Apstraktni ksenobiotici i zaštitne sposobnosti organizama. Mehanizam obrane organizma od ksenobiotika Ulazak ksenobiotika u organizam životinje.
S razvojem industrijskog društva dolazi do promjena u formiranju biosfere. Mnoge strane tvari, produkt ljudske aktivnosti, dospjele su u okoliš. Samim time utječu na životnu aktivnost svih živih organizama, pa tako i našeg.
Što su ksenobiotici?
Ksenobiotici su sintetske tvari koje imaju negativan učinak na bilo koji organizam. U ovu skupinu spadaju industrijski otpad, kućanski proizvodi (praškovi, deterdženti za pranje posuđa), građevinski materijali itd.
Veliki broj ksenobiotika su tvari koje ubrzavaju pojavu usjeva. Za poljoprivredu je vrlo važno povećati otpornost usjeva na razne štetočine, kao i dati im dobar izgled. Za postizanje tog učinka koriste se pesticidi, tvari koje su strane tijelu.
Građevinski materijali, ljepila, lakovi, potrepštine za kućanstvo, aditivi u hrani - sve su to ksenobiotici. Začudo, neki biološki organizmi, na primjer, virusi, bakterije, helminti, također pripadaju ovoj skupini.
Kako ksenobiotici djeluju na tijelo?
Tvari koje su strane svim živim bićima štetno utječu na mnoge metaboličke procese. Na primjer, mogu zaustaviti funkcioniranje membranskih kanala, uništiti funkcionalno važne proteine, destabilizirati plazmalemu i staničnu stijenku te izazvati alergijske reakcije.
Svaki organizam prilagođen je u jednom ili drugom stupnju uklanjanju otrovnih otrova. Međutim, velike koncentracije tvari ne mogu se potpuno ukloniti. Metalni ioni, otrovne organske i anorganske tvari s vremenom se nakupljaju u tijelu i nakon određenog vremena (često nekoliko godina) dovode do patologija, bolesti i alergija.
Ksenobiotici su otrovi. Mogu prodrijeti u probavni sustav, dišne puteve, pa čak i kroz netaknutu kožu. Putevi ulaska ovise o agregatnom stanju, strukturi tvari, kao i uvjetima okoliša.
Kroz nosnu šupljinu sa zrakom ili prašinom u tijelo ulaze plinoviti ugljikovodici, etil i metil alkoholi, acetaldehid, klorovodik, eteri i aceton. Fenoli, cijanidi i teški metali (olovo, krom, željezo, kobalt, bakar, živa, talij, antimon) prodiru u probavni sustav. Vrijedno je napomenuti da su mikroelementi poput željeza ili kobalta neophodni tijelu, ali njihov sadržaj ne smije prelaziti tisućinke postotka. U većim dozama također dovode do negativnih učinaka.
Podjela ksenobiotika
Ksenobiotici nisu samo kemijske tvari organskog i anorganskog podrijetla. Ova skupina također uključuje biološke čimbenike, uključujući viruse, bakterije, patogene protiste i gljivice te helminte. Čudno, ali kao što su buka, vibracije, zračenje, zračenje također pripadaju ksenobioticima.
Prema kemijskom sastavu svi se otrovi dijele na:
- Organski (fenoli, alkoholi, ugljikovodici, halogeni derivati, eteri itd.).
- Organoelementi (organofosfor, organoživa i drugi).
- Anorganski (metali i njihovi oksidi, kiseline, baze).
Kemijski ksenobiotici se prema podrijetlu dijele u sljedeće skupine:
Zašto ksenobiotici utječu na zdravlje?
Pojava stranih tvari u tijelu može ozbiljno utjecati na njegovu izvedbu. Povećana koncentracija ksenobiotika dovodi do pojave patologija i promjena na razini DNA.
Imunitet je jedna od glavnih zaštitnih barijera. Utjecaj ksenobiotika može se proširiti na imunološki sustav, ometajući normalno funkcioniranje limfocita. Zbog toga te stanice ne funkcioniraju ispravno, što dovodi do slabljenja obrambenih snaga organizma i pojave alergija.
Stanični genom osjetljiv je na učinke bilo kojeg mutagena. Ksenobiotici, prodirući u stanicu, mogu poremetiti normalnu strukturu DNA i RNA, što dovodi do pojave mutacija. Ako je broj takvih događaja velik, postoji rizik od razvoja raka.
Neki otrovi djeluju selektivno na ciljni organ. Tako postoje neurotropni ksenobiotici (živa, olovo, mangan, ugljikov disulfid), hematotropni (benzen, arsen, fenilhidrazin), hepatotropni (klorirani ugljikovodici), nefrotropni (spojevi kadmija i fluora, etilen glikol).
Ksenobiotici i ljudi
Gospodarske i industrijske aktivnosti štetno utječu na ljudsko zdravlje zbog velike količine otpada, kemikalija i lijekova. Ksenobiotici se danas nalaze gotovo posvuda, što znači da je vjerojatnost njihovog ulaska u tijelo uvijek velika.
Ipak, najmoćniji ksenobiotici s kojima se ljudi susreću posvuda su lijekovi. Farmakologija kao znanost proučava djelovanje lijekova na živi organizam. Prema stručnjacima, ksenobiotici ovog podrijetla uzrok su 40% hepatitisa, a to nije slučajnost: glavna funkcija jetre je neutralizacija otrova. Stoga ovaj organ najviše strada od velikih doza lijekova.
Prevencija trovanja
Ksenobiotici su tvari strane tijelu. Ljudsko tijelo je razvilo mnogo alternativnih puteva za uklanjanje ovih toksina. Na primjer, otrovi se mogu neutralizirati u jetri i otpustiti u okoliš kroz dišni sustav, sustav izlučivanja, lojne, znojne, pa čak i mliječne žlijezde.
Unatoč tome, osoba sama mora poduzeti mjere za smanjenje štetnih učinaka otrova. Prije svega, morate pažljivo odabrati hranu. Suplementi skupine “E” jaki su ksenobiotici, pa kupnju takvih proizvoda treba izbjegavati. Voće i povrće ne bi trebalo birati samo po izgledu. Uvijek obratite pozornost na rok valjanosti, jer se nakon isteka u proizvodu stvaraju otrovi.
Uvijek je vrijedno znati kada prestati uzimati lijekove. Naravno, za učinkovito liječenje to je često nužna potreba, ali pazite da to ne preraste u sustavnu nepotrebnu konzumaciju lijekova.
Izbjegavajte rad s opasnim reagensima, alergenima i raznim sintetičkim tvarima. Smanjite utjecaj kućanskih kemikalija na svoje zdravlje.
Zaključak
Nije uvijek moguće uočiti štetne učinke ksenobiotika. Ponekad se nakupljaju u velikim količinama, pretvarajući se u tempiranu bombu. Tvari strane tijelu štetne su za zdravlje, što dovodi do razvoja bolesti.
Stoga zapamtite minimalne preventivne mjere. Možda nećete odmah primijetiti nikakve negativne učinke, ali nakon nekoliko godina ksenobiotici mogu dovesti do ozbiljnih posljedica. Ne zaboravi ovo.
Glavni anorganski i organski ksenobiotici uobičajeni u biosfera
Vanadij
Spojevi vanadija koriste se u metalurškoj, strojarskoj, tekstilnoj i staklarskoj industriji, au obliku ferovanadija koristi se za proizvodnju čelika i lijevanog željeza.
Glavni putovi ulaska u ljudski organizam su dišni organi, izlučivanje uglavnom urinom.
Vanadij i njegovi spojevi neophodni su za normalan ljudski život. Djeluju na uštedu inzulina, smanjuju razinu glukoze i lipida u krvi te normaliziraju aktivnost jetrenih enzima.
U prevelikim količinama spojevi vanadija imaju genotoksični učinak (uzrokuju kromosomske aberacije), mogu poremetiti osnovni metabolizam, selektivno inhibirati ili aktivirati enzime koji sudjeluju u metabolizmu fosfata, sintezi kolesterola te mogu promijeniti normalan sastav proteinskih frakcija u krvi (povećati količinu slobodnih aminokiselina). 4- i 5-valentni vanadij sposoban je formirati kompleksne spojeve s velikim brojem biološki aktivnih tvari: riboza, AMP, ATP, serin, albumin, askorbinska kiselina.
