Xenobiotici astratti e capacità protettive degli organismi. Meccanismo di difesa dell’organismo contro gli xenobiotici Ingresso di xenobiotici nel corpo dell’animale
Con lo sviluppo della società industriale, si sono verificati cambiamenti nella formazione della biosfera. Molte sostanze estranee, derivanti dall'attività umana, sono entrate nell'ambiente. Di conseguenza, influenzano l'attività vitale di tutti gli organismi viventi, compreso il nostro.
Cosa sono gli xenobiotici?
Gli xenobiotici sono sostanze sintetiche che hanno un effetto negativo su qualsiasi organismo. Questo gruppo comprende rifiuti industriali, prodotti domestici (polveri, detersivi per piatti), materiali da costruzione, ecc.
Un gran numero di xenobiotici sono sostanze che accelerano la comparsa dei raccolti. Per l’agricoltura è molto importante aumentare la resistenza del raccolto a vari parassiti, oltre a conferirgli un bell’aspetto. Per ottenere questo effetto vengono utilizzati pesticidi, sostanze estranee all'organismo.
Materiali da costruzione, colla, vernici, articoli per la casa, additivi alimentari: tutti questi sono xenobiotici. Stranamente, anche alcuni organismi biologici appartengono a questo gruppo, ad esempio virus, batteri, elminti.
Come agiscono gli xenobiotici sul corpo?
Le sostanze estranee a tutti gli esseri viventi hanno un effetto dannoso su molti processi metabolici. Ad esempio, possono interrompere il funzionamento dei canali della membrana, distruggere proteine funzionalmente importanti, destabilizzare il plasmalemma e la parete cellulare e causare reazioni allergiche.
Qualsiasi organismo è adattato in un modo o nell'altro per eliminare i veleni tossici. Tuttavia, grandi concentrazioni della sostanza non possono essere rimosse completamente. Ioni metallici, sostanze tossiche organiche e inorganiche col tempo si accumulano nell'organismo e dopo un certo periodo di tempo (spesso diversi anni) portano a patologie, malattie e allergie.
Gli xenobiotici sono veleni. Possono penetrare nel sistema digestivo, nelle vie respiratorie e persino attraverso la pelle intatta. Le vie di ingresso dipendono dallo stato di aggregazione, dalla struttura della sostanza e dalle condizioni ambientali.
Attraverso la cavità nasale con aria o polvere, idrocarburi gassosi, alcoli etilici e metilici, acetaldeide, acido cloridrico, eteri e acetone entrano nel corpo. Fenoli, cianuri e metalli pesanti (piombo, cromo, ferro, cobalto, rame, mercurio, tallio, antimonio) penetrano nel sistema digestivo. Vale la pena notare che i microelementi come il ferro o il cobalto sono necessari per il corpo, ma il loro contenuto non deve superare il millesimo di punto percentuale. A dosi più elevate portano anche a effetti negativi.
Classificazione degli xenobiotici
Gli xenobiotici non sono solo sostanze chimiche di origine organica e inorganica. Questo gruppo comprende anche fattori biologici, inclusi virus, batteri, protisti e funghi patogeni ed elminti. Stranamente, ma come il rumore, le vibrazioni, le radiazioni, anche le radiazioni appartengono agli xenobiotici.
In base alla loro composizione chimica, tutti i veleni sono suddivisi in:
- Organici (fenoli, alcoli, idrocarburi, alogeno derivati, eteri, ecc.).
- Organoelemento (organofosforo, organomercurio e altri).
- Sostanze inorganiche (metalli e loro ossidi, acidi, basi).
In base alla loro origine, gli xenobiotici chimici sono suddivisi nei seguenti gruppi:
Perché gli xenobiotici influiscono sulla salute?
La comparsa di sostanze estranee nel corpo può compromettere seriamente le sue prestazioni. Una maggiore concentrazione di xenobiotici porta alla comparsa di patologie e cambiamenti a livello del DNA.
L’immunità è una delle principali barriere protettive. L'influenza degli xenobiotici può estendersi al sistema immunitario, interferendo con il normale funzionamento dei linfociti. Di conseguenza, queste cellule non funzionano correttamente, il che porta ad un indebolimento delle difese dell'organismo e alla comparsa di allergie.
Il genoma cellulare è sensibile agli effetti di qualsiasi mutageno. Gli xenobiotici, penetrando in una cellula, possono interrompere la normale struttura del DNA e dell'RNA, causando la comparsa di mutazioni. Se il numero di tali eventi è elevato, esiste il rischio di sviluppare il cancro.
Alcuni veleni agiscono selettivamente sull'organo bersaglio. Esistono quindi xenobiotici neurotropi (mercurio, piombo, manganese, disolfuro di carbonio), ematotropi (benzene, arsenico, fenilidrazina), epatotropi (idrocarburi clorurati), nefrotropici (composti di cadmio e fluoro, glicole etilenico).
