou narušit normální strukturu DNA a RNA, což vede ke vzniku mutací. Pokud je počet takových příhod velký, existuje riziko vzniku rakoviny.
Některé jedy působí selektivně na cílový orgán. Existují tedy neurotropní xenobiotika (rtuť, olovo, mangan, sirouhlík), hematotropní (benzen, arsen, fenylhydrazin), hepatotropní (chlorované uhlovodíky), nefrotropní (sloučeniny kadmia a fluoru, ethylenglykol).
Xenobiotika a lidé
Ekonomické a průmyslové aktivity mají škodlivý vliv na lidské zdraví kvůli velkému množství odpadu, chemikálií a léčiv. Xenobiotika se dnes vyskytují téměř všude, což znamená, že pravděpodobnost jejich vstupu do těla je vždy vysoká.
Nejsilnější xenobiotika, se kterými se lidé všude setkávají, jsou však drogy. Farmakologie jako věda studuje účinek léků na živý organismus. Podle odborníků jsou xenobiotika tohoto původu příčinou 40 % hepatitid a není to náhoda: hlavní funkcí jater je neutralizace jedů. Proto tento orgán nejvíce trpí velkými dávkami léků.
Prevence otrav
Xenobiotika jsou látky tělu cizí. Lidské tělo si vyvinulo mnoho alternativních cest k odstranění těchto toxinů. Například jedy mohou být neutralizovány v játrech a uvolňovány do životního prostředí prostřednictvím dýchacích cest, vylučovacích systémů, mazových, potní a dokonce i mléčných žláz.
Navzdory tomu musí člověk sám přijmout opatření k minimalizaci škodlivých účinků jedů. Nejprve musíte pečlivě vybrat jídlo. Suplementy skupiny „E“ jsou silná xenobiotika, proto je třeba se nákupu takových produktů vyhnout. Ovoce a zeleninu byste si neměli vybírat jen podle vzhledu. Vždy dbejte na datum spotřeby, protože po jeho uplynutí se v produktu tvoří jedy.
Vždy se vyplatí vědět, kdy přestat brát léky. Pro účinnou léčbu je to samozřejmě často nezbytnou nutností, ale dbejte na to, aby se z toho nevyvinula systematická zbytečná konzumace léčiv.
Vyhněte se práci s nebezpečnými činidly, alergeny a různými syntetickými látkami. Minimalizujte dopad domácích chemikálií na vaše zdraví.
Závěr
Ne vždy je možné pozorovat škodlivé účinky xenobiotik. Někdy se hromadí ve velkém množství a mění se v časovanou bombu. Látky tělu cizí jsou zdraví škodlivé, což vede k rozvoji nemocí.
Pamatujte proto na minimální preventivní opatření. Negativní účinky si nemusíte všimnout hned, ale po pár letech mohou xenobiotika vést k vážným následkům. Nezapomínejte na to.
Hlavní anorganická a organická xenobiotika běžná v biosféra
Vanadium
Sloučeniny vanadu se používají v hutnictví, strojírenství, textilním a sklářském průmyslu, ve formě ferovanadu se používá k výrobě oceli a litiny.
Hlavními cestami vstupu do lidského těla jsou dýchací orgány, vylučování převážně močí.
Vanad a jeho sloučeniny jsou nezbytné pro normální lidský život. Mají inzulin šetřící účinek, snižují hladinu glukózy a lipidů v krvi a normalizují činnost jaterních enzymů.
V nadbytku mají sloučeniny vanadu genotoxický účinek (způsobují chromozomální aberace), mohou narušit základní metabolismus, selektivně inhibovat nebo aktivovat enzymy podílející se na metabolismu fosfátů, syntéze cholesterolu a mohou změnit normální složení bílkovinných frakcí v krvi (zvýšit množství volných aminokyselin). 4- a 5-mocný vanad je schopen tvořit komplexní sloučeniny s velkým množstvím biologicky aktivních látek: ribóza, AMP, ATP, serin, albumin, kyselina askorbová.
Sloučeniny vanadu přicházejí do kontaktu s povrchem buněčných membrán, zejména červených krvinek, narušují jejich propustnost a mohou způsobit buněčnou smrt.
Na základě povahy poškození orgánů a tkání lze sloučeniny vanadu klasifikovat jako obecně toxické jedy. Způsobují poškození kardiovaskulárního, respiračního a centrálního nervového systému. Příznaky akutní otravy sloučeninami vanadu jsou podobné záchvatům bronchiálního astmatu.
Chronická otrava sloučeninami vanadu je charakterizována bolestí hlavy, závratí, bledostí kůže, zánětem spojivek, kašlem někdy s krvavým sputem, krvácením z nosu, třesem končetin (třes). Nejzávažnější klinický obraz nastává při vdechování zplodin a prachu z výroby V 2 O 3 (tato sloučenina se používá jako mořidlo v textilním průmyslu) a může být smrtelný.
Kadmium
Široce se používá k výrobě kadmiových pigmentů nezbytných pro výrobu laků, barev a smaltů na nádobí. Jeho zdrojem mohou být lokální emise z průmyslových areálů, hutních provozů, kouř z cigaret a komínů a výfukové plyny automobilů.
Kadmium, které se hromadí v přirozeném prostředí, vstupuje do lidského těla prostřednictvím potravních řetězců. Jeho zdrojem jsou živočišné produkty (vepřové a hovězí ledviny, vejce, mořské plody, ústřice) a rostlinného původu (zelenina, lesní plody, houby, zejména žampiony luční, žitný chléb). Hodně kadmia je obsaženo v cigaretovém kouři (jedna vykouřená cigareta obohatí tělo kuřáka o 2 mg kadmia).
Kadmium má na organismus polytropní účinek.
Kadmium má vysokou afinitu k nukleovým kyselinám, což způsobuje narušení jejich metabolismu. Narušuje syntézu DNA, inhibuje DNA polymerázu a narušuje přidávání thyminu.
Enzymatický toxický účinek kadmia se projevuje především ve schopnosti blokovat SH skupiny v oxyreduktáze a sukcinát dihydrogenáze, cholinové akceptory. Kadmium je schopno měnit aktivitu katalázy, alkalické fosfatázy, cytochromoxidázy, karboxypeptidázy a snižovat aktivitu trávicích enzymů, zejména trypsinu.
Na buněčné úrovni vede nadměrné množství kadmia ke zvýšení hladkého ER, změnám v mitochondriálních membránách a nárůstu lysozomů.
Cíle v lidském těle jsou nervový, vylučovací a reprodukční systém. Kadmium dobře proniká placentou, může způsobit spontánní potraty (L. Chopikashvili, 1993) a spolu s dalšími těžkými kovy přispívá k rozvoji dědičné patologie.
Po dosažení koncentrace kadmia 0,2 mg/kg tělesné hmotnosti se objevují příznaky otravy.
Akutní otrava kadmiem se může projevit jako toxický zápal plic a plicní edém.
Chronická otrava se projevuje ve formě hypertenze, bolestí srdce, onemocnění ledvin, bolestí kostí a kloubů. Charakteristická je suchá a šupinatá kůže, vypadávání vlasů, krvácení z nosu, sucho a bolest v krku a vzhled žlutého okraje na krčku zubů.
Mangan
Mangan je široce používán v průmyslu výroby oceli a železa, při elektrickém svařování, při výrobě barev a laků a v zemědělství při krmení hospodářských zvířat.