Spojevi vanadija dolaze u dodir s površinom staničnih membrana, posebice crvenih krvnih zrnaca, narušavaju njihovu propusnost i mogu uzrokovati smrt stanice.
Na temelju prirode oštećenja organa i tkiva spojevi vanadija mogu se klasificirati kao opće toksični otrovi. Oštećuju kardiovaskularni, dišni i središnji živčani sustav. Simptomi akutnog trovanja spojevima vanadija slični su napadajima bronhijalne astme.
Kronično trovanje spojevima vanadija karakterizira glavobolja, vrtoglavica, blijeda koža, konjunktivitis, kašalj ponekad s krvavim ispljuvkom, krvarenje iz nosa, drhtanje udova (tremor). Najteža klinička slika javlja se kod udisanja para i prašine iz proizvodnje V 2 O 3 (ovaj spoj se koristi kao jedkasto sredstvo u tekstilnoj industriji) i može biti smrtonosna.
Kadmij
Široko se koristi za proizvodnju pigmenata kadmija koji su potrebni za proizvodnju lakova, boja i emajla za posuđe. Njegovi izvori mogu biti lokalne emisije iz industrijskih kompleksa, metalurških postrojenja, dim iz cigareta i dimnjaka te ispušni plinovi automobila.
Akumulirajući se u prirodnom okruženju, kadmij ulazi u ljudsko tijelo kroz prehrambene lance. Njegovi izvori su proizvodi životinjskog podrijetla (svinjski i goveđi bubrezi, jaja, plodovi mora, kamenice) i biljnog podrijetla (povrće, bobičasto voće, gljive, osobito livadski šampinjoni, raženi kruh). Puno kadmija sadrži dim cigarete (jedna popušena cigareta obogaćuje organizam pušača s 2 mg kadmija).
Kadmij ima politropno djelovanje na organizam.
Kadmij ima veliki afinitet za nukleinske kiseline, uzrokujući poremećaj njihovog metabolizma. Ometa sintezu DNA, inhibira DNA polimerazu i ometa dodavanje timina.
Enzimski toksični učinak kadmija očituje se prvenstveno u sposobnosti blokiranja SH skupina u oksireduktazi i sukcinat dihidrogenazi, akceptorima kolina. Kadmij može promijeniti aktivnost katalaze, alkalne fosfataze, citokrom oksidaze, karboksipeptidaze i smanjiti aktivnost probavnih enzima, posebno tripsina.
Na staničnoj razini, višak kadmija dovodi do povećanja glatke ER, promjena u membranama mitohondrija i povećanja lizosoma.
Ciljevi u ljudskom tijelu su živčani, izlučujući i reproduktivni sustav. Kadmij dobro prodire kroz placentu, može uzrokovati spontane pobačaje (L. Chopikashvili, 1993.) i zajedno s drugim teškim metalima pridonosi razvoju nasljedne patologije.
Nakon postizanja koncentracije kadmija od 0,2 mg/kg tjelesne težine javljaju se simptomi trovanja.
Akutno trovanje kadmijem može se manifestirati toksičnom upalom pluća i plućnim edemom.
Kronično trovanje manifestira se u obliku hipertenzije, bolova u srcu, bolesti bubrega, bolova u kostima i zglobovima. Karakterizira ga suha i perutava koža, gubitak kose, krvarenje iz nosa, suho i bolno grlo te pojava žutog ruba na vratu zuba.
Mangan
Mangan se široko koristi u industriji proizvodnje čelika i željeza, u elektrozavarivanju, u proizvodnji boja i lakova te u poljoprivredi za ishranu domaćih životinja.
Putevi ulaska su prvenstveno kroz dišni sustav, ali mogu prodrijeti u gastrointestinalni trakt, pa čak i u netaknutu kožu.
Mangan se taloži u moždanim stanicama, parenhimskim organima i kostima.
U organizmu mangan sudjeluje u stabilizaciji nukleinskih kiselina, sudjeluje u procesima reduplikacije, popravka, transkripcije, oksidativne fosforilacije, sinteze vitamina C i B1, pospješuje metabolizam, ima lipotropni učinak. Regulira procese hematopoeze, metabolizam minerala, procese rasta i razmnožavanja. Kada mangan i njegovi spojevi uđu u ljudsko tijelo tijekom dužeg vremenskog razdoblja iu velikim količinama, imaju toksični učinak.
Mangan ima mutageno djelovanje. Akumulira se u mitohondrijima, remeti energetske procese u stanici, može inhibirati aktivnost lizosomskih enzima, adenazin fosfataze i drugih.
Mangan ima neurotoksično, alergijsko djelovanje, remeti rad jetre, bubrega i štitnjače. Žene koje su duže vrijeme izložene manganu doživljavaju menstrualne nepravilnosti, spontane pobačaje i rađanje prijevremeno rođene djece.
Očituje se kronično trovanje spojevima mangana
sljedeći simptomi: povećani umor, bolovi u mišićima, osobito u donjim ekstremitetima, apatija, letargija, letargija.
Merkur
Živa se može ispustiti u okoliš iz industrijskih otpadnih voda iz tvornica za proizvodnju plastike. kaustična soda, kemijska gnojiva. Osim ovoga, izvori
žive su: mastike za podove, masti i kreme za omekšavanje kože, amalgamske plombe, boje na bazi vode, fotografski film.
Putevi ulaska u organizam uglavnom su kroz gastrointestinalni trakt, često s plodovima mora (riba, školjke), rižom itd. Iz tijela se izlučuje putem bubrega.
Živa ima genotoksični učinak, uzrokuje oštećenje DNK i mutacije gena. Dokazano je embriotoksično, teratogeno (nedonošenje trudnoće, rađanje djece s razvojnim poremećajima) i karcinogeno djelovanje. Merkur ima afinitet prema živčanom i imunološkom sustavu. Pod utjecajem žive smanjuje se broj T-limfocita i može se razviti autoimuni glomerulonefritis.
Trovanje živom dovodi do razvoja Minamato bolesti.
Godine 1953. u Japanu na području zaljeva Minamato od trovanja živom oboljelo je 120 ljudi, od kojih je 46 umrlo.
Klinička slika obično počinje nakon 8-24 sata i izražava se općom slabošću, vrućicom, crvenilom ždrijela i suhim kašljem bez ispljuvka. Tada se javljaju stomatitis (upalni procesi usne šupljine), bolovi u trbuhu, mučnina, glavobolja, nesanica, depresija, neadekvatne emocionalne reakcije, strahovi.
voditi
Glavni izvori olova su ispušni plinovi automobila, emisije motora zrakoplova, stare boje na kućama, voda koja teče kroz cijevi obložene olovom i povrće koje se uzgaja u blizini autocesta.
Glavni putovi ulaska u organizam su gastrointestinalni trakt i dišni organi.
Olovo je kumulativni otrov, postupno se nakuplja u ljudskom tijelu, u kostima, mišićima, gušterači, mozgu, jetri i bubrezima.
Toksičnost olova povezana je s njegovim svojstvima kompleksiranja. Stvaranje kompleksnih spojeva olova s proteinima, fosfolipidima i nukleotidima dovodi do njihove denaturacije. Spojevi olova inhibiraju energetsku ravnotežu stanice.
Olovo djeluje štetno na membranu, akumulira se u citoplazmatskoj membrani i membranskim organelama.
Imunotoksični učinak očituje se u smanjenju
nespecifična otpornost tijela (smanjena aktivnost lizozima sline, baktericidna aktivnost kože).
Dokazano je mutageno i kancerogeno djelovanje olova.
Otrovanje olovom može se manifestirati sljedećim simptomima: gubitak apetita, depresija, anemija (olovo smanjuje brzinu stvaranja crvenih krvnih stanica u koštanoj srži i blokira sintezu hemoglobina), grčevi, nesvjestica itd.
Trovanje olovom kod djece može rezultirati smrću u teškim slučajevima ili, u umjerenim slučajevima, mentalnom retardacijom.