Xenobiotici e umani
Le attività economiche e industriali hanno un effetto dannoso sulla salute umana a causa della grande quantità di rifiuti, prodotti chimici e prodotti farmaceutici. Oggi gli xenobiotici si trovano quasi ovunque, il che significa che la probabilità che entrino nel corpo è sempre alta.
Tuttavia, gli xenobiotici più potenti che le persone incontrano ovunque sono i farmaci. La farmacologia come scienza studia l'effetto dei farmaci su un organismo vivente. Secondo gli esperti, gli xenobiotici di questa origine sono la causa del 40% delle epatiti, e non è un caso: la funzione principale del fegato è neutralizzare i veleni. Pertanto, questo organo soffre maggiormente di grandi dosi di farmaci.
Prevenzione dell'avvelenamento
Gli xenobiotici sono sostanze estranee al corpo. Il corpo umano ha sviluppato molti percorsi alternativi per eliminare queste tossine. Ad esempio, i veleni possono essere neutralizzati nel fegato e rilasciati nell'ambiente attraverso il sistema respiratorio, escretore, sebaceo, sudorifero e persino le ghiandole mammarie.
Nonostante ciò, la persona stessa deve adottare misure per ridurre al minimo gli effetti dannosi dei veleni. Per prima cosa devi scegliere attentamente il tuo cibo. Gli integratori del gruppo “E” sono potenti xenobiotici, quindi l’acquisto di tali prodotti dovrebbe essere evitato. Non dovresti scegliere frutta e verdura solo in base all’apparenza. Prestare sempre attenzione alla data di scadenza, perché dopo la scadenza si formano veleni nel prodotto.
Vale sempre la pena sapere quando interrompere l'assunzione dei farmaci. Naturalmente, per un trattamento efficace questa è spesso una necessità necessaria, ma è necessario assicurarsi che ciò non si trasformi in un consumo sistematico e non necessario di farmaci.
Evitare di lavorare con reagenti pericolosi, allergeni e varie sostanze sintetiche. Riduci al minimo l’impatto dei prodotti chimici domestici sulla tua salute.
Conclusione
Non è sempre possibile osservare gli effetti dannosi degli xenobiotici. A volte si accumulano in grandi quantità, trasformandosi in una bomba a orologeria. Le sostanze estranee al corpo sono dannose per la salute, il che porta allo sviluppo di malattie.
Pertanto, ricorda le misure preventive minime. Potresti non notare subito alcun effetto negativo, ma dopo alcuni anni gli xenobiotici possono portare a gravi conseguenze. Non dimenticartene.
Principali xenobiotici inorganici e organici comuni in biosfera
Vanadio
I composti del vanadio vengono utilizzati nell'industria metallurgica, meccanica, tessile e del vetro; sotto forma di ferrovanadio viene utilizzato per la produzione di acciaio e ghisa.
Le principali vie di ingresso nel corpo umano sono gli organi respiratori, l'escrezione avviene principalmente attraverso l'urina.
Il vanadio e i suoi composti sono necessari per la normale vita umana. Hanno un effetto di risparmio dell'insulina, riducono il livello di glucosio e lipidi nel sangue e normalizzano l'attività degli enzimi epatici.
In quantità eccessive, i composti di vanadio hanno un effetto genotossico (causando aberrazioni cromosomiche), possono interrompere il metabolismo di base, inibire o attivare selettivamente gli enzimi coinvolti nel metabolismo del fosfato, nella sintesi del colesterolo e possono modificare la normale composizione delle frazioni proteiche nel sangue (aumentare la quantità di aminoacidi liberi). Il vanadio 4 e 5-valente è in grado di formare composti complessi con un gran numero di sostanze biologicamente attive: ribosio, AMP, ATP, serina, albumina, acido ascorbico.
I composti del vanadio entrano in contatto con la superficie delle membrane cellulari, in particolare dei globuli rossi, interrompendone la permeabilità e possono causare la morte cellulare.
In base alla natura del danno agli organi e ai tessuti, i composti del vanadio possono essere classificati come veleni generalmente tossici. Causano danni al sistema cardiovascolare, respiratorio e nervoso centrale. I sintomi di avvelenamento acuto con composti di vanadio sono simili agli attacchi di asma bronchiale.
L'avvelenamento cronico con composti di vanadio è caratterizzato da mal di testa, vertigini, pallore, congiuntivite, tosse talvolta con sangue nell'espettorato, sangue dal naso, tremore degli arti (tremore). Il quadro clinico più grave si verifica in caso di inalazione di fumi e polveri derivanti dalla produzione di V 2 O 3 (questo composto viene utilizzato come mordente nell'industria tessile) e può essere fatale.
Cadmio
Ampiamente utilizzato per produrre pigmenti di cadmio necessari per la produzione di vernici, pitture e smalti per piatti. Le sue fonti possono essere emissioni locali di complessi industriali, impianti metallurgici, fumo di sigarette e camini e gas di scarico delle automobili.