Cesty vstupu jsou primárně přes dýchací systém, ale mohou proniknout do gastrointestinálního traktu a dokonce i neporušenou kůží.
Mangan se ukládá v mozkových buňkách, parenchymálních orgánech a kostech.
V těle se mangan podílí na stabilizaci nukleových kyselin, podílí se na procesech reduplikace, reparace, transkripce, oxidativní fosforylace, syntézy vitamínů C a B1, zvyšuje metabolismus, má lipotropní účinek. Reguluje procesy krvetvorby, minerálního metabolismu, růstové a reprodukční procesy. Když se mangan a jeho sloučeniny dostávají do lidského těla po dlouhou dobu a ve velkém množství, působí toxicky.
Mangan má mutagenní účinek. Hromadí se v mitochondriích, narušuje energetické procesy v buňce, může inhibovat aktivitu lysozomálních enzymů, adenazinfosfatázy a dalších.
Mangan působí neurotoxicky, alergicky, narušuje funkci jater, ledvin, štítné žlázy. U žen, které byly dlouhodobě vystaveny působení manganu, dochází k nepravidelnostem menstruačního cyklu, spontánním potratům a porodu předčasně narozených dětí.
Projevuje se chronická otrava sloučeninami manganu
následující příznaky: zvýšená únava, bolesti svalů, zejména dolních končetin, apatie, letargie, letargie.
Rtuť
Rtuť se může uvolňovat do životního prostředí z průmyslových odpadních vod z továren na výrobu plastů. louh sodný, chemická hnojiva. Kromě toho zdroje
rtuťové jsou: podlahové tmely, masti a krémy na změkčení pokožky, amalgámové plomby, vodou ředitelné barvy, fotografický film.
Cesty vstupu do těla jsou převážně přes gastrointestinální trakt, často s mořskými plody (ryby, korýši), rýží atd. Vylučován z těla ledvinami.
Rtuť má genotoxický účinek, způsobuje poškození DNA a genové mutace. Byly prokázány embryotoxické, teratogenní (nedonosení těhotenství, narození dětí s vývojovými abnormalitami) a karcinogenní účinky. Rtuť má afinitu k nervovému a imunitnímu systému. Vlivem rtuti se snižuje počet T-lymfocytů a může se vyvinout autoimunitní glomerulonefritida.
Otrava rtutí vede k rozvoji nemoci Minamato.
V roce 1953 v Japonsku v oblasti Minamato Bay onemocnělo otravou rtutí 120 lidí, z nichž 46 zemřelo.
Klinický obraz obvykle začíná po 8-24 hodinách a je vyjádřen celkovou slabostí, horečkou, zarudnutím hltanu a suchým kašlem bez sputa. Pak se objeví stomatitida (zánětlivé procesy dutiny ústní), bolesti břicha, nevolnost, bolesti hlavy, nespavost, deprese, nepřiměřené emoční reakce, strachy.
Vést
Hlavními zdroji olova jsou výfukové plyny automobilů, emise leteckých motorů, staré barvy na domech, voda protékající potrubím vyloženým olovem a zelenina pěstovaná v blízkosti dálnic.
Hlavními cestami vstupu do těla jsou gastrointestinální trakt a dýchací orgány.
Olovo je kumulativní jed, který se postupně hromadí v lidském těle, v kostech, svalech, slinivce, mozku, játrech a ledvinách.
Toxicita olova souvisí s jeho komplexotvornými vlastnostmi. Vznik komplexních sloučenin olova s proteiny, fosfolipidy a nukleotidy vede k jejich denaturaci. Sloučeniny olova inhibují energetickou rovnováhu buňky.
Olovo poškozuje membrány, hromadí se v cytoplazmatické membráně a membránových organelách.
Imunotoxický účinek se projevuje poklesem
nespecifická rezistence organismu (snížená aktivita slinného lysozymu, baktericidní aktivita kůže).
Byly prokázány mutagenní a karcinogenní účinky olova.
Otrava olovem se může projevit následujícími příznaky: ztráta chuti k jídlu, deprese, anémie (olovo snižuje rychlost tvorby červených krvinek v kostní dřeni a blokuje syntézu hemoglobinu), křeče, mdloby atd.
Otrava olovem u dětí může v těžkých případech skončit smrtí nebo ve středně těžkých případech mentální retardací.
Chrom
Sloučeniny chrómu jsou široce používány v národním hospodářství, v hutním a farmaceutickém průmyslu, při výrobě oceli, linolea, tužek, fotografie atd.
Cesty vstupu: dýchací orgány, gastrointestinální trakt, může být absorbován neporušenou kůží. Je vylučován všemi vylučovacími orgány.
V biologických dávkách je chrom stálou a nezbytnou součástí různých tkání a aktivně se podílí na procesech buněčného metabolismu.
Chrom, který vstupuje do těla v nadměrných koncentracích, se hromadí v plicích, játrech a ledvinách.
Mechanismus patogenního působení.
Sloučeniny chrómu při vstupu do buňky mění svou mitotickou aktivitu. Zejména mohou způsobit zpoždění mitózy, narušit cytotomii, způsobit asymetrické a multipolární mitózy a vést k tvorbě mnohojaderných buněk. Taková porušení dokazují karcinogenní účinek sloučenin chrómu.
Genotoxický účinek sloučenin chrómu se projevuje v jejich schopnosti zvyšovat frekvenci chromozomálních aberací, způsobovat genové mutace, jako je „substituce párů bází“ nebo „posun čtecího rámce“, a podporovat tvorbu polyploidních a aneuploidních buněk. (A.B. Bengaliev, 1986).
Kromě mutagenních a karcinogenních účinků mohou sloučeniny chrómu způsobovat denaturaci bílkovin krevní plazmy, narušovat enzymatické procesy v těle a způsobit změny v dýchacím systému, gastrointestinálním traktu, játrech, ledvinách a nervovém systému. Podporovat rozvoj alergických procesů, zejména dermatitidy.
Akutní otrava sloučeninami chrómu se projevuje závratěmi, zimnicí, nevolností, zvracením a bolestmi břicha.
Při neustálém dlouhodobém kontaktu se sloučeninami chrómu se rozvíjí bronchitida, bronchiální astma, dermatitida a rakovina plic. Na kůži, nejčastěji na bočních plochách rukou, v dolní části bérce, se objevují zvláštní chromové vředy. Vředy jsou zprvu povrchové, mírně bolestivé, vypadají „z ptačí perspektivy“, později se prohlubují a jsou velmi bolestivé.
Zinek
Sloučeniny zinku se používají při tavení olovo-zinkové rudy, při výrobě vápna, při tavení hliníku a při galvanizaci nádobí.Oxid zinečnatý se používá při výrobě skla, keramiky, zápalek, kosmetiky a dentální techniky. cement.
Cesty vstupu – především dýchací orgány, vylučovány převážně střevy. Ukládá se v kostech, vlasech, nehtech.
Zinek je bioelement a je součástí mnoha enzymů a hormonů (inzulin), jeho nedostatek vede k atrofii lymfatických orgánů a dysfunkci T-helper buněk.