Krom
Spojevi kroma naširoko se koriste u nacionalnom gospodarstvu, u metalurškoj i farmaceutskoj industriji, u proizvodnji čelika, linoleuma, olovaka, fotografije itd.
Putevi ulaska: dišni organi, gastrointestinalni trakt, može se apsorbirati kroz netaknutu kožu. Izlučuju ga svi organi za izlučivanje.
U biološkim dozama krom je stalna i neophodna komponenta različitih tkiva i aktivno sudjeluje u procesima staničnog metabolizma.
Ulaskom u tijelo u prekomjernim koncentracijama, krom se nakuplja u plućima, jetri i bubrezima.
Mehanizam patogenog djelovanja.
Ulaskom u stanicu spojevi kroma mijenjaju njezinu mitotsku aktivnost. Konkretno, mogu uzrokovati odgodu mitoze, poremetiti citotomiju, uzrokovati asimetrične i multipolarne mitoze te dovesti do stvaranja stanica s više jezgara. Takva kršenja dokazuju kancerogeni učinak spojeva kroma.
Genotoksični učinak kromovih spojeva očituje se u njegovoj sposobnosti da poveća učestalost kromosomskih aberacija, uzrokuje mutacije gena kao što su "supstitucija parova baza" ili "pomak okvira čitanja", te potiče stvaranje poliploidnih i aneuploidnih stanica. (A.B. Bengaliev, 1986.).
Osim mutagenog i kancerogenog djelovanja, spojevi kroma mogu izazvati denaturaciju proteina krvne plazme, poremetiti enzimske procese u organizmu, izazvati promjene u dišnom sustavu, probavnom traktu, jetri, bubrezima i živčanom sustavu. Pospješuju razvoj alergijskih procesa, osobito dermatitisa.
Akutno trovanje spojevima kroma očituje se vrtoglavicom, zimicom, mučninom, povraćanjem i bolovima u trbuhu.
Uz stalni dugotrajni kontakt sa spojevima kroma razvijaju se bronhitis, bronhijalna astma, dermatitis i rak pluća. Na koži, najčešće na bočnim površinama ruku, u donjem dijelu potkoljenice, pojavljuju se osebujni kromirani čirevi. Čirevi su u početku površinski, malo bolni, imaju izgled "ptičjeg oka", a kasnije se produbljuju i postaju jako bolni.
Cinkov
Spojevi cinka koriste se u topljenju olovno-cinkove rude, u proizvodnji kreča, u topljenju aluminija i u pocinčavanju posuđa.Cinkov oksid se koristi u proizvodnji stakla, keramike, šibica, kozmetike i stomatologije. cement.
Putevi ulaska - uglavnom dišni organi, izlučivanje uglavnom kroz crijeva. Taloži se u kostima, kosi, noktima.
Cink je bioelement i ulazi u sastav mnogih enzima i hormona (inzulin).Njegov nedostatak dovodi do atrofije limfnih organa i disfunkcije T-pomoćnih stanica.
Ulaskom u tijelo u prekomjernim količinama, cink narušava propusnost staničnih membrana, nakuplja se u citoplazmi i jezgri stanice, sposoban je tvoriti komplekse s fosfolipidima, aminokiselinama i nukleinskim kiselinama i povećati aktivnost lizosomskih enzima. Prilikom udisanja para cinka dolazi do denaturacije proteina sluznice i alveola, čija apsorpcija dovodi do razvoja "ljevaoničke groznice", čije su glavne manifestacije: pojava slatkastog okusa u ustima, žeđ, osjećaj umora, bol u prsima, pospanost i suhi kašalj. Tada temperatura raste na 39-40 C, praćena zimicom i traje nekoliko sati te pada na normalne brojke.
Bolno stanje obično traje 2-4 dana. U nalazu krvi postoji porast šećera, u nalazu urina pojava šećera, cinka i bakra.
Kao zaštita, preporuča se koristiti plinske maske, posebne zaštitne naočale i zaštitnu odjeću u poduzećima za proizvodnju cinka. Stalno prozračivanje prostorija. Konzumiranje hrane koja sadrži vitamin C.
Mehanizmi obrane organizma od ksenobiotika
Znanstvenici su otkrili da životinje i ljudi imaju dosta različitih obrambenih mehanizama protiv ksenobiotika. Glavni:
Sustav barijera koje sprječavaju prodor ksenobiotika u unutarnju okolinu tijela i štite posebno važne organe;
posebni transportni mehanizmi za uklanjanje ksenobiotika iz tijela;
enzimski sustavi koji pretvaraju ksenobiotike u spojeve koji su manje toksični i lakše se uklanjaju iz tijela;
tkivnih depoa u kojima se mogu akumulirati neki ksenobiotici. Ksenobiotik koji uđe u krv u pravilu se transportira do najvažnijih organa – središnjeg živčanog sustava, endokrinih žlijezda itd., u kojima se nalaze histohematske barijere. Nažalost, histohematska barijera nije uvijek nepremostiva za ksenobiotike. Štoviše, neki od njih mogu oštetiti stanice koje tvore histohematske barijere, te one postaju lako propusne.
Transportni sustavi koji uklanjaju ksenobiotike iz krvi nalaze se u mnogim organima sisavaca, uključujući i ljude. Najjači se nalaze u stanicama jetre i bubrežnih tubula.
Lipidna membrana ovih stanica ne dopušta prolaz ksenobioticima topivim u vodi, ali ova membrana sadrži poseban protein prijenosnik koji prepoznaje tvar koju treba ukloniti, stvara s njom transportni kompleks i prenosi je kroz lipidni sloj iz unutarnjeg okoliša. . Zatim drugi nosač uklanja tvar iz stanice u vanjski okoliš. Drugim riječima, sve antropogene organske tvari koje tvore negativno nabijene ione (baze) u unutarnjem okolišu uklanja jedan sustav, a one koje tvore pozitivno nabijene ione (kiseline) uklanja drugi. Do 1983. godine opisano je više od 200 spojeva različitih kemijskih struktura koje transportni sustav organske kiseline u bubregu može prepoznati i ukloniti.
No, nažalost, sustavi za uklanjanje ksenobiotika nisu svemogući. Neki ksenobiotici mogu uništiti transportne sustave, na primjer, sintetski penicilinski antibiotici - cefaloridini - imaju takav učinak, zbog toga se ne koriste u medicini.
Sljedeći obrambeni mehanizam su enzimski sustavi koji pretvaraju ksenobiotike u manje toksične spojeve koje je lakše ukloniti. Za to se koriste enzimi koji kataliziraju ili razbijanje bilo koje kemijske veze u molekuli ksenobiotika ili, obrnuto, njegovu kombinaciju s molekulama drugih tvari. Najčešće je rezultat organska kiselina koja se lako uklanja iz tijela.
Najjači enzimski sustavi nalaze se u stanicama jetre. Hepatociti čak mogu neutralizirati opasne tvari poput policikličkih aromatskih ugljikovodika koji mogu uzrokovati rak. Ali ponekad, kao rezultat rada ovih enzimskih sustava, nastaju proizvodi koji su puno otrovniji i opasniji od izvornog ksenobiotika.
Depo za ksenobiotike. Neki od njih selektivno se nakupljaju u određenim tkivima i tamo ostaju dugo vremena; u tim slučajevima govore o taloženju ksenobiotika. Dakle, klorirani ugljikovodici su visoko topljivi u mastima i stoga se selektivno nakupljaju u masnom tkivu životinja i ljudi. Jedan od tih spojeva, DDT, još uvijek se nalazi u masnom tkivu ljudi i životinja, iako je njegova uporaba u većini zemalja svijeta zabranjena prije 20 godina. Tetraciklinski spojevi slični su kalciju, te se stoga selektivno talože u rastućem koštanom tkivu itd.
Glavna literatura
1. Šilov I.A. Ekologija. – M.: Viša škola, 1998.
2. Korobkin V.I., Peredelsky L.V. Ekologija. – Rostov n/a: Phoenix Publishing House 2000.-576 str.
3. Korolev A.A. Medicinska ekologija. – M.: “Akademija” 2003. – 192 str.
4. Samykina L.N., Fedoseikina I.V., Bogdanova R.A., Dudina A.I., Kulikova L.N., Samykina E.V. Medicinski problemi osiguranja kvalitete života - Samara: IPK LLC Sodruzhestvo, 2007. – 72 str.