Accumulandosi nell'ambiente naturale, il cadmio entra nel corpo umano attraverso la catena alimentare. Le sue fonti sono prodotti di origine animale (rognoni di maiale e manzo, uova, frutti di mare, ostriche) e di origine vegetale (verdure, frutti di bosco, funghi, in particolare champignon di prato, pane di segale). Nel fumo di sigaretta è contenuto molto cadmio (una sigaretta fumata arricchisce l’organismo del fumatore con 2 mg di cadmio).
Il cadmio ha un effetto politropico sul corpo.
Il cadmio ha un'elevata affinità per gli acidi nucleici, causando l'interruzione del loro metabolismo. Interrompe la sintesi del DNA, inibisce la DNA polimerasi e interferisce con l'aggiunta di timina.
L'effetto tossico enzimatico del cadmio si manifesta principalmente nella capacità di bloccare i gruppi SH nell'ossireduttasi e nella succinato diidrogenasi, accettori della colina. Il cadmio è in grado di modificare l'attività della catalasi, della fosfatasi alcalina, della citocromo ossidasi, della carbossipeptidasi e di ridurre l'attività degli enzimi digestivi, in particolare della tripsina.
A livello cellulare, una quantità eccessiva di cadmio porta ad un aumento dell'ER liscio, a cambiamenti nelle membrane mitocondriali e ad un aumento dei lisosomi.
Gli obiettivi nel corpo umano sono i sistemi nervoso, escretore e riproduttivo. Il cadmio penetra bene attraverso la placenta, può causare aborti spontanei (L. Chopikashvili, 1993) e, insieme ad altri metalli pesanti, contribuire allo sviluppo di patologie ereditarie.
Dopo aver raggiunto una concentrazione di cadmio pari a 0,2 mg/kg di peso corporeo compaiono sintomi di avvelenamento.
L'avvelenamento acuto da cadmio può manifestarsi come polmonite tossica ed edema polmonare.
L'avvelenamento cronico si manifesta sotto forma di ipertensione, dolore al cuore, malattie renali, dolore alle ossa e alle articolazioni. Caratterizzato da pelle secca e squamosa, perdita di capelli, sangue dal naso, gola secca e mal di gola e comparsa di un bordo giallo sul collo dei denti.
Manganese
Il manganese è ampiamente utilizzato nella produzione di acciaio, ghisa, saldatura elettrica, produzione di pitture e vernici e in agricoltura per l'alimentazione degli animali da fattoria.
Le vie di ingresso avvengono principalmente attraverso il sistema respiratorio, ma possono penetrare nel tratto gastrointestinale e persino nella pelle intatta.
Il manganese si deposita nelle cellule cerebrali, negli organi parenchimali e nelle ossa.
Nel corpo, il manganese è coinvolto nella stabilizzazione degli acidi nucleici, partecipa ai processi di duplicazione, riparazione, trascrizione, fosforilazione ossidativa, sintesi delle vitamine C e B1, migliora il metabolismo e ha un effetto lipotropico. Regola i processi di emopoiesi, metabolismo minerale, processi di crescita e riproduzione. Quando il manganese e i suoi composti entrano nel corpo umano per un lungo periodo di tempo e in grandi quantità, hanno un effetto tossico.
Il manganese ha un effetto mutageno. Si accumula nei mitocondri, interrompe i processi energetici nella cellula e può inibire l'attività degli enzimi lisosomiali, adenazina fosfatasi e altri.
Il manganese ha un effetto neurotossico e allergico, interrompe la funzione del fegato, dei reni e della ghiandola tiroidea. Le donne esposte al manganese per lungo tempo sperimentano irregolarità mestruali, aborti spontanei e nascita di bambini prematuri.
Si manifesta un avvelenamento cronico con composti di manganese
i seguenti sintomi: aumento dell'affaticamento, dolore muscolare, soprattutto agli arti inferiori, apatia, letargia, letargia.
Mercurio
Il mercurio può essere rilasciato nell’ambiente dalle acque reflue industriali provenienti dagli impianti di produzione della plastica. soda caustica, concimi chimici. Oltre a questo, fonti
mercurio sono: mastici per pavimenti, unguenti e creme per ammorbidire la pelle, otturazioni in amalgama, idropitture, pellicole fotografiche.
Le vie di ingresso nel corpo avvengono principalmente attraverso il tratto gastrointestinale, spesso con frutti di mare (pesce, crostacei), riso, ecc. Escreto dal corpo dai reni.
Il mercurio ha un effetto genotossico, causando danni al DNA e mutazioni genetiche. Sono stati dimostrati effetti embriotossici, teratogeni (mancata portata a termine di una gravidanza, nascita di bambini con anomalie dello sviluppo) e cancerogeni. Il mercurio ha un'affinità con il sistema nervoso e immunitario. Sotto l'influenza del mercurio, il numero dei linfociti T diminuisce e può svilupparsi una glomerulonefrite autoimmune.