Zinek, který se dostává do těla v nadbytku, narušuje propustnost buněčných membrán, hromadí se v cytoplazmě a jádře buňky, je schopen tvořit komplexy s fosfolipidy, aminokyselinami a nukleovými kyselinami a zvyšuje aktivitu lysozomálních enzymů. Při vdechování zinkových par dochází k denaturaci bílkovin sliznic a alveolů, jejichž vstřebávání vede k rozvoji „slévárenské horečky“, jejíž hlavní projevy jsou: výskyt nasládlé chuti v ústech, žízeň, pocit únavy, bolest na hrudi, ospalost a suchý kašel. Poté teplota vystoupí na 39-40 C doprovázená zimnicí a trvá několik hodin a klesá na normální čísla.
Bolestivý stav obvykle trvá 2-4 dny. V krevním testu je zvýšení cukru, v testu moči výskyt cukru, zinku a mědi.
Jako ochranu se v podnicích na výrobu zinku doporučuje používat plynové masky, speciální ochranné brýle a ochranný oděv. Neustálé větrání prostor. Jíst potraviny obsahující vitamín C.
Mechanismy obrany organismu proti xenobiotikům
Vědci zjistili, že zvířata a lidé mají několik různých obranných mechanismů proti xenobiotikům. Ty hlavní:
Systém bariér, které brání pronikání xenobiotik do vnitřního prostředí těla a chrání zejména důležité orgány;
speciální transportní mechanismy pro odstraňování xenobiotik z těla;
enzymové systémy, které přeměňují xenobiotika na sloučeniny, které jsou méně toxické a snáze se odstraňují z těla;
tkáňové depoty, kde se mohou hromadit některá xenobiotika. Xenobiotikum, které se dostane do krve, je zpravidla transportováno do nejdůležitějších orgánů - centrálního nervového systému, žláz s vnitřní sekrecí atd., ve kterých jsou umístěny histohematické bariéry. Bohužel ne vždy je histohematická bariéra pro xenobiotika nepřekonatelná. Některé z nich navíc mohou poškodit buňky, které tvoří histohematické bariéry, a ty se stávají snadno propustnými.
Transportní systémy, které odstraňují xenobiotika z krve, se nacházejí v mnoha orgánech savců, včetně člověka. Ty nejsilnější se nacházejí v buňkách jaterních a ledvinových tubulů.
Lipidová membrána těchto buněk nepropouští ve vodě rozpustná xenobiotika, tato membrána však obsahuje speciální nosný protein, který rozezná odstraňovanou látku, vytvoří s ní transportní komplex a přenese ji přes lipidovou vrstvu z vnitřního prostředí . Poté další nosič odebírá látku z buňky do vnějšího prostředí. Jinými slovy, všechny antropogenní organické látky, které tvoří ve vnitřním prostředí záporně nabité ionty (báze), jsou odstraňovány jedním systémem a ty, které tvoří kladně nabité ionty (kyseliny), jsou odstraňovány jiným. Do roku 1983 bylo popsáno více než 200 sloučenin různých chemických struktur, které transportní systém organických kyselin v ledvinách dokáže rozpoznat a odstranit.
Ale bohužel systémy na odstraňování xenobiotik nejsou všemocné. Některá xenobiotika mohou ničit transportní systémy, např. tento účinek mají syntetická penicilinová antibiotika - cefaloridiny, z tohoto důvodu se v lékařství nepoužívají.
Dalším obranným mechanismem jsou enzymové systémy, které přeměňují xenobiotika na méně toxické a snadněji odstranitelné sloučeniny. K tomu se používají enzymy, které katalyzují buď rozbití jakékoli chemické vazby v molekule xenobiotika, nebo naopak její kombinaci s molekulami jiných látek. Nejčastěji je výsledkem organická kyselina, která se z těla snadno odstraňuje.
Nejvýkonnější enzymatické systémy se nacházejí v jaterních buňkách. Hepatocyty mohou dokonce neutralizovat nebezpečné látky, jako jsou polycyklické aromatické uhlovodíky, které mohou způsobit rakovinu. Někdy ale v důsledku práce těchto enzymových systémů vznikají produkty, které jsou mnohem jedovatější a nebezpečnější než původní xenobiotikum.
Depot pro xenobiotika. Některé z nich se selektivně hromadí v určitých tkáních a zůstávají tam po dlouhou dobu; v těchto případech hovoří o depozici xenobiotik. Chlorované uhlovodíky jsou tedy vysoce rozpustné v tucích, a proto se selektivně hromadí v tukové tkáni zvířat a lidí. Jedna z těchto sloučenin, DDT, se stále nachází v tukové tkáni lidí a zvířat, ačkoli její použití ve většině zemí světa bylo před 20 lety zakázáno. Tetracyklinové sloučeniny jsou podobné vápníku, a proto se selektivně ukládají v rostoucí kostní tkáni atd.
Hlavní literatura
1. Shilov I.A. Ekologie. – M.: Vyšší škola, 1998.
2. Korobkin V.I., Peredelsky L.V. Ekologie. – Rostov n/a: Phoenix Publishing House 2000.-576 s.
3. Koroljov A.A. Lékařská ekologie. – M.: „Akademie“ 2003. – 192 s.
4. Samykina L.N., Fedoseikina I.V., Bogdanova R.A., Dudina A.I., Kulíková L.N., Samykina E.V. Lékařské problémy zajištění kvality života - Samara: IPK LLC Sodruzhestvo, 2007. – 72 s.
Doplňková literatura.
1. Agadzhanyan N.A., Volozhin A.I., Evstafieva E.V. Ekologie člověka a koncept přežití. - M.: GOU VUNMC Ministerstvo zdravotnictví Ruské federace, 2001.
2. Alekseev S.V., Yanuschyants O.I., Hygienický problém ekologie dětství v moderních podmínkách. Environmentální bezpečnost měst: Abstrakty. zpráva vědecký – praktické conf. – St.-Pb, 1993.
3. Burláková T. I., Samarin S. A., Štěpánov N. A.Úloha environmentálních faktorů při výskytu rakoviny v populaci průmyslového města. Hygienické problémy ochrany veřejného zdraví. Konferenční materiály. Samara., 2000.
4. Buklesheva M. S., Gorbatova I. N. Některé vzorce vzniku nemocnosti u dětí v oblasti velkého petrochemického komplexu./Klinické a hygienické aspekty prevence nemocí z povolání v podnicích ve městech regionu Střední Volha: sbírka vědeckých prací. tr. MNIIG im. F. F. Erisman. – M., 1986.
5. Galkin R. A., Makovetskaya G. A., Stukalová T. I. et al. Problémy zdraví dětí v technogenních provinciích./ Environment and health: Proc. zpráva vědecký – praktické Konf. - Kazaň, 1996.
6. Doblo A. D., Logashova N. B. Ekologické a hygienické aspekty zásobování regionu vodou./Hygienické problémy ochrany veřejného zdraví. Konferenční materiály / Samara, 2001.
7. Zhukova V.V., Timokhin D.I. Hygienické problémy zachování zdraví obyvatel velkých měst. / Hygiena na přelomu 21. století: Sborník z konference. Voroněž. – 2000.
8. Makovetskaya D. A., Gasilina E. S., Kaganova T. I. Agresivní faktory a zdraví dětí. / Materiály 6. mezinárodního kongresu „Ekologie a lidské zdraví“. Samara, 1999.
9. Potapov A. I., Yastrebov G. G. Taktiky a strategie pro komplexní hygienický výzkum. // Hygienické problémy ochrany veřejného zdraví. Konferenční materiály. Samara, 2000.