Dodatna literatura.
1. Agadzhanyan N.A., Volozhin A.I., Evstafieva E.V. Ljudska ekologija i koncept preživljavanja. - M.: GOU VUNMC Ministarstva zdravstva Ruske Federacije, 2001.
2.Alekseev S.V., Yanuschyants O.I., Higijenski problem ekologije djetinjstva u suvremenim uvjetima. Ekološka sigurnost gradova: Sažeci. izvješće znanstveni – praktičan konf. – St.-Pb, 1993. (monografija).
3. Burlakova T. I., Samarin S. A., Stepanov N. A. Uloga okolišnih čimbenika u pojavnosti raka u stanovništvu industrijskog grada. Higijenski problemi zaštite zdravlja ljudi. Konferencijski materijali. Samara., 2000.
4. Buklesheva M. S., Gorbatova I. N. Neki obrasci formiranja morbiditeta među djecom u području velikog petrokemijskog kompleksa./Klinički i higijenski aspekti prevencije profesionalnih bolesti u poduzećima u gradovima Srednje Volge: zbirka znanstvenih radova. tr. MNIIG im. F. F. Erisman. – M., 1986.
5. Galkin R. A., Makovetskaja G. A., Stukalova T. I. i sur. Problemi zdravlja djece u tehnogenim pokrajinama./ Okoliš i zdravlje: Zbornik. izvješće znanstveni – praktičan Conf. - Kazan, 1996.
6. Doblo A. D., Logashova N. B. Ekološki i higijenski aspekti vodoopskrbe regije./Higijenski problemi zaštite zdravlja ljudi. Materijali konferencije / Samara, 2001.
7. Zhukova V.V., Timokhin D.I. Higijenski problemi očuvanja zdravlja stanovništva velikih gradova. / Higijena na prijelazu u 21. stoljeće: zbornik radova. Voronjež. – 2000. godine.
8. Makovetskaja D. A., Gasilina E. S., Kaganova T. I. Agresivni čimbenici i zdravlje djece. / Materijali 6. međunarodnog kongresa “Ekologija i ljudsko zdravlje”. Samara, 1999.
9. Potapov A. I., Yastrebov G. G. Taktike i strategije složenih higijenskih istraživanja. // Higijenski problemi zaštite javnog zdravlja. Konferencijski materijali. Samara, 2000.
10. Sukacheva I. F., Kudrina N. V., Matyunina I. O. Ekološka i higijenska situacija Saratovskog rezervoara u gradu Samari. / Higijenski problemi javnog zdravstva. Konferencijski materijali. / Samara, 2001.
11. Spiridonov A. M., Sergeeva N. M. O stanju okoliša i zdravlju stanovništva Samarske regije // Ekologija i zdravlje ljudi: Sat. znanstveni tr./ - Samara.
- Uvod
- Strani ksenobiotski spojevi
- Kako se tijelo štiti od ksenobiotika?
- Antioksidansi
4. Zaključak
Učiteljica sigurnosti života
Kovaljov Aleksandar Prokofjevič
Srednja škola br.2
Mozdok
Čovjek živi okružen raznim kemijskim tvarima od kojih mnoge pripadaju skupini ksenobiotici – strani spojevi.
Inozemna veza- to je tvar koju tijelo ne može iskoristiti niti za proizvodnju energije niti za izgradnju bilo kojeg svog dijela.
Strane kemikalije su otrovne ili otrovne i imaju različito podrijetlo.
Mnogi od njih su prirodni, ali više od 7 milijuna tvari čovjek je umjetno stvorio; pesticidi, kućanske kemikalije, lijekovi, industrijski otpad.
Mnoge tvari truju planet - i organske i anorganske, 12 metala: berilij, aluminij, krom, selen, srebro, kadmij, kositar, antimon, barij, živa, talij, olovo - otrovni su u svim svojim spojevima.
Posebnu opasnost za život i zdravlje ljudi predstavljaju tri metala - olovo, kadmij i živa.
Svaka od novih kemikalija može uzrokovati trovanje ili kemijsku bolest.
Toksini koji ulaze u ljudsko tijelo s vodom, zrakom, hranom mogu uzrokovati kemijske ozljede, koje su uvijek popraćene psihičkim oštećenjima : Tako živčane stanice, najosjetljivije u tijelu, reagiraju na štetne tvari.
Toksini mogu uzrokovati i teže posljedice – smrtonosna trovanja. , au nekim će se slučajevima njihov učinak očitovati godinama kasnije u obliku određenih bolesti.
Uzrok kemijskog trovanja mogu biti mnoge tvari s kojima se susrećemo u svakodnevnom životu, npr. lijekove, ako prekoračite dozu koju je propisao liječnik, koristite lijekove kojima je istekao rok trajanja.
Još izvor: kemikalije za kućanstvo: boje, lakovi, ljepila, praškovi za pranje rublja, izbjeljivači, sredstva za uklanjanje mrlja, sredstva protiv insekata.
Kod nas su odgovorni za više od milijun slučajeva trovanja godišnje.
Danas je u duhanskom dimu pronađeno više od 400 zdravstvenih opasnosti.
Prije svega, to je radioaktivni polonij-210 i kancerogene smole koje uzrokuju rak većine unutarnjih organa.
Osim, Biljka duhana u najvećoj mjeri akumulira kadmijeve soli iz tla.
Aerosol kadmijeva oksida ulazi u plućne alveole s duhanskim dimom i zajedno s gore navedenim tvarima pridonosi razvoju raka pluća.
Apsorpcija (apsorpcija u krv) kadmija iz zraka je 80%.
Zbog toga je udio kadmija u tijelu pasivnih pušača tek nešto manji nego kod aktivnih pušača.
Osim gore navedenih tvari, duhanski dim sadrži tako poznati otrovi kao što su cijanovodična kiselina, arsen, ugljični monoksid, koji se nepovratno vežu na hemoglobin u krvi.
Prema procjenama SZO Pušači gube u prosjeku 22 godine normalnog života.
Ljudsko i životinjsko tijelo ima različite obrambene mehanizme protiv ksenonobiotika. Glavni:
1. To su sustavi barijera koji sprječavaju prodor ksenobiotika u unutarnju okolinu tijela, kao i zaštitu posebno važnih organa (mozak, itd.) od onih "stranaca" koji su ipak prodrli u tijelo.
2. To su posebni transportni mehanizmi za uklanjanje ksenobiotika iz tijela. Najsnažniji od njih nalazi se u bubrezima
3. To su enzimski sustavi od kojih su glavni smješteni u jetri i pretvaraju ksenobiotike u spojeve koji su manje toksični i lakše se uklanjaju iz organizma.
4. To su depoi tkiva u kojima se mogu nakupiti neki ksenobiotici, kao uhićeni.
Barijere su koža, epitel koji oblaže unutarnju površinu gastrointestinalnog trakta i respiratornog trakta. Ove barijere tvore jednoslojni ili višeslojni slojevi stanica.
Međutim, neke tvari mogu prevladati te prepreke.
Ako ksenobiotici prodru u krv, tada će ih dočekati histohematske barijere koje se nalaze između tkiva i krvi.
Ali histohematske barijere nisu uvijek nepremostive za ksenobiotike - uostalom, tablete za spavanje i neki lijekovi djeluju na živčane stanice, što znači da prolaze barijeru.
Neki ksenobiotici mogu oštetiti stanice koje tvore histohematske barijere, čineći ih lakšim za prodiranje.
Transportni sustavi nalaze se u mnogim organima. Najjači se nalaze u stanicama jetre i bubrežnim tubulima.
U organima zaštićenim histohematskom barijerom postoje posebne tvorevine koje pumpaju ksenobiotike u krv iz tkivne tekućine
Enzimski sustavi pretvaraju ksenobiotike u manje toksične spojeve koji se lakše uklanjaju iz tijela.
Da bi se to postiglo, koriste se enzimi koji kataliziraju ili kidanje bilo koje kemijske veze u molekuli ksenobiotika ili, obrnuto, njegovu vezu s molekulama drugih tvari.