L'avvelenamento da mercurio porta allo sviluppo della malattia di Minamato.
Nel 1953, in Giappone, nella zona della Baia di Minamato, 120 persone si ammalarono di avvelenamento da mercurio, di cui 46 morirono.
Il quadro clinico di solito inizia dopo 8-24 ore ed è espresso da debolezza generale, febbre, arrossamento della faringe e tosse secca senza espettorato. Poi compaiono stomatite (processi infiammatori del cavo orale), dolore addominale, nausea, mal di testa, insonnia, depressione, reazioni emotive inadeguate e paure.
Guida
Le principali fonti di piombo sono gli scarichi delle automobili, le emissioni dei motori degli aerei, le vecchie vernici delle case, l’acqua che scorre attraverso tubi rivestiti di piombo e le verdure coltivate vicino alle autostrade.
Le principali vie di ingresso nel corpo sono il tratto gastrointestinale e gli organi respiratori.
Il piombo è un veleno cumulativo; si accumula gradualmente nel corpo umano, nelle ossa, nei muscoli, nel pancreas, nel cervello, nel fegato e nei reni.
La tossicità del piombo è associata alle sue proprietà complessanti. La formazione di composti complessi di piombo con proteine, fosfolipidi e nucleotidi porta alla loro denaturazione. I composti di piombo inibiscono il bilancio energetico della cellula.
Il piombo ha un effetto dannoso sulla membrana; si accumula nella membrana citoplasmatica e negli organelli della membrana.
L'effetto immunotossico si manifesta con una diminuzione
resistenza non specifica del corpo (diminuzione dell'attività del lisozima salivare, attività battericida della pelle).
Gli effetti mutageni e cancerogeni del piombo sono stati dimostrati.
L'avvelenamento da piombo può manifestarsi con i seguenti sintomi: perdita di appetito, depressione, anemia (il piombo riduce la velocità di formazione dei globuli rossi nel midollo osseo e blocca la sintesi dell'emoglobina), convulsioni, svenimenti, ecc.
L'avvelenamento da piombo nei bambini può provocare la morte in casi gravi o, in casi moderati, ritardo mentale.
Cromo
I composti del cromo sono ampiamente utilizzati nell'economia nazionale, nell'industria metallurgica e farmaceutica, nella produzione di acciaio, linoleum, matite, fotografia, ecc.
Vie di ingresso: organi respiratori, tratto gastrointestinale, possono essere assorbiti attraverso la pelle intatta. È secreto da tutti gli organi emuntori.
In dosi biologiche, il cromo è un componente costante e necessario di vari tessuti ed è attivamente coinvolto nei processi del metabolismo cellulare.
Entrando nel corpo in concentrazioni eccessive, il cromo si accumula nei polmoni, nel fegato e nei reni.
Meccanismo d'azione patogena.
Entrando nella cellula, i composti del cromo modificano la sua attività mitotica. In particolare, possono causare un ritardo nella mitosi, interrompere la citotomia, causare mitosi asimmetriche e multipolari e portare alla formazione di cellule multinucleate. Tali violazioni dimostrano l'effetto cancerogeno dei composti del cromo.
L'effetto genotossico dei composti del cromo si manifesta nella sua capacità di aumentare la frequenza delle aberrazioni cromosomiche, causare mutazioni genetiche come la "sostituzione della coppia di basi" o lo "spostamento del fotogramma di lettura" e promuovere la formazione di cellule poliploidi e aneuploidi. (AB Bengaliev, 1986).
Oltre agli effetti mutageni e cancerogeni, i composti del cromo possono causare la denaturazione delle proteine del plasma sanguigno, interrompere i processi enzimatici nel corpo e causare cambiamenti nel sistema respiratorio, nel tratto gastrointestinale, nel fegato, nei reni e nel sistema nervoso. Promuovere lo sviluppo di processi allergici, in particolare la dermatite.
L'avvelenamento acuto da composti del cromo si manifesta con vertigini, brividi, nausea, vomito e dolore addominale.
Con il contatto costante a lungo termine con composti di cromo, si sviluppano bronchite, asma bronchiale, dermatite e cancro ai polmoni. Sulla pelle, molto spesso sulle superfici laterali delle mani, nella parte inferiore della gamba, compaiono peculiari ulcere cromate. Le ulcere sono inizialmente superficiali, leggermente dolorose, hanno un aspetto a “occhio di uccello”, successivamente si approfondiscono e diventano molto dolorose.
Zinco
I composti di zinco vengono utilizzati nella fusione del minerale di piombo-zinco, nella produzione di calce, nella fusione dell'alluminio e nella zincatura di utensili. L'ossido di zinco viene utilizzato nella produzione di vetro, ceramica, fiammiferi, cosmetici e prodotti dentistici cemento.