10. Sukacheva I. F., Kudrina N. V., Matyunina I. O. Ekologická a hygienická situace nádrže Saratov ve městě Samara. / Hygienické problémy veřejného zdraví. Konferenční materiály. / Samara, 2001.
11. Spiridonov A. M., Sergeeva N. M. O stavu životního prostředí a zdraví obyvatel regionu Samara // Ekologie a lidské zdraví: So. vědecký tr./ - Samara.
- Úvod
- Cizí xenobiotické sloučeniny
- Jak se tělo chrání před xenobiotiky?
- Antioxidanty
4. Závěr
Učitel životní bezpečnosti
Kovalev Alexandr Prokofjevič
Střední škola č. 2
Mozdok
Člověk žije obklopen řadou chemických látek, z nichž mnohé patří do této skupiny xenobiotika – cizorodé sloučeniny.
Zahraniční spojení- jedná se o látku, kterou tělo nedokáže využít ani k výrobě energie, ani k výstavbě některé ze svých částí.
Cizí chemikálie jsou jedovaté nebo jedovaté a mají různý původ.
Mnohé z nich jsou přirozené, ale více než 7 milionů látek je uměle vytvořeno člověkem; pesticidy, domácí chemikálie, léky, průmyslový odpad.
Planetu otravuje mnoho látek – organických i anorganických, 12 kovů: berylium, hliník, chrom, selen, stříbro, kadmium, cín, antimon, baryum, rtuť, thalium, olovo – jsou toxické ve všech svých sloučeninách.
Tři kovy – olovo, kadmium a rtuť – představují zvláštní hrozbu pro lidský život a zdraví.
Každá z nových chemikálií může způsobit otravu nebo chemické onemocnění.
Toxiny vstupující do lidského těla s vodou, vzduchem, potravinami mohou způsobit chemické poškození, které je vždy doprovázeno duševním poškozením : Takto reagují nervové buňky, nejzranitelnější v těle, na škodlivé látky.
Toxiny mohou způsobit i vážnější následky – smrtelnou otravu. , a v některých případech se jejich účinek projeví až po letech v podobě určitých onemocnění.
Příčinou chemické otravy může být mnoho látek, se kterými se setkáváme v každodenním životě, např. léky, pokud překročíte dávkování předepsané lékařem, použijte léky s prošlou dobou použitelnosti.
Další zdroj: domácí chemikálie: barvy, laky, lepidla, prací prášky, bělidla, odstraňovače skvrn, repelenty proti hmyzu.
U nás mají na svědomí více než milion případů otrav ročně.
Dnes bylo v tabákovém kouři zjištěno více než 400 zdravotních rizik.
Především je to radioaktivní polonium-210 a karcinogenní pryskyřice, které způsobují rakovinu většiny vnitřních orgánů.
Kromě, Rostlina tabáku v největší míře akumuluje soli kadmia z půdy.
Aerosol oxidu kademnatého se s tabákovým kouřem dostává do plicních sklípků a spolu s výše zmíněnými látkami přispívá ke vzniku rakoviny plic.
Absorpce (absorpce do krve) kadmia ze vzduchu je 80%.
Z tohoto důvodu je obsah kadmia v těle pasivních kuřáků jen o něco nižší než u aktivních kuřáků.
Kromě výše zmíněných látek tabákový kouř obsahuje takové známé jedy jako kyselina kyanovodíková, arsen, oxid uhelnatý, které se nevratně vážou na hemoglobin v krvi.
Podle odhadů WHO Kuřáci ztratí v průměru 22 let normálního života.
Lidské a zvířecí tělo má různé obranné mechanismy proti xenonobiotikům. Ty hlavní:
1. Jde o systémy bariér, které brání pronikání xenobiotik do vnitřního prostředí těla a zároveň chrání zvláště důležité orgány (mozek apod.) před těmi „cizinci“, kteří se přesto do těla dostali.
2. Jedná se o speciální transportní mechanismy pro odstraňování xenobiotik z těla. Nejvýkonnější z nich se nachází v ledvinách
3. Jedná se o enzymové systémy, z nichž hlavní se nacházejí v játrech a přeměňují xenobiotika na sloučeniny, které jsou méně toxické a snáze se odstraňují z těla.
4. Jsou to tkáňové depoty, kde se mohou hromadit nějaká xenobiotika, jako by byla zadržena.
Bariéry jsou kůže, epitel lemující vnitřní povrch gastrointestinálního traktu a dýchacího traktu. Tyto bariéry jsou tvořeny jedno- nebo vícevrstvými vrstvami buněk.
Některé látky však mohou tyto bariéry překonat.
Pokud xenobiotika proniknou do krve, potkají je histohematické bariéry umístěné mezi tkání a krví.
Histohematické bariéry ale nejsou pro xenobiotika vždy nepřekonatelné – ostatně prášky na spaní a některé léky působí na nervové buňky, což znamená, že bariérou projdou.
Některá xenobiotika mohou poškozovat buňky, které tvoří histohematické bariéry, a usnadňují tak jejich průnik.
Transportní systémy se nacházejí v mnoha orgánech. Ty nejsilnější se nacházejí v jaterních buňkách a ledvinových tubulech.
V orgánech chráněných histohematickou bariérou existují speciální útvary, které pumpují xenobiotika do krve z tkáňového moku
Enzymové systémy přeměňují xenobiotika na méně toxické sloučeniny, které se snáze odstraňují z těla.
K tomu se používají enzymy, které katalyzují buď rozbití jakékoli chemické vazby v molekule xenobiotika, nebo naopak její spojení s molekulami jiných látek.
Nejčastěji je výsledkem organická kyselina, která se z těla snadno odstraňuje.
Nejvýkonnější enzymatické systémy se nacházejí v jaterních buňkách.
Sklad xenobiotik je místem selektivní akumulace určitých škodlivých látek.
Během evoluce zvířat a lidí zůstal gastrointestinální trakt hlavní branou pro vstup cizích látek do těla. Byly také vytvořeny vhodné mechanismy pro neutralizaci xenobiotik pronikajících ze střev do krve: Ochrannou funkci „převzala“ játra
Tato výkonná „chemička“ zajišťovala zachování stálosti vnitřního prostředí těla.
Nyní se situace radikálně změnila v důsledku značného a různorodého znečištění životního prostředí.
Z tohoto důvodu je lidské tělo mnohem citlivější na pronikání toxických látek do něj jak plícemi, tak gastrointestinálním traktem.
Průnik různých škodlivých látek ve zvýšené koncentraci přes dýchací orgány, které jsou méně chráněny než gastrointestinální trakt, vedl v dnešní době k výrazné změně stavu organismu.
Vyvinula se patologická přecitlivělost organismu.
Dědičné vady se hromadí znatelným tempem.
Rozšířila se chronická bronchitida a dříve vzácné formy plicní patologie, jako je alergický zánět alveolů (nemoc drůbeže, pěstitele tabáku, „farmářské plíce“ atd.).
Zvýšil se počet pacientů s bronchiálním astmatem, nejtěžším projevem alergie.
Zvláště znepokojivý je nárůst počtu pacientů s rakovinou plic.
Alkoholické nápoje jsou známé již dlouho. Předpokládá se, že pití alkoholu bylo našimi předky načasováno tak, aby se shodovalo s událostmi, jako je festival úplňku, úspěšný lov a symbolizoval duševní spřízněnost, „jednotu krve“.
Dlouho lidé nepřekračovali nebezpečnou hranici pití alkoholu, ale dnes se alkoholismus stal jedním z nejzávažnějších problémů.