Najčešće je rezultat organska kiselina koja se lako uklanja iz tijela.
Najjači enzimski sustavi nalaze se u stanicama jetre.
Depo ksenobiotika je mjesto selektivnog nakupljanja određenih štetnih tvari.
Tijekom evolucije životinja i ljudi, gastrointestinalni trakt je ostao glavna vrata za ulazak stranih tvari u tijelo. Formirani su i odgovarajući mehanizmi za neutralizaciju ksenobiotika koji iz crijeva prodiru u krv: jetra je “preuzela” zaštitnu funkciju
Ova moćna "kemijska biljka" osigurala je očuvanje postojanosti unutarnjeg okruženja tijela.
Sada se situacija radikalno promijenila zbog značajnog i raznolikog onečišćenja okoliša.
Zbog toga je ljudski organizam mnogo osjetljiviji na prodor otrovnih tvari u njega kako kroz pluća tako i kroz gastrointestinalni trakt.
Prodor raznih štetnih tvari povećane koncentracije kroz dišne organe, koji su manje zaštićeni od probavnog trakta, doveo je do značajnih promjena u stanju organizma ovih dana.
Razvila se patološka preosjetljivost tijela.
Nasljedne se mane gomilaju primjetnom brzinom.
Široko su se raširili kronični bronhitis i ranije rijetki oblici plućne patologije, kao što su alergijske upale alveola (peradarska bolest, duhanska bolest, "farmerska pluća" itd.).
Porastao je broj bolesnika s bronhijalnom astmom, najtežom manifestacijom alergija.
Posebno zabrinjava porast broja oboljelih od raka pluća.
Alkoholna pića poznata su od davnina. Pretpostavlja se da su naši preci ispijanje alkohola vremenski uskladili s događajima kao što su praznik punog mjeseca, uspješan lov i simbolizirali mentalno srodstvo, "jedinstvo krvi".
Dugo vremena ljudi nisu prelazili opasnu granicu pijenja alkohola, no danas je alkoholizam postao jedan od najozbiljnijih problema.
Antioksidansi su tvari koje sprječavaju oksidaciju ili reakcije koje aktiviraju kisik, peroksidi, radikali , odnosno štite stanične membrane.
Većina vitamina su antioksidansi. Budući da je opterećenje organizma ksenobioticima naglo poraslo posljednjih desetljeća, naglo je porasla i potrošnja vitamina i drugih antioksidansa, pa je količina koja dolazi s uobičajenom prehranom sve nedostatnija.
Za uklanjanje mnogih kemikalija i teških metala iz tijela, preporučljivo je uzimati sorbente: kitozan, vlakna, pektine.
Razmislite prije nego si ubrizgate ksenobiotike, uključujući i one koji se nazivaju lijekovima.
Odvažite yin:yang, korist: rizik od komplikacija.
Zapamtiti! Za produljenje života dovoljno je ne skraćivati ga!
Koliko god medicina bila savršena, ne može svakoga riješiti svih bolesti. Čovjek je kreator vlastitog zdravlja za koje se mora boriti.
Od ranog djetinjstva potrebno je voditi aktivan način života, očvrsnuti, baviti se tjelesnim odgojem i sportom, pridržavati se pravila osobne higijene - jednom riječju, razumnim sredstvima postići pravu harmoniju zdravlja.
Zdrav način života je način života koji se temelji na načelima moralnosti, racionalno organiziran, aktivan, radan, očvršćujući i, istovremeno, zaštićen od štetnih utjecaja okoline, omogućavajući očuvanje moralnog, mentalnog i tjelesnog zdravlja do starost.
Domaća zadaća § 3.1 str.18-24
8085 0
Ksenobiotici zagađuju sve prirodne sredine – zrak, vodene površine, tlo i floru. Industrijski otpad i drugi zagađivači okoliša imaju sposobnost brzog širenja u zraku i vodi, postajući dijelom prirodnog ciklusa. Ti se otrovni spojevi nakupljaju u vodenim tijelima i tlu, ponekad na mjestima udaljenim od izvora kontaminacije, čemu doprinose vjetar, kiša, snijeg, kao i migracija onečišćujućih tvari vodom (more, rijeke, jezera). Iz tla ulaze u biljke i životinje.
Tlo zauzima središnje mjesto u ciklusu ksenobiotika koji se javljaju u biosferi. U stalnoj je interakciji s drugim ekološkim sustavima, poput atmosfere, hidrosfere, flore, te je važna karika u ulasku raznih komponenti, uključujući i one toksične, u ljudski organizam. To se prvenstveno događa putem hrane. Sva živa bića trebaju hranu kao izvor energije, građevnog materijala i hranjivih tvari koje osiguravaju vitalne funkcije organizma. Međutim, ako sadrži ne samo korisne, već i štetne tvari, postaje opasno. Ksenobiotici uzrokuju bolesti i smrt biljaka i životinja. Osobito su opasni ksenobiotici koji su otporni na okoliš i sposobni se u njemu nakupljati.
Prevalencija ksenobiotika u okolišu ovisi o klimatskim i meteorološkim uvjetima te prirodi vodenih tijela. Dakle, povećana vlažnost zraka, smjer vjetra i oborine (kiša, snijeg) pridonose prevalenciji i gubitku ksenobiotika. Slatkovodna tijela, mora i oceani razlikuju se po stupnju akumulacije ksenobiotika. Tip tla, različite biljke i njihove komponente razlikuju se i po stupnju apsorpcije i zadržavanja ksenobiotika. I različite životinje imaju različitu osjetljivost na ksenobiotike. Stupanj nakupljanja ksenobiotika u tijelu životinja određen je postojanošću tih stranih tvari.
Tako su kanadski istraživači pokazali da voda jezera Michigan sadrži samo 0,001 mg pesticida DDT po litri, dok meso račića sadrži 0,4 mg/l, riblja mast - 3,5 mg/l, a mast galebova koji su jeli ribu iz ovog jezera - 100 mg/l. mg/l. Posljedično, na svakoj sljedećoj karici u hranidbenom lancu dolazi do postupnog povećanja koncentracije postojanog pesticida DDT, a najmanji sadržaj ove tvari zabilježen je u jezerskoj vodi. Stoga ne čudi da se organoklorni pesticidi nalaze ne samo u masnoći morskih riba i domaćih životinja, već čak iu pingvinima koji žive na Antarktici.
Osoba mora uvijek imati na umu da njegove aktivnosti na jednoj točki planeta mogu izazvati neočekivane posljedice na drugoj točki. Na primjer, čini se da burnica živi na nenaseljenim stijenama u Atlantskom oceanu i hrani se isključivo ribom. Međutim, postaje ugrožena vrsta zbog DDT-a koji se koristi na kopnu, a koji se nakuplja u morskim prehrambenim lancima. Drugi primjer bio bi polarni led, koji sadrži značajne zaostale količine DDT-a nošene oborinama.
Svojstva ksenobiotika koji dolaze iz vanjske sredine u ljudsko tijelo:
- sposobnost ksenobiotika da se šire u našem okolišu daleko izvan granica izvornog mjesta (rijeke, vjetrovi, kiša, snijeg itd.);
- onečišćenje okoliša je vrlo postojano;
- Unatoč velikoj varijaciji u kemijskoj strukturi, ksenobiotici imaju određena zajednička fizikalna svojstva koja povećavaju njihovu potencijalnu opasnost za ljude;
- Za ljudsko zdravlje posebno su opasne kombinacije raznih ksenobiotika;
- ksenobiotike karakterizira nizak intenzitet metabolizma i uklanjanja, zbog čega se nakupljaju u tkivima biljaka i životinja;
- toksičnost ksenobiotika za više sisavce obično je veća nego za životinjske vrste nižeg filogenetskog reda;
- sposobnost nakupljanja ksenobiotika u prehrambenim proizvodima;
- Ksenobiotici smanjuju hranjivu vrijednost hrane.