Vie di ingresso - principalmente organi respiratori, escreti principalmente attraverso l'intestino. Depositato nelle ossa, nei capelli, nelle unghie.
Lo zinco è un bioelemento e fa parte di molti enzimi e ormoni (insulina). La sua carenza porta all'atrofia degli organi linfoidi e alla disfunzione delle cellule T-helper.
Entrando nel corpo in eccesso, lo zinco interrompe la permeabilità delle membrane cellulari, si accumula nel citoplasma e nel nucleo della cellula, è in grado di formare complessi con fosfolipidi, aminoacidi e acidi nucleici e aumentare l'attività degli enzimi lisosomiali. Quando vengono inalati i vapori di zinco, le proteine delle mucose e degli alveoli vengono denaturate, il cui assorbimento porta allo sviluppo della “febbre da fonderia”, le cui principali manifestazioni sono: comparsa di un sapore dolciastro in bocca, sete, sensazione di affaticamento, dolore toracico, sonnolenza e tosse secca. Quindi la temperatura sale a 39-40 C, accompagnata da brividi e dura per diverse ore e scende a valori normali.
La condizione dolorosa dura solitamente 2-4 giorni. Nell'esame del sangue si nota un aumento dello zucchero, nell'esame delle urine la comparsa di zucchero, zinco e rame.
Come protezione, si può consigliare l'uso di maschere antigas, occhiali di sicurezza speciali e indumenti protettivi nelle imprese di produzione di zinco. Aerazione costante dei locali. Mangiare cibi contenenti vitamina C.
Meccanismi di difesa dell'organismo contro gli xenobiotici
Gli scienziati hanno scoperto che gli animali e gli esseri umani hanno meccanismi di difesa diversi contro gli xenobiotici. I principali:
Un sistema di barriere che impediscono la penetrazione di xenobiotici nell'ambiente interno del corpo e proteggono organi particolarmente importanti;
meccanismi di trasporto speciali per rimuovere gli xenobiotici dal corpo;
sistemi enzimatici che convertono gli xenobiotici in composti meno tossici e più facili da rimuovere dal corpo;
depositi di tessuti dove possono accumularsi alcuni xenobiotici. Uno xenobiotico che entra nel sangue viene, di regola, trasportato negli organi più importanti: il sistema nervoso centrale, le ghiandole endocrine, ecc., In cui si trovano le barriere istoematiche. Purtroppo la barriera istoematica non è sempre insormontabile per gli xenobiotici. Inoltre, alcuni di essi possono danneggiare le cellule che formano le barriere istoematiche, rendendole facilmente permeabili.
I sistemi di trasporto che rimuovono gli xenobiotici dal sangue si trovano in molti organi dei mammiferi, compreso l’uomo. I più potenti si trovano nelle cellule del fegato e dei tubuli renali.
La membrana lipidica di queste cellule non consente il passaggio degli xenobiotici idrosolubili, ma questa membrana contiene una speciale proteina trasportatrice che riconosce la sostanza da rimuovere, forma con essa un complesso di trasporto e la trasporta attraverso lo strato lipidico dall'ambiente interno . Quindi un altro trasportatore rimuove la sostanza dalla cellula nell'ambiente esterno. In altre parole, tutte le sostanze organiche di origine antropica che formano ioni caricati negativamente (basi) nell'ambiente interno vengono rimosse da un sistema, mentre quelle che formano ioni caricati positivamente (acidi) vengono rimosse da un altro. Nel 1983 erano stati descritti più di 200 composti con diverse strutture chimiche che il sistema di trasporto degli acidi organici nel rene è in grado di riconoscere ed eliminare.
Ma purtroppo i sistemi per rimuovere gli xenobiotici non sono onnipotenti. Alcuni xenobiotici possono distruggere i sistemi di trasporto, ad esempio gli antibiotici penicillinici sintetici - le cefaloridine - hanno questo effetto, per questo motivo non vengono utilizzati in medicina.
Il successivo meccanismo di difesa sono i sistemi enzimatici che convertono gli xenobiotici in composti meno tossici e più facili da rimuovere. A questo scopo vengono utilizzati enzimi che catalizzano la rottura di qualsiasi legame chimico in una molecola xenobiotica o, al contrario, la sua combinazione con molecole di altre sostanze. Molto spesso, il risultato è un acido organico che viene facilmente rimosso dal corpo.
I sistemi enzimatici più potenti si trovano nelle cellule del fegato. Gli epatociti possono anche neutralizzare sostanze pericolose come gli idrocarburi policiclici aromatici che possono provocare il cancro. Ma a volte, come risultato del lavoro di questi sistemi enzimatici, si formano prodotti molto più tossici e pericolosi dello xenobiotico originale.