Antioxidanty jsou látky, které zabraňují oxidaci nebo reakcím, které jsou aktivovány kyslíkem, peroxidy, radikály , to znamená, že chrání buněčné membrány.
Většina vitamínů jsou antioxidanty. Vzhledem k tomu, že v posledních desetiletích prudce vzrostla zátěž organismu xenobiotiky, prudce vzrostla spotřeba vitamínů a dalších antioxidantů, a proto je množství, které přichází s běžnou stravou, stále nedostatečné.
K odstranění mnoha chemikálií a těžkých kovů z těla je vhodné užívat sorbenty: chitosan, vlákninu, pektiny.
Přemýšlejte, než si píchnete xenobiotika, včetně těch, kterým se říká drogy.
Zvažte jin:jang, přínos: riziko komplikací.
Pamatovat si! K prodloužení života ho stačí nezkracovat!
Bez ohledu na to, jak dokonalá je medicína, nemůže zbavit každého všech nemocí. Člověk je tvůrcem svého zdraví, o které musí bojovat.
Od raného věku je nutné vést aktivní životní styl, otužovat se, věnovat se tělesné výchově a sportu, dodržovat pravidla osobní hygieny - jedním slovem dosáhnout skutečné harmonie zdraví rozumnými prostředky.
Zdravý životní styl je způsob života založený na zásadách morálky, racionálně organizovaný, aktivní, pracovní, otužující se a zároveň chránící před nepříznivými vlivy prostředí, umožňující zachovat si mravní, duševní a fyzické zdraví až do starý věk.
Domácí úkol § 3.1 str.18-24
8085 0
Xenobiotika znečišťují všechna přírodní prostředí – vzduch, vodní plochy, půdu a flóru. Průmyslový odpad a další látky znečišťující životní prostředí mají schopnost rychle se šířit vzduchem a vodou a stávají se součástí přirozeného koloběhu. Tyto toxické sloučeniny se hromadí ve vodních útvarech a půdě, někdy i v místech vzdálených od zdrojů kontaminace, což usnadňuje vítr, déšť, sníh a také migrace znečišťujících látek vodou (moře, řeky, jezera). Z půdy se dostávají do rostlin a zvířat.
Půda zaujímá ústřední místo v koloběhu xenobiotik vyskytujících se v biosféře. Je v neustálé interakci s dalšími ekologickými systémy, jako je atmosféra, hydrosféra, flóra, a je důležitým článkem při vstupu různých složek, včetně toxických, do lidského těla. To se děje především prostřednictvím jídla. Všechny živé bytosti potřebují potravu jako zdroj energie, stavebních látek a živin, které zajišťují životně důležité funkce těla. Pokud však obsahuje nejen užitečné, ale i škodlivé látky, stává se nebezpečným. Xenobiotika způsobují nemoci a úhyn rostlin a živočichů. Nebezpečná jsou především ta xenobiotika, která jsou odolná vůči prostředí a mohou se v něm hromadit.
Prevalence xenobiotik v prostředí závisí na klimatických a meteorologických podmínkách a charakteru vodních ploch. Zvýšená vlhkost vzduchu, směr větru a srážky (déšť, sníh) tedy přispívají k rozšíření a ztrátě xenobiotik. Sladkovodní útvary, moře a oceány se liší stupněm akumulace xenobiotik. Typ půdy, různé rostliny a jejich složky se liší také mírou vstřebávání a retence xenobiotik. A různá zvířata mají různou citlivost na xenobiotika. Míra akumulace xenobiotik v těle zvířat je dána perzistencí těchto cizorodých látek.
Kanadští vědci tedy prokázali, že voda jezera Michigan obsahovala pouze 0,001 mg pesticidu DDT na litr, zatímco maso krevet obsahovalo 0,4 mg/l, rybí tuk – 3,5 mg/l a tuk racků, kteří jedli ryby z tohoto jezera – 100. mg/l. Následně na každém dalším článku potravního řetězce dochází k postupnému zvyšování koncentrace persistentního pesticidu DDT a nejnižší obsah této látky byl pozorován ve vodě jezera. Proto není divu, že organochlorové pesticidy se nacházejí nejen v tuku mořských ryb a hospodářských zvířat, ale dokonce i u tučňáků žijících v Antarktidě.
Člověk si musí vždy pamatovat, že jeho aktivity na jednom místě planety mohou způsobit neočekávané následky na jiném místě. Například buřňák zřejmě žije na neobydlených skalách v Atlantském oceánu a živí se výhradně rybami. Stává se však ohroženým druhem kvůli DDT používanému na souši, které se hromadí v mořských potravních řetězcích. Dalším příkladem by byl polární led, který obsahuje významná zbytková množství DDT nesená srážkami.
Vlastnosti xenobiotik přicházejících z vnějšího prostředí do lidského těla:
- schopnost xenobiotik šířit se v našem prostředí daleko za hranice jejich původního umístění (řeky, větry, déšť, sníh atd.);
- znečištění životního prostředí je velmi trvalé;
- Navzdory široké variabilitě chemické struktury mají xenobiotika určité společné fyzikální vlastnosti, které zvyšují jejich potenciální nebezpečí pro člověka;
- Pro lidské zdraví jsou nebezpečné zejména kombinace různých xenobiotik;
- xenobiotika se vyznačují nízkou intenzitou metabolismu a odstraňování, v důsledku čehož se hromadí v tkáních rostlin a živočichů;
- toxicita xenobiotik pro vyšší savce je obvykle vyšší než pro živočišné druhy nižšího fylogenetického řádu;
- schopnost xenobiotik akumulovat se v potravinách;
- Xenobiotika snižují nutriční hodnotu potravin.
Během evoluce na Zemi se vztahy vyvíjely tak, že některé organismy sloužily jako potrava pro jiné a tím se vytvořily stabilní potravní řetězce. V důsledku toho se lidé stali hlavním koncovým bodem mnoha potravních cest a mohou být zahrnuti do těchto potravních řetězců téměř na jakékoli úrovni. A to není překvapivé, protože život byl od svého počátku formován jako řetězový proces. Prosperita každého organismu je do značné míry určována jeho pozicí v potravním řetězci, a to je zajištěno efektivitou interakcí nejen s předchozími, ale i následujícími členy potravního řetězce. Jinými slovy, významnou roli hraje nejen zdroj výživy a její efektivní vstřebávání, ale i spotřeba daného člena ekologického systému ostatními.
Migrační cesty, tzn. Potravinové cesty, kterými se živiny pohybují, jsou různé, včetně krátkých a dlouhých. Příklad dlouhého potravního řetězce: vodní plochy – půda – rostliny – zvířata – potrava – lidé. Příklad krátkého potravního řetězce: nádrže - vodní organismy - ryby - člověk.
Organické látky vznikající v přírodě migrují potravními řetězci v různých ekologických systémech (atmosférický vzduch, vodní plochy, půda) a do lidského těla se dostávají ve formě potravin rostlinného a živočišného původu. Jídlo však obsahuje nejen naše přátele, ale i nepřátele, protože zároveň se v potravním řetězci pohybuje řada nepotravinářských, cizorodých látek, které vznikají chemizací průmyslu a zemědělství a jsou toxické pro lidi a jiné živé bytosti. . Není proto náhoda, že mnoho vědců mluví o jedech v našem jídle. V poslední době také mnoho vědců mluví o ochraně vnitřního prostředí lidského těla.