Tijekom evolucije na Zemlji odnosi su se razvijali na način da su jedni organizmi služili kao hrana drugima i tako su se uspostavili stabilni hranidbeni lanci. Kao rezultat toga, ljudi su postali glavna krajnja točka brojnih prehrambenih putova i mogu biti uključeni u te prehrambene lance na gotovo svim razinama. I to ne čudi, budući da je život od svog početka formiran kao lančani proces. Prosperitet svakog organizma uvelike je određen njegovim položajem u hranidbenom lancu, a to je osigurano učinkovitošću interakcija ne samo s prethodnim, već i sljedećim članovima hranidbenog lanca. Drugim riječima, značajnu ulogu igra ne samo izvor prehrane i njezina učinkovita apsorpcija, već i konzumacija pojedinog člana ekološkog sustava od strane drugih.
Putevi migracije, tj. Putovi hrane kroz koje se kreću hranjive tvari su različiti, uključujući kratke i duge. Primjer dugog hranidbenog lanca: vodena tijela - tlo - biljke - životinje - hrana - ljudi. Primjer kratkog hranidbenog lanca: rezervoari - vodeni organizmi - ribe - ljudi.
Organske tvari nastale u prirodi migriraju hranidbenim lancima u različitim ekološkim sustavima (atmosferski zrak, vodena tijela, tlo) i ulaze u ljudski organizam u obliku prehrambenih proizvoda biljnog i životinjskog podrijetla. No hrana sadrži ne samo naše prijatelje, već i neprijatelje, budući da se u isto vrijeme hranidbenim lancem kreću brojne neprehrambene, strane tvari koje nastaju kemijskom industrijom i poljoprivredom, a koje su otrovne za ljude i druga živa bića. . Stoga nije slučajno što mnogi znanstvenici govore o otrovima u našoj hrani. U posljednje vrijeme mnogi znanstvenici također govore o zaštiti unutarnjeg okoliša ljudskog tijela.
Akademik Pokrovsky kaže: „Duboko smo uvjereni da bi važan sastavni kriterij za mjere zaštite hrane usmjerene na prevenciju bolesti trebali biti pokazatelji kemijske čistoće unutarnjeg okoliša ljudskog tijela, bez stranih, osobito postojanih tvari. Treba priznati da je nakupljanje bilo koje postojane strane tvari u unutarnjem okruženju tijela krajnje nepoželjno, au nekim slučajevima i opasno.” Ovaj koncept predviđa potpuno očite mjere usmjerene na smanjenje razine onečišćenja svih okolišnih objekata, uključujući hranu, otrovnim tvarima. Dakle, čistoća okoliša nužan je preduvjet za čistoću unutarnjeg okoliša ljudskog organizma.
Ksenobiotici negativno utječu na hranjive tvari (bjelančevine, ugljikohidrate, masti, vitamine, mineralne soli) čime se smanjuje hranjiva vrijednost prehrambenih proizvoda.
Treba imati na umu da je kontaminacija prehrambenih proizvoda ksenobioticima moguća ne samo tijekom njihova primitka, već i tijekom skladištenja, obrade, transporta i prodaje stanovništvu. Zagađivači okoliša prilično su stabilni s tendencijom širenja, nakupljanja u hranidbenim lancima i sposobni su biti podvrgnuti biotransformaciji s rastućom toksičnošću. Ozbiljnost izazvanih učinaka uvelike varira ovisno o stupnju i trajanju izloženosti ksenobioticima. Brojni ksenobiotici mogu se akumulirati u ljudskom tijelu i stoga imati dugotrajan štetan učinak.
Negativni učinak ksenobiotika na ljudski organizam ovisi o njihovim fizikalno-kemijskim svojstvima, koncentraciji, trajanju izloženosti, sposobnosti taloženja u organizmu i selektivnog djelovanja na pojedina tkiva i organe. Posljedično, mnogi ksenobiotici uzrokuju specifična oštećenja različitih organa. Nepovoljni okolišni čimbenici provociraju ili uzrokuju stanje stresa kod velikog dijela populacije s posljedičnim metaboličkim poremećajima. Također je nedvojbena vodeća uloga ksenobiotika u razvoju alergijskih stanja.
Uslijed nakupljanja ksenobiotika u ljudskom tijelu dolazi do poremećaja rada unutarnjih organa i razvoja raznih bolnih stanja, uključujući i teške bolesti sa smrću ili invalidnošću. Među tim bolestima, koje mogu biti akutne i kronične, posebno zabrinjava mogućnost razvoja malignih tumora i leukemije - raka krvi. Dijabolična samosa leži upravo u podmuklosti hranidbenih lanaca, posebice u mikroskopskoj prirodi hrane sa stalnom opskrbom ksenobioticima. Kao rezultat toga, razvijaju se ozbiljne dugoročne posljedice, posebice deformirano potomstvo nesposobno za život.
Već je spomenuta uloga tla kao središnjeg mjesta u kruženju tvari. To je okoliš u kojemu međudjelovaju većina elemenata biosfere: voda i zrak, klimatski i fizikalno-kemijski čimbenici te, konačno, živi organizmi koji sudjeluju u formiranju tla. Ona je ta koja igra vodeću ulogu u stvaranju prehrambenih lanaca.
Dakle, prehrambeni trakt je glavni put za migraciju tvari štetnih za ljude, tj. Ksenobiotici ulaze u tijelo uglavnom s hranom (70% svih onih koji redovito ulaze u tijelo, samo 20% - sa zrakom i 10% - s vodom).
Svi prehrambeni proizvodi sadrže komponente koje dolaze iz zraka, vode i tla kao primarnih izvora. Ovisno o prirodi prehrambenog proizvoda, put pretvorbe ovih polaznih tvari može biti manje ili više dug, ravan ili zavojit, a budući da je onečišćenje okoliša povezano sa snažnom tendencijom distribucije i nakupljanja ksenobiotika u prehrambenim lancima (putovi ), kao i sposobnost podvrgavanja transformaciji s povećanjem toksičnosti, težina posljedica koje uzrokuju ovisi o stupnju njihove toksičnosti (ili postojanosti) i trajanju izloženosti. Podmuklost prodora ksenobiotika u prehrambene lance je u tome što čovjek stalno jede, što znači da čak iu malim količinama štetne tvari stalno ulaze u njegov organizam. Kao što je već navedeno, migracijske rute, tj. prehrambeni putovi (lanci) hranjivih tvari, korisnih i štetnih za čovjeka, raznoliki su.
Izvori onečišćenja okoliša ksenobioticima
|
Izvori onečišćenja |
Ksenobiotik |
Najkontaminiraniji proizvod |
|
Proizvodi elektroindustrije |
Poliklorirani bifenoli |
Riba, ljudsko mlijeko |
|
Nečistoće u polikloriranim bifenolima |
Dioksini |
Riba, kravlje mlijeko, goveđa mast |
|
Fungicidi, industrijski nusproizvodi |
Heksaklorobenzen |
Životinjske masti, mliječni proizvodi proizvoda |
|
Proizvodnja pesticida |
Riba, ljudsko mlijeko |
|
|
Pesticidi |
Halogenirani ugljikovodici |
Riba, ljudsko mlijeko |
|
Proizvodnja klora i natrijevog hidroksida, oprema za obradu komunikacija |
Alkil živini spojevi | |
|
Automobilski ispušni plinovi, proizvodi izgaranja ugljena |
Žitarice, povrće, riba, kisela hrana |
|
|
Sedimentni mulj, proizvodi metalurških procesa (taljenja) |
Žitarice, povrće, mesni proizvodi |
|
|
Proizvodi metalurški procesima |
Mlijeko, povrće, voće |
|
|
Industrija konzerviranja |
Konzervirana hrana |
Ima li ljudsko tijelo sposobnost donekle neutralizirati štetne učinke ksenobiotika?
Odgovor bi mogao biti pozitivan, budući da ljudsko tijelo ima određene obrambene mehanizme koji omogućuju neutraliziranje patogenih učinaka ksenobiotika.
Ovi mehanizmi uključuju:
- skup procesa kojima se te strane tvari uklanjaju iz tijela prirodnim putovima eliminacije (izdahnuti zrak, žuč, crijeva, bubrezi);
- aktivna neutralizacija ksenobiotika u jetri;
- transformacija stranih tvari u manje aktivne kemijske spojeve;
- zaštitnu ulogu imunološkog sustava organizma.