Deposito per xenobiotici. Alcuni di essi si accumulano selettivamente in alcuni tessuti e vi rimangono per lungo tempo; in questi casi si parla di deposizione xenobiotica. Pertanto, gli idrocarburi clorurati sono altamente solubili nei grassi e quindi si accumulano selettivamente nel tessuto adiposo degli animali e dell'uomo. Uno di questi composti, il DDT, si trova ancora nel tessuto adiposo degli esseri umani e degli animali, sebbene il suo utilizzo nella maggior parte dei paesi del mondo sia stato vietato 20 anni fa. I composti delle tetracicline sono simili al calcio e pertanto si depositano selettivamente nel tessuto osseo in crescita, ecc.
Letteratura principale
1. Shilov I.A. Ecologia. – M.: Scuola Superiore, 1998.
2. Korobkin V.I., Peredelsky L.V. Ecologia. – Rostov n/a: Casa editrice Phoenix 2000.-576 p.
3. Korolev A.A. Ecologia medica. – M.: “Accademia” 2003. – 192 p.
4. Samykina L.N., Fedoseikina I.V., Bogdanova R.A., Dudina A.I., Kulikova L.N., Samykina E.V. Problemi medici nel garantire la qualità della vita - Samara: IPK LLC Sodruzhestvo, 2007. – 72 p.
Letteratura aggiuntiva.
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2.Alekseev S.V., Yanuschyants O.I., Problema igienico dell'ecologia infantile nelle condizioni moderne. Sicurezza ambientale delle città: Abstracts. rapporto scientifico – pratico conf. – St.-Pb, 1993.
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5. Galkin R. A., Makovetskaya G. A., Stukalova T. I. et al. Problemi di salute dei bambini nelle province tecnogeniche./ Ambiente e salute: Abstracts. rapporto scientifico – pratico Conf. - Kazan, 1996.
6. Doblo A. D., Logashova N. B. Aspetti ecologici e igienici dell'approvvigionamento idrico nella regione./Problemi igienici di tutela della salute pubblica. Materiali della conferenza / Samara, 2001.
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11. Spiridonov A. M., Sergeeva N. M. Sullo stato dell'ambiente e della salute della popolazione della regione di Samara // Ecologia e salute umana: sab. scientifico tr./ - Samara.
- introduzione
- Composti xenobiotici estranei
- Come fa il corpo a proteggersi dagli xenobiotici?
- Antiossidanti
4. Conclusione
Insegnante di sicurezza sulla vita
Kovalev Alexander Prokofievich
Scuola secondaria n. 2
Mozdok
Una persona vive circondata da una varietà di sostanze chimiche, molte delle quali appartengono al gruppo xenobiotici - composti estranei.
Collegamento estero- si tratta di una sostanza che l'organismo non può utilizzare né per produrre energia né per costruire alcuna sua parte.
Le sostanze chimiche estranee sono velenose o velenose e hanno origini diverse.
Molte di esse sono naturali, ma più di 7 milioni di sostanze sono create artificialmente dall'uomo; pesticidi, prodotti chimici domestici, medicinali, rifiuti industriali.
Molte sostanze avvelenano il pianeta - sia organiche che inorganiche, 12 metalli: berillio, alluminio, cromo, selenio, argento, cadmio, stagno, antimonio, bario, mercurio, tallio, piombo - sono tossiche in tutti i loro composti.
Tre metalli – piombo, cadmio e mercurio – rappresentano una minaccia particolare per la vita e la salute umana.
Ciascuna delle nuove sostanze chimiche può causare avvelenamenti o malattie chimiche.
Le tossine che entrano nel corpo umano attraverso l'acqua, l'aria o il cibo possono causare traumi chimici, che sono sempre accompagnati da danni mentali : Ecco come le cellule nervose, le più vulnerabili del corpo, reagiscono alle sostanze nocive.
Le tossine possono anche causare conseguenze più gravi: avvelenamento mortale. , e in alcuni casi il loro effetto si manifesterà anni dopo sotto forma di alcune malattie.
La causa dell'avvelenamento chimico possono essere molte sostanze che incontriamo nella vita di tutti i giorni, ad esempio: farmaci, se si supera la dose prescritta dal medico, utilizzare farmaci scaduti.
Un altro fonte: prodotti chimici domestici: pitture, vernici, colla, detersivi, candeggina, smacchiatori, repellenti per insetti.
Nel nostro Paese sono responsabili di oltre un milione di casi di avvelenamento all'anno.
Oggi sono stati riscontrati più di 400 rischi per la salute legati al fumo di tabacco.
Prima di tutto, si tratta del polonio-210 radioattivo e delle resine cancerogene che causano il cancro della maggior parte degli organi interni.
Oltretutto, La pianta del tabacco accumula la maggior quantità di sali di cadmio dal suolo.
Un aerosol di ossido di cadmio entra negli alveoli polmonari insieme al fumo di tabacco e, insieme alle sostanze sopra menzionate, contribuisce allo sviluppo del cancro ai polmoni.