Akademik Pokrovsky říká: „Jsme hluboce přesvědčeni, že důležitým integrálním kritériem pro opatření na ochranu potravin zaměřených na prevenci nemocí by měly být ukazatele chemické čistoty vnitřního prostředí lidského těla, bez cizích, zejména perzistentních látek. Je třeba si uvědomit, že hromadění jakékoli perzistentní cizorodé látky ve vnitřním prostředí těla je krajně nežádoucí a v některých případech nebezpečné.“ Tato koncepce počítá se zcela zřejmými opatřeními zaměřenými na snížení úrovně znečištění všech objektů životního prostředí, včetně potravin, toxickými látkami. Čistota prostředí je tedy nezbytným předpokladem pro čistotu vnitřního prostředí lidského těla.
Xenobiotika mají negativní vliv na živiny (bílkoviny, sacharidy, tuky, vitamíny, minerální soli), čímž snižují nutriční hodnotu potravinářských výrobků.
Je třeba mít na paměti, že kontaminace potravinářských výrobků xenobiotiky je možná nejen při jejich příjmu, ale také při skladování, zpracování, přepravě a prodeji veřejnosti. Environmentální polutanty jsou poměrně stabilní, mají tendenci se šířit, hromadit se v potravních řetězcích a jsou schopné biotransformace se zvyšující se toxicitou. Závažnost způsobených účinků se značně liší v závislosti na stupni a trvání expozice xenobiotikům. V lidském těle se může hromadit řada xenobiotik, a proto mají dlouhodobý škodlivý účinek.
Negativní účinek xenobiotik na lidský organismus závisí na jejich fyzikálně-chemických vlastnostech, koncentraci, délce expozice, schopnosti ukládat se v těle a selektivně ovlivňovat určité tkáně a orgány. V důsledku toho mnoho xenobiotik způsobuje specifické poškození různých orgánů. Nepříznivé faktory prostředí vyvolávají nebo vyvolávají u velké části populace stresový stav s následnými metabolickými poruchami. Vedoucí role xenobiotik při vzniku alergických stavů je rovněž nepochybná.
V důsledku hromadění xenobiotik v lidském těle dochází k narušení funkcí vnitřních orgánů a vzniku různých bolestivých stavů, včetně závažných onemocnění s úmrtím nebo invaliditou. Mezi těmito onemocněními, která mohou být akutní nebo chronická, vzbuzuje zvláštní obavy možnost vzniku zhoubných nádorů a leukémie – rakoviny krve. Ďábelská samosa spočívá právě v záludnosti potravních řetězců, zejména v mikroskopické povaze potravy se stálým přísunem xenobiotik. V důsledku toho se vyvinou vážné dlouhodobé následky, zejména deformované, neživotaschopné potomstvo.
Role půdy jako centrálního místa v koloběhu látek již byla zaznamenána. V tomto prostředí dochází k interakci většiny prvků biosféry: vody a vzduchu, klimatických a fyzikálně-chemických faktorů a konečně živých organismů podílejících se na tvorbě půdy. Právě ona hraje hlavní roli při vytváření potravních řetězců.
Potravní trakt je tedy hlavní cestou migrace látek škodlivých pro člověka, tzn. Xenobiotika se do těla dostávají převážně potravou (70 % všech, kteří do těla pravidelně vstupují, pouze 20 % – vzduchem a 10 % – vodou).
Všechny potravinářské produkty obsahují jako primární zdroje složky pocházející ze vzduchu, vody a půdy. V závislosti na povaze potravinářského produktu může být cesta transformace těchto výchozích látek více či méně dlouhá, přímá nebo klikatá, a protože znečištění životního prostředí je spojeno se silnou tendencí k distribuci a akumulaci xenobiotik v potravních řetězcích (cestách ), stejně jako schopnost podléhat transformaci se zvyšující se toxicitou, závažnost následků, které způsobují, závisí na míře jejich toxicity (nebo perzistence) a délce expozice. Zákeřnost pronikání xenobiotik do potravních řetězců je v tom, že člověk neustále jí, což znamená, že i v malém množství se do jeho těla neustále dostávají škodlivé látky. Jak již bylo uvedeno, migrační cesty, tzn. potravní cesty (řetězce) živin, pro člověka prospěšných i škodlivých, jsou rozmanité.
Zdroje znečištění životního prostředí xenobiotiky
|
Zdroje znečištění |
Xenobiotikum |
Nejvíce kontaminovaný produkt |
|
Výrobky elektrotechnického průmyslu |
Polychlorované bifenoly |
Ryby, lidské mléko |
|
Nečistoty v polychlorovaných bifenolech |
Dioxiny |
Ryby, kravské mléko, hovězí tuk |
|
Fungicidy, průmyslové vedlejší produkty |
Hexachlorbenzen |
živočišné tuky, Mléčné výrobky produkty |
|
Výroba pesticidů |
Ryby, lidské mléko |
|
|
Pesticidy |
Halogenované uhlovodíky |
Ryby, lidské mléko |
|
Výroba chlóru a hydroxidu sodného, zařízení na zpracování komunikací |
Alkylové sloučeniny rtuti | |
|
Automobilové výfukové plyny, produkty spalování uhlí |
Obiloviny, zelenina, ryby, kyselá jídla |
|
|
Sedimentové kaly, produkty metalurgických procesů (tavení) |
Obiloviny, zelenina, masné výrobky |
|
|
produkty metalurgický procesy |
Mléko, zelenina, ovoce |
|
|
Konzervárenský průmysl |
Konzervované potraviny |
Má lidské tělo schopnost do určité míry neutralizovat škodlivé účinky xenobiotik?
Odpověď může být kladná, protože lidské tělo má určité obranné mechanismy, které umožňují neutralizovat patogenní účinky xenobiotik.
Mezi tyto mechanismy patří:
- soubor procesů, kterými jsou tyto cizorodé látky odstraňovány z těla přirozenými cestami eliminace (vydýchaný vzduch, žluč, střeva, ledviny);
- aktivní neutralizace xenobiotik v játrech;
- přeměna cizorodých látek na méně aktivní chemické sloučeniny;
- ochranná role imunitního systému těla.
Lisovsky V.A., Evseev S.P., Golofeevsky V.Yu., Mironenko A.N.
Pro udržení homeostázy si biologické objekty v procesu evoluce vyvinuly speciální systémy a mechanismy biochemické detoxikace. Mechanismy ochrany před účinky xenobiotik mohou být u různých typů biologických objektů různé. Obranné systémy těla jsou však stejné a jsou klasifikovány podle účelu a mechanismů účinku.
Podle účelu se rozlišují:
Systémy sloužící k omezení toxických účinků xenobiotik (bariéry, tkáňové depoty);
Systémy, které slouží k eliminaci toxických účinků xenobiotik (transportní a enzymové systémy).
Mechanismy působení obranných systémů závisí na cestách průniku xenobiotik do organismu.
Bariéry. Ve zvířecím a lidském těle existují dva bariérové obranné systémy:
Bariéry, které zabraňují vstupu xenobiotik do vnitřního prostředí těla;
Bariéry, které chrání zvláště důležité orgány (mozek, centrální nervový systém, žlázy s vnitřní sekrecí atd.).