Lisovski V.A., Evsejev S.P., Golofejevski V.J., Mironenko A.N.
Za održavanje homeostaze biološki objekti u procesu evolucije razvili su posebne sustave i mehanizme biokemijske detoksikacije. Mehanizmi zaštite od djelovanja ksenobiotika mogu biti različiti u različitim vrstama bioloških objekata. Međutim, obrambeni sustavi tijela su isti, a klasificirani su prema namjeni i mehanizmima djelovanja.
Prema namjeni razlikuju se:
Sustavi koji služe za ograničavanje toksičnih učinaka ksenobiotika (barijere, tkivni depoi);
Sustavi koji služe za uklanjanje toksičnih učinaka ksenobiotika (transportni i enzimski sustavi).
Mehanizmi djelovanja obrambenih sustava ovise o putovima prodiranja ksenobiotika u organizam.
barijere. Postoje dva obrambena sustava u životinjskom i ljudskom tijelu:
Barijere koje sprječavaju ulazak ksenobiotika u unutarnje okruženje tijela;
Barijere koje štite posebno važne organe (mozak, središnji živčani sustav, endokrine žlijezde itd.).
Uloga barijere koje štite unutarnju okolinu tijela, obavljaju koža i epitel unutarnje površine probavnog trakta i dišnog trakta. Koža životinja i ljudi čini više od četvrtine tjelesne težine (za prosječnog čovjeka do 20 kg). Koža se sastoji od tri glavna sloja: epidermis (gornji sloj kože), dermis (unutarnji sloj ili sama koža) i potkožno masno tkivo (slika 9). Gornji sloj kože ima složenu strukturu i sastoji se od rožnatog, prozirnog, zrnastog, trnastog i germinalnog sloja. Funkciju barijere obavljaju duboki dio stratum corneuma i prozirni slojevi. Glavna strukturna komponenta barijera su strukturni proteini. Rožnatu tvar tvore a-keratini (iz gr. keras horn), koji u molekuli sadrži ostatke svih 20 prirodnih aminokiselina.
Prozirni sloj čine jednoslojne i višeslojne ploče stanica. Svaka je stanica okružena tankim slojem masti - lipidnom membranom, nepropusnom za tvari topive u vodi. Međutim, tvari koje su visoko topljive u lipidima mogu prevladati ovu barijeru. Glavna strukturna komponenta lipidne membrane je glicerolipid.
Lipidi(iz gr. lipos mast) su tvari slične mastima koje ulaze u sastav svih živih stanica. Prema kemijskoj strukturi postoje tri glavne skupine lipida:
Masne kiseline i produkti njihove enzimske oksidacije;
Glicerolipidi (sadrže ostatak glicerola u molekuli);
Lipidi koji ne sadrže ostatak glicerola u molekuli (osim prvog).
Sposobnost kožnih barijera da zaštite unutarnje okruženje tijela od prodiranja ksenobiotika u njega ovisi o:
Priroda ksenobiotika (sastav, kemijska svojstva, reaktivnost, hidrofilnost i dr.) Hidrofilne tvari otapaju se u vodenim otopinama tkiva, a tvari topive u mastima otapaju se u lipidima. Kožne barijere štite unutarnju okolinu tijela od ulaska tvari topivih u vodi i od utjecaja vodenih otopina kiselina, hidroksida i soli. Međutim, organska otapala i tvari koje se u njima otapaju prodiru kroz te barijere. Posebno su opasne tvari koje su difilne prirode;
Veličina ksenobiotičkih molekula (čestica) određuje mogućnost njihova prodiranja u unutarnju okolinu tijela kroz kožu i kožne kanale žlijezda znojnica i lojnica. Glavni put je apsorpcija kroz kožu. Velike molekule (proteini) ostaju na površini kože ne prodirući duboko, a male čestice mogu prodrijeti unutra.;
Starost tijela Propusnost kože za vodu ne mijenja se s godinama.
U slučajevima kada ksenobiotici prodiru kroz stratum corneum i lipidne membrane, epitel unutarnje površine gastrointestinalnog trakta i respiratornog trakta te uđu u krvotok, funkciju barijera koje štite posebno važne organe obavljaju histohematske barijere(iz gr. tkivo histos + krv haima), koji se nalazi između tkiva i krvi. Neki ksenobiotici mogu oštetiti stanice koje stvaraju histohematske barijere. Histohematske barijere najviše oštećuju ioni prijelaznih metala koji tvore organske komplekse s proteinima i aminokiselinama (ioni kadmija, cinka, kroma, žive).
Kako bi se održale vitalne funkcije tijela, stare stanice barijere zamjenjuju se novima. Crvena krvna zrnca se u potpunosti obnavljaju mjesečno, dnevno se s kože uklanja rožnata tvar (do 6 g), a koža se u potpunosti obnavlja unutar mjesec dana. Epitel unutarnje površine gastrointestinalnog trakta i respiratornog trakta obnavlja se tjedno.
Depo za ksenobiotike. Neki se ksenobiotici nakupljaju u određenim tkivima tijela i tamo mogu postojati dugo vremena. Tkivni depoi, skupljajući ksenobiotike u jednom tkivu, štite unutarnju okolinu tijela od njih i pomažu u održavanju homeostaze. Međutim, ako se ksenobiotik dulje vrijeme zadržava u depou i njegova koncentracija tijekom vremena značajno raste, tada će njegov toksični učinak iz kroničnog postati akutan.
Sposobnost ksenobiotika da se nakupljaju u određenim tkivima ili organima određena je njihovim sastavom, strukturom i fizikalno-kemijskim svojstvima.
Neelektroliti, metabolički relativno inertni i dobro topljivi u lipidima, nakupljaju se u svim organima i tkivima. Štoviše, u prvoj fazi ulaska otrova u tijelo, odlučujući čimbenik bit će opskrba organa krvlju, što ograničava postizanje dinamičke ravnoteže krvnog tkiva. Međutim, u budućnosti, glavni čimbenik koji utječe na distribuciju otrova je sorpcijski kapacitet organa (statička ravnoteža). Za tvari topive u lipidima najveći kapacitet ima masno tkivo i organi bogati lipidima (koštana srž i dr.). Za mnoge tvari topive u lipidima, masno tkivo je glavni depo, koji zadržava otrov u većim količinama i dulje vrijeme od drugih tkiva i organa. U ovom slučaju, trajanje očuvanja otrova u depou masti određeno je njihovim fizikalno-kemijskim svojstvima. Na primjer, desaturacija masnog tkiva nakon trovanja životinja benzenom događa se unutar 30-48 sati, a kod insekticida DDT - tijekom više mjeseci.
Za raspodjelu metalnih iona u tijelu, za razliku od organskih neelektrolita, nisu identificirani opći obrasci koji povezuju fizikalno-kemijska svojstva potonjih s njihovom raspodjelom. Međutim, općenito, ioni metala imaju tendenciju nakupljanja najviše u istim tkivima i organima gdje se inače nalaze u velikim količinama kao elementi u tragovima. Osim toga, selektivno taloženje metalnih iona nalazi se u tkivima gdje postoje polarne skupine sposobne donirati elektrone i formirati koordinacijske veze s atomima metala, te u organima s intenzivnim metabolizmom. Na primjer, štitnjača apsorbira mangan, kobalt, nikal, krom, arsen, renij; nadbubrežne žlijezde i gušterača - mangan, kobalt, krom, cink, nikal; hipofiza – mangan, olovo, molibden; testisi apsorbiraju kadmij i cink.
Taloženje iona većine prijelaznih metala u tijelu prvenstveno je posljedica njihove sposobnosti stvaranja različitih organskih kompleksa s proteinima i aminokiselinama. Ioni metala kao što su cink, kadmij, kobalt, nikal, talij, bakar, kositar, rutenij, krom, živa ravnomjerno su raspoređeni u tijelu. Nalaze se tijekom intoksikacije u svim tkivima. Istodobno se uočava određena selektivnost njihove akumulacije. U bubrezima se događa selektivno taloženje žive i kadmija u bilo kojem obliku, što je povezano sa specifičnim afinitetom ovih metala prema SH skupini bubrežnog tkiva. U obliku grubih koloida, neki slabo topivi metali rijetkih zemalja selektivno se zadržavaju u organima poput jetre, slezene i koštane srži, koji su bogati retikuloendotelnim stanicama. Koštano tkivo selektivno nakuplja ione onih metala čiji anorganski spojevi dobro disociraju u organizmu, kao i ione metala koji stvaraju jake veze s fosforom i kalcijem. Takvi metali uključuju olovo, berilij, barij, stroncij, galij, itrij, cirkonij, uran i torij. Osim toga, olovo se pri dugotrajnom udisanju u najvećim količinama nalazi iu jetri, bubrezima, slezeni i srčanom mišiću.