L'assorbimento (assorbimento nel sangue) del cadmio dall'aria è dell'80%.
Per questo motivo il contenuto di cadmio nel corpo dei fumatori passivi è solo leggermente inferiore a quello dei fumatori attivi.
Oltre alle sostanze sopra menzionate, contiene il fumo di tabacco veleni ben noti come l'acido cianidrico, l'arsenico, il monossido di carbonio, che si legano irreversibilmente all'emoglobina nel sangue.
Secondo le stime dell'OMS I fumatori perdono in media 22 anni di vita normale.
Il corpo umano e quello animale hanno diversi meccanismi di difesa contro gli xenobiotici. I principali:
1. Si tratta di sistemi di barriere che impediscono la penetrazione di xenobiotici nell'ambiente interno del corpo, oltre a proteggere organi particolarmente importanti (cervello, ecc.) da quegli “estranei” che tuttavia sono entrati nel corpo.
2. Si tratta di meccanismi di trasporto speciali per rimuovere gli xenobiotici dal corpo. Il più potente di essi si trova nei reni
3. Si tratta di sistemi enzimatici, i principali dei quali si trovano nel fegato e convertono gli xenobiotici in composti meno tossici e più facili da eliminare dal corpo.
4. Si tratta di depositi di tessuti dove possono accumularsi alcuni xenobiotici, come se fossero in arresto.
Le barriere sono la pelle, l'epitelio che riveste la superficie interna del tratto gastrointestinale e del tratto respiratorio. Queste barriere sono formate da strati di cellule singoli o multistrato.
Tuttavia, alcune sostanze possono superare queste barriere.
Se gli xenobiotici penetrano nel sangue, verranno accolti dalle barriere istoematiche situate tra il tessuto e il sangue.
Ma le barriere istoematiche non sono sempre insormontabili per gli xenobiotici: dopo tutto, i sonniferi e alcuni farmaci agiscono sulle cellule nervose, il che significa che superano la barriera.
Alcuni xenobiotici possono danneggiare le cellule che formano le barriere istoematiche, rendendole facilmente penetrabili.
I sistemi di trasporto si trovano in molti organi. I più potenti si trovano nelle cellule del fegato e nei tubuli renali.
Negli organi protetti dalla barriera istoematica esistono formazioni speciali che pompano xenobiotici nel sangue dal fluido tissutale
I sistemi enzimatici convertono gli xenobiotici in composti meno tossici che sono più facili da rimuovere dal corpo.
Per fare ciò, vengono utilizzati enzimi che catalizzano la rottura di qualsiasi legame chimico nella molecola xenobiotica o, al contrario, la sua connessione con molecole di altre sostanze.
Molto spesso, il risultato è un acido organico che viene facilmente rimosso dal corpo.
I sistemi enzimatici più potenti si trovano nelle cellule del fegato.
Il deposito xenobiotico è un luogo di accumulo selettivo di alcune sostanze nocive.
Nel corso dell’evoluzione degli animali e degli esseri umani, il tratto gastrointestinale è rimasto la principale porta d’ingresso delle sostanze estranee nel corpo. Si sono formati anche meccanismi adeguati per neutralizzare gli xenobiotici che penetrano dall’intestino nel sangue: il fegato ha “assunto” la funzione protettiva
Questo potente “impianto chimico” assicurava la preservazione della costanza dell’ambiente interno del corpo.
Ora la situazione è cambiata radicalmente a causa del notevole e variegato inquinamento ambientale.
Per questo motivo il corpo umano è molto più sensibile alla penetrazione di sostanze tossiche al suo interno sia attraverso i polmoni che attraverso il tratto gastrointestinale.
La penetrazione di varie sostanze nocive in maggiore concentrazione attraverso gli organi respiratori, meno protetti del tratto gastrointestinale, ha portato oggigiorno a un cambiamento significativo nello stato del corpo.
Si è sviluppata un'ipersensibilità patologica del corpo.
I difetti ereditari si stanno accumulando a un ritmo notevole.
Si sono diffuse la bronchite cronica e forme precedentemente rare di patologia polmonare, come l'infiammazione allergica degli alveoli (malattia del pollame, malattia del coltivatore di tabacco, "polmone del contadino", ecc.).
Il numero di pazienti affetti da asma bronchiale, la manifestazione più grave delle allergie, è in aumento.
Di particolare preoccupazione è l’aumento del numero di pazienti affetti da cancro ai polmoni.
Le bevande alcoliche sono conosciute da molto tempo. Si presume che il consumo di alcol sia stato programmato dai nostri antenati in concomitanza con eventi come la festa della luna piena, una caccia riuscita e simboleggiasse la parentela mentale, "l'unità del sangue".
Per molto tempo le persone non hanno oltrepassato il limite pericoloso del consumo di alcol, ma oggi l'alcolismo è diventato uno dei problemi più seri.