Role bariéry, které chrání vnitřní prostředí těla, provádí kůže a epitel vnitřního povrchu gastrointestinálního traktu a dýchacího traktu. Kůže zvířat a lidí tvoří více než čtvrtinu tělesné hmotnosti (u průměrného člověka do 20 kg). Kůže se skládá ze tří hlavních vrstev: epidermis (svrchní vrstva kůže), dermis (vnitřní vrstva, resp. kůže samotná) a podkožní tuk (obr. 9). Svrchní vrstva kůže má složitou strukturu a skládá se z rohovinové, průhledné, zrnité, trnové a zárodečné vrstvy. Bariérovou funkci plní hluboká část stratum corneum a průhledné vrstvy. Hlavní strukturální složkou bariér jsou strukturální proteiny. Rohovitou hmotu tvoří a-keratiny (z GR. keras roh), obsahující v molekule zbytky všech 20 přírodních aminokyselin.
Průhledná vrstva je tvořena jednovrstvými a vícevrstvými deskami buněk. Každá buňka je obklopena tenkým tukovým filmem – lipidovou membránou, nepropustnou pro látky rozpustné ve vodě. Látky, které jsou vysoce rozpustné v lipidech, však mohou tuto bariéru překonat. Hlavní strukturní složkou lipidové membrány je glycerolipid.
Lipidy(z GR. lipos fat) jsou tukům podobné látky, které jsou součástí všech živých buněk. Podle jejich chemické struktury existují tři hlavní skupiny lipidů:
Mastné kyseliny a produkty jejich enzymatické oxidace;
Glycerolipidy (obsahují glycerolový zbytek v molekule);
Lipidy, které neobsahují v molekule zbytek glycerolu (kromě prvního).
Schopnost kožních bariér chránit vnitřní prostředí těla před pronikáním xenobiotik do něj závisí na:
Povaha xenobiotik (složení, chemické vlastnosti, reaktivita, hydrofilita atd.) Hydrofilní látky se rozpouštějí ve vodných roztocích tkání a látky rozpustné v tucích se rozpouštějí v lipidech. Kožní bariéry chrání vnitřní prostředí těla před vnikáním ve vodě rozpustných látek a před působením vodných roztoků kyselin, hydroxidů a solí. Přes tyto bariéry však pronikají organická rozpouštědla a látky, které se v nich rozpouštějí. Zvláště nebezpečné jsou látky, které mají difilní povahu;
Velikost molekul xenobiotik (částic) určuje možnost jejich průniku do vnitřního prostředí těla přes kůži a kožní vývody potních a mazových žláz. Hlavní cestou je vstřebávání kůží. Velké molekuly (protein) zůstávají na povrchu kůže, aniž by pronikly hluboko, a malé částice mohou proniknout dovnitř.;
Věk těla Propustnost pokožky pro vodu se s věkem nemění.
V případech, kdy xenobiotika pronikají do stratum corneum a lipidových membrán, epitelem vnitřního povrchu gastrointestinálního traktu a dýchacích cest a dostávají se do krevního oběhu, plní funkci bariér chránících zvláště důležité orgány tzv. histohematické bariéry(z GR. histos tkáň + krev haima), která se nachází mezi tkání a krví. Některá xenobiotika mohou poškodit buňky, které tvoří histohematické bariéry. Histohematické bariéry nejvíce poškozují ionty přechodných kovů, které tvoří organické komplexy s proteiny a aminokyselinami (ionty kadmia, zinku, chrómu, rtuti).
Pro udržení vitálních funkcí těla jsou staré bariérové buňky nahrazovány novými. Červené krvinky se kompletně obnovují měsíčně, zrohovatělá látka se z kůže odstraňuje denně (až 6 g) a kůže se kompletně obnovuje do měsíce. Týdně se obnovuje epitel vnitřního povrchu gastrointestinálního traktu a dýchacího traktu.
Depot pro xenobiotika. Některá xenobiotika se hromadí v určitých tkáních těla a mohou tam přetrvávat po dlouhou dobu. Tkáňové depoty, shromažďující xenobiotika v jedné tkáni, chrání před ní vnitřní prostředí těla a pomáhají udržovat homeostázu. Pokud se však xenobiotikum zdrží v depu delší dobu a jeho koncentrace se časem výrazně zvýší, pak se jeho toxický účinek změní z chronického na akutní.
Schopnost xenobiotik akumulovat se v určitých tkáních nebo orgánech je dána jejich složením, strukturou a fyzikálně-chemickými vlastnostmi.
Neelektrolyty, metabolicky relativně inertní a mající dobrou rozpustnost v tucích, se hromadí ve všech orgánech a tkáních. Navíc v první fázi vstupu jedu do těla bude určujícím faktorem prokrvení orgánu, což omezuje dosažení dynamické rovnováhy krevní tkáň. Do budoucna je však hlavním faktorem ovlivňujícím distribuci jedu sorpční kapacita orgánu (statická rovnováha). Pro látky rozpustné v tucích má největší kapacitu tuková tkáň a orgány bohaté na lipidy (kostní dřeň apod.). Pro mnoho látek rozpustných v tucích je hlavním depotem tuková tkáň, která zadržuje jed jak ve větším množství, tak po delší dobu než jiné tkáně a orgány. V tomto případě je doba uchování jedů v tukovém depu určena jejich fyzikálně-chemickými vlastnostmi. Například k desaturaci tukové tkáně po otravě zvířat benzenem dochází během 30-48 hodin a insekticidem DDT - po mnoho měsíců.
Pro distribuci kovových iontů v těle, na rozdíl od organických neelektrolytů, nebyly identifikovány žádné obecné vzorce, které by spojovaly fyzikálně-chemické vlastnosti těchto iontů s jejich distribucí. Obecně však platí, že kovové ionty mají tendenci se nejvíce hromadit ve stejných tkáních a orgánech, kde se běžně vyskytují ve velkém množství jako stopové prvky. Kromě toho se selektivní depozice kovových iontů nachází ve tkáních, kde jsou polární skupiny schopné darovat elektrony a vytvářet koordinační vazby s atomy kovů, a v orgánech s intenzivním metabolismem. Štítná žláza například absorbuje mangan, kobalt, nikl, chrom, arsen, rhenium; nadledvinky a slinivka – mangan, kobalt, chrom, zinek, nikl; hypofýza – mangan, olovo, molybden; varlata absorbují kadmium a zinek.
Ukládání iontů většiny přechodných kovů v těle je způsobeno především jejich schopností tvořit různé organické komplexy s proteiny a aminokyselinami. Ionty kovů jako zinek, kadmium, kobalt, nikl, thalium, měď, cín, ruthenium, chrom, rtuť jsou v těle rozmístěny rovnoměrně. Nacházejí se při intoxikaci ve všech tkáních. Současně je pozorována určitá selektivita jejich akumulace. V ledvinách dochází k selektivní depozici rtuti a kadmia v jakékoli formě, což souvisí se specifickou afinitou těchto kovů ke skupině SH ledvinové tkáně. Ve formě hrubých koloidů jsou některé špatně rozpustné kovy vzácných zemin selektivně zadržovány v orgánech, jako jsou játra, slezina a kostní dřeň, které jsou bohaté na retikuloendoteliální buňky. Kostní tkáň selektivně akumuluje ionty těch kovů, jejichž anorganické sloučeniny se v těle dobře disociují, a také kovové ionty, které tvoří pevné vazby s fosforem a vápníkem. Mezi takové kovy patří olovo, berylium, baryum, stroncium, gallium, yttrium, zirkonium, uran a thorium. Olovo se navíc při dlouhodobém vdechování nachází v maximálním množství také v játrech, ledvinách, slezině a srdečním svalu.