Otpuštanje metalnih iona iz tijela slijedi eksponencijalni zakon. Nakon prestanka uzimanja njihov se sadržaj u tijelu brzo normalizira. U mnogim slučajevima otpuštanje se odvija neravnomjerno, višefazno, a svaka faza ima svoju eksponencijalnu krivulju. Na primjer, većinu udahnutih živinih para bubrezi uklone iz tijela unutar nekoliko sati, ali uklanjanje njezinih zaostalih količina kasni nekoliko dana; oslobađanje zaostalih količina urana traje do 900 sati, a oslobađanje cinka više od 150 dana.
Transportni sustavi. Prema namjeni u tijelu životinja i ljudi transportni sustavi se dijele u dvije skupine. U prvu skupinu spadaju transportni sustavi koji čiste unutarnji okoliš cijelog tijela. Drugu skupinu čine transportni sustavi koji uklanjaju ksenobiotik iz jednog najvažnijeg organa.
Transportni sustavi prve skupine nalaze se u mnogim organima, ali najsnažniji od njih su u stanicama jetre i bubrežnih tubula.
Hrana i druge tvari u želucu samo se djelomično probavljaju. Većina probavnog procesa odvija se u tankom crijevu. Probavljena hrana te male molekule i ioni ksenobiotika prolaze kroz stijenke tankog crijeva u krv i s krvotokom ulaze u jetru. Neprobavljena hrana i ksenobiotičke molekule ili ioni koji ne prolaze kroz stijenke tankog crijeva eliminiraju se iz tijela.
U stanicama jetre, strukturni protein prijenosnik identificira štetne tvari i odvaja ih od korisnih. Tvari korisne za tijelo (glukoza, pohranjena u obliku glikogena i drugi ugljikohidrati, aminokiseline i masne kiseline) otpuštaju se u krv za prijenos u one stanice čiju vitalnu aktivnost osiguravaju. Mali dio molekula glukoze i aminokiselina vraća se u jetru da bi se pretvorio u proteine potrebne krvi.
Balastne tvari i neki ksenobiotici se putem žuči prenose u crijevo i izlučuju iz organizma. Ostali ksenobiotici prolaze kemijske transformacije u jetri, čineći ih manje toksičnima i topivijima u vodi, te se lako izlučuju iz tijela.
U procesu uklanjanja ksenobiotika i produkata njihove pretvorbe iz tijela određenu ulogu imaju pluća, probavni organi, koža i razne žlijezde. Bubrezi su od najveće važnosti. Funkcija bubrega, koja određuje procese eliminacije, koristi se u slučajevima trovanja pojačanim mokrenjem za brzo uklanjanje otrovnih tvari iz tijela. Međutim, mnogi ksenobiotici (živa i dr.) štetno djeluju na bubrege. Osim toga, produkti transformacije ksenobiotika mogu se zadržati u bubrezima. Na primjer, u slučaju trovanja etilen glikolom, tijekom njegove oksidacije, u tijelu se stvara oksalna kiselina i kristali kalcijevog oksalata talože se u bubrežnim tubulima, sprječavajući mokrenje.
Transportni sustavi druge skupine nalaze se, na primjer, u ventrikulama mozga. Uklanjaju ksenobiotike iz cerebrospinalna tekućina(tekućina koja kupa mozak) u krv.
Mehanizam uklanjanja ksenobiotika transportnim sustavima obiju skupina je isti. Transportne stanice tvore sloj čija jedna strana graniči s unutarnjom, a druga s vanjskom okolinom. Lipidna membrana stanica ovog sloja ne dopušta ulazak ksenobiotika topivih u vodi u unutarnje okruženje stanice. Ali ova membrana sadrži poseban transportni protein - protein nosač, koji identificira štetnu tvar, tvori s njom transportni kompleks i prenosi je kroz lipidni sloj iz unutarnjeg okoliša u vanjski okoliš.
Glavninu ksenobiotika izlučuje dva transportna sustava: for organske kiseline i za organske baze.
Broj molekula proteina nosača u membrani je ograničen. Pri visokoj koncentraciji ksenobiotika u krvi sve molekule transportnog proteina u membrani mogu biti zauzete i tada proces prijenosa postaje nemoguć. Osim toga, neki ksenobiotici oštećuju ili čak ubijaju transportne stanice.
Prijenos metalnih iona provodi se uglavnom krvlju u obliku koji je povezan s proteinskim frakcijama krvi. Crvena krvna zrnca igraju glavnu ulogu u transportu mnogih metalnih iona (na primjer, olova, kroma, arsena).
Enzimski sustavi. U procesima detoksikacije ksenobiotika koji ulaze u krvotok odlučujuću ulogu imaju enzimski sustavi koji toksične ksenobiotike pretvaraju u manje toksične spojeve koji su bolje topljivi u vodi i lakše se uklanjaju iz organizma. Takve kemijske transformacije nastaju pod utjecajem enzima koji kataliziraju kidanje bilo koje kemijske veze u molekuli ksenobiotika ili, obrnuto, interakciju molekula ksenobiotika s molekulama drugih tvari.
Najjači enzimski sustavi nalaze se u stanicama jetre. U većini slučajeva jetreni enzimski sustavi neutraliziraju ksenobiotike koji ulaze u krv iz crijeva i ulaze u jetru te sprječavaju njihov ulazak u opći krvotok. Tipičan primjer procesa detoksikacije ksenobiotika pomoću jetrenih enzimskih sustava je biokemijska transformacija u organizmu benzena koji je slabo topljiv u vodi u pirokatehol koji je visoko topiv u vodi i lako se izlučuje iz organizma.
Biokemijska transformacija benzena u tijelu odvija se u tri smjera: oksidacija (hidroksilacija) benzena u aromatske alkohole, stvaranje konjugata i potpuna destrukcija njegove molekule (pucanje aromatskog prstena).
Drugi primjer procesa detoksikacije ksenobiotika enzimskim sustavom jetre je oksidacija toksičnog sulfita u sulfat:
2SO 3 2– (aq) + O 2 (aq) 2SO 4 2– (aq)
Enzim koji katalizira ovu reakciju sadrži ion molibdena. Bez ovog elementa u tragovima u jetrenim stanicama većina hrane bi bila toksična za ljude i životinje.
Sposobnost jetrenih enzimskih sustava da neutraliziraju ksenobiotike sadržane u krvotoku je ograničena. Budući da su procesi detoksikacije povezani s utroškom tvari neophodnih za život stanica, ti procesi mogu uzrokovati njihov manjak u organizmu. Zbog toga postoji opasnost od razvoja sekundarnih bolnih stanja zbog nedostatka potrebnih metabolita. Na primjer, detoksikacija mnogih ksenobiotika ovisi o zalihama glikogena u jetri jer oni proizvode glukuronsku kiselinu. Kada velike doze ksenobiotika uđu u tijelo, čija se neutralizacija provodi stvaranjem glukuronske kiseline (na primjer, derivati benzena), smanjuje se sadržaj glikogena (glavne lako mobilizirane rezerve ugljikohidrata). Međutim, postoje tvari koje su pod utjecajem jetrenih enzima sposobne odcijepiti molekule glukuronske kiseline i time pomoći u neutralizaciji otrova. Jedna od tih tvari je glicirizin, koji je dio korijena sladića.
Osim toga, kada ksenobiotici uđu u krvotok u velikim dozama, funkcija jetre može biti potisnuta. Preopterećenje jetre ksenobioticima također može dovesti do njihovog nakupljanja u masnom tkivu organizma i kroničnog trovanja.