Uvolňování kovových iontů z těla se řídí exponenciálním zákonem. Po ukončení příjmu se jejich obsah v těle rychle normalizuje. V mnoha případech uvolňování probíhá nerovnoměrně, vícefázově a každá fáze má svou exponenciální křivku. Například většina vdechnutých par rtuti je z těla odstraněna ledvinami během několika hodin, ale odstranění jejího zbytkového množství je o několik dní zpožděno; uvolňování zbytkového množství uranu trvá až 900 hodin a uvolňování zinku více než 150 dní.
Dopravní systémy. Podle účelu v těle zvířat a lidí se transportní systémy dělí do dvou skupin. Do první skupiny patří transportní systémy, které čistí vnitřní prostředí celého těla. Druhou skupinu tvoří transportní systémy, které odstraňují xenobiotika z nejdůležitějšího orgánu.
Transportní systémy první skupiny se nacházejí v mnoha orgánech, ale nejvýkonnější z nich jsou v buňkách jaterních a ledvinových tubulů.
Potrava a další látky v žaludku se tráví jen částečně. Většina trávicích procesů probíhá v tenkém střevě. Natrávená potrava a malé molekuly a xenobiotické ionty procházejí stěnami tenkého střeva do krve a s krevním řečištěm se dostávají do jater. Nestrávená potrava a molekuly nebo ionty xenobiotik, které neprojdou stěnami tenkého střeva, jsou z těla vyloučeny.
Strukturní nosný protein v jaterních buňkách identifikuje škodlivé látky a oddělí je od prospěšných. Látky užitečné pro tělo (glukóza, uložená ve formě glykogenu a další sacharidy, aminokyseliny a mastné kyseliny) se uvolňují do krve, aby se přenesly do buněk, jejichž životně důležitou činnost poskytují. Malá část molekul glukózy a aminokyselin se vrací do jater, aby se přeměnila na bílkoviny potřebné pro krev.
Balastní látky a některá xenobiotika jsou transportovány žlučí do střeva a vylučovány z těla ven. Jiná xenobiotika procházejí chemickými přeměnami v játrech, díky čemuž jsou méně toxická a více rozpustná ve vodě, snadno se vylučují z těla.
V procesu odstraňování xenobiotik a produktů jejich přeměny z těla hrají určitou roli plíce, trávicí orgány, kůže a různé žlázy. Největší význam mají ledviny. Funkce ledvin, která podmiňuje vylučovací procesy, se využívá při otravách zvýšeným močením k rychlému odstranění toxických látek z těla. Mnohá xenobiotika (rtuť atd.) však mají škodlivý účinek na ledviny. Kromě toho mohou být v ledvinách zadržovány xenobiotické transformační produkty. Například při otravě etylenglykolem se při jeho oxidaci v těle tvoří kyselina šťavelová a v ledvinových tubulech se vysrážejí krystaly šťavelanu vápenatého, který brání močení.
Transportní systémy druhé skupiny se nacházejí např. v komorách mozku. Odstraňují z nich xenobiotika mozkomíšního moku(tekutina, která omývá mozek) do krve.
Mechanismus odstraňování xenobiotik transportními systémy obou skupin je stejný. Transportní buňky tvoří vrstvu, jejíž jedna strana hraničí s vnitřním prostředím a druhá s vnějším prostředím. Lipidová membrána buněk této vrstvy neumožňuje ve vodě rozpustným xenobiotikům proniknout do vnitřního prostředí buňky. Ale tato membrána obsahuje speciální transportní protein - nosný protein, který škodlivou látku identifikuje, tvoří s ní transportní komplex a přenáší ji lipidovou vrstvou z vnitřního prostředí do vnějšího.
Převážná část xenobiotik je vylučována dvěma transportními systémy: pro organické kyseliny a pro organické báze.
Počet molekul nosného proteinu v membráně je omezený. Při vysoké koncentraci xenobiotik v krvi mohou být obsazeny všechny molekuly transportního proteinu v membráně a pak je proces přenosu nemožný. Některá xenobiotika navíc poškozují nebo dokonce zabíjejí transportní buňky.
Transport kovových iontů se provádí převážně krví ve formě spojené s proteinovými frakcemi krve. Červené krvinky hrají hlavní roli v transportu mnoha kovových iontů (například olova, chrómu, arsenu).
Enzymové systémy. V procesech detoxikace xenobiotik vstupujících do krevního oběhu hrají rozhodující roli enzymové systémy, které přeměňují toxická xenobiotika na méně toxické sloučeniny, které jsou lépe rozpustné ve vodě a snáze se odstraňují z těla. K takovým chemickým přeměnám dochází vlivem enzymů, které katalyzují přerušení jakékoli chemické vazby v molekule xenobiotika nebo naopak interakci molekul xenobiotika s molekulami jiných látek.
Nejvýkonnější enzymatické systémy se nacházejí v jaterních buňkách. Systémy jaterních enzymů ve většině případů neutralizují xenobiotika, která vstupují do krve proudící ze střev a vstupující do jater, a zabraňují jejich vstupu do celkového krevního oběhu. Typickým příkladem procesu detoxikace xenobiotik systémy jaterních enzymů je biochemická přeměna benzenu, který je ve vodě špatně rozpustný, v těle na pyrokatechol, který je ve vodě vysoce rozpustný a snadno se z těla vylučuje.
Biochemická přeměna benzenu v těle probíhá ve třech směrech: oxidace (hydroxylace) benzenu na aromatické alkoholy, tvorba konjugátů a úplná destrukce jeho molekuly (roztržení aromatického kruhu).
Dalším příkladem procesu detoxikace xenobiotik systémy jaterních enzymů je oxidace toxického siřičitanu na sulfát:
2SO 3 2– (aq) + O 2 (aq) 2SO 4 2– (aq)
Enzym, který tuto reakci katalyzuje, obsahuje molybdenový iont. Bez tohoto stopového prvku v jaterních buňkách by většina potravin byla pro lidi a zvířata toxická.
Schopnost systémů jaterních enzymů neutralizovat xenobiotika obsažená v krevním řečišti je omezená. Vzhledem k tomu, že detoxikační procesy jsou spojeny s konzumací látek nezbytných pro život buněk, mohou tyto procesy způsobit jejich nedostatek v těle. V důsledku toho existuje nebezpečí vzniku sekundárních bolestivých stavů z nedostatku potřebných metabolitů. Například detoxikace mnoha xenobiotik závisí na zásobách jaterního glykogenu, protože produkují kyselinu glukuronovou. Když se do těla dostanou velké dávky xenobiotik, jejichž neutralizace se provádí tvorbou kyseliny glukuronové (například deriváty benzenu), obsah glykogenu (hlavní snadno mobilizovatelná zásoba sacharidů) klesá. Existují však látky, které jsou pod vlivem jaterních enzymů schopny odštěpovat molekuly kyseliny glukuronové a tím napomáhat k neutralizaci jedů. Jednou z těchto látek je glycyrrhizin, který je součástí kořene lékořice.
Navíc, když se xenobiotika dostanou do krevního oběhu ve velkých dávkách, může dojít k potlačení funkce jater. Přetěžování jater xenobiotiky může také vést k jejich hromadění v tukových tkáních těla a chronickým otravám.