Gli antiossidanti sono sostanze che prevengono l'ossidazione o le reazioni attivate dall'ossigeno, dai perossidi, dai radicali , cioè proteggono le membrane cellulari.
La maggior parte delle vitamine sono antiossidanti. Poiché negli ultimi decenni il carico di xenobiotici sul corpo è aumentato notevolmente, anche il consumo di vitamine e altri antiossidanti è aumentato notevolmente e quindi la quantità fornita con la dieta abituale è sempre più insufficiente.
Per rimuovere molte sostanze chimiche e metalli pesanti dal corpo, è consigliabile assumere assorbenti: chitosano, fibre, pectina.
Pensa prima di iniettarti xenobiotici, compresi quelli chiamati farmaci.
Pesare lo yin: yang, il beneficio: il rischio di complicazioni.
Ricordare! Per prolungare la vita basta non accorciarla!
Non importa quanto sia perfetta la medicina, non può liberare tutti da tutte le malattie. Una persona è il creatore della propria salute, per la quale deve lottare.
Fin dalla tenera età è necessario condurre uno stile di vita attivo, rafforzarsi, dedicarsi all'educazione fisica e allo sport, osservare le regole dell'igiene personale - in una parola, raggiungere la vera armonia della salute con mezzi ragionevoli.
Uno stile di vita sano è uno stile di vita basato sui principi della moralità, organizzato razionalmente, attivo, lavorativo, indurente e, allo stesso tempo, protettivo dagli effetti negativi dell'ambiente, consentendo di mantenere la salute morale, mentale e fisica fino a quando vecchiaia.
Compiti a casa § 3.1 p.18-24
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Gli xenobiotici inquinano tutti gli ambienti naturali: aria, corpi idrici, suolo e flora. I rifiuti industriali e altri inquinanti ambientali hanno la capacità di diffondersi rapidamente nell'aria e nell'acqua, diventando parte del ciclo naturale. Questi composti tossici si accumulano nei corpi idrici e nel suolo, talvolta in luoghi lontani dalle fonti di contaminazione, facilitati dal vento, dalla pioggia, dalla neve, nonché dalla migrazione degli inquinanti attraverso l'acqua (mare, fiumi, laghi). Dal suolo entrano piante e animali.
Il suolo occupa un posto centrale nel ciclo degli xenobiotici presenti nella biosfera. È in costante interazione con altri sistemi ecologici, come l'atmosfera, l'idrosfera, la flora, ed è un collegamento importante nell'ingresso di vari componenti, compresi quelli tossici, nel corpo umano. Ciò avviene principalmente attraverso il cibo. Tutti gli esseri viventi hanno bisogno del cibo come fonte di energia, materiali da costruzione e sostanze nutritive che garantiscano le funzioni vitali del corpo. Tuttavia, se contiene non solo sostanze utili ma anche nocive, diventa pericoloso. Gli xenobiotici causano malattie e morte di piante e animali. Particolarmente pericolosi sono gli xenobiotici resistenti all'ambiente e capaci di accumularsi in esso.
La prevalenza degli xenobiotici nell'ambiente dipende dalle condizioni climatiche e meteorologiche e dalla natura dei corpi idrici. Pertanto, l’aumento dell’umidità dell’aria, della direzione del vento e delle precipitazioni (pioggia, neve) contribuiscono alla prevalenza e alla perdita di xenobiotici. I corpi d'acqua dolce, i mari e gli oceani differiscono nel grado di accumulo di xenobiotici. Il tipo di terreno, le diverse piante e i loro componenti differiscono anche nel grado di assorbimento e ritenzione degli xenobiotici. E animali diversi hanno una sensibilità diversa agli xenobiotici. Il grado di accumulo di xenobiotici nel corpo degli animali è determinato dalla persistenza di queste sostanze estranee.
Pertanto, i ricercatori canadesi hanno dimostrato che l'acqua del lago Michigan conteneva solo 0,001 mg di pesticida DDT per litro, mentre la carne di gamberetti ne conteneva 0,4 mg/l, il grasso di pesce - 3,5 mg/l e il grasso di gabbiano che mangiava pesce di questo lago - 100 mg/l. Di conseguenza, ad ogni anello successivo della catena alimentare si verifica un graduale aumento della concentrazione del pesticida persistente DDT, e il contenuto più basso di questa sostanza è stato osservato nell'acqua del lago. Pertanto, non sorprende che i pesticidi organoclorurati si trovino non solo nel grasso dei pesci marini e degli animali da fattoria, ma anche nei pinguini che vivono in Antartide.
Una persona deve sempre ricordare che le sue attività in un punto del pianeta possono causare conseguenze inaspettate in un altro punto. Ad esempio, la procellaria sembra vivere sulle rocce disabitate dell'Oceano Atlantico e si nutre esclusivamente di pesci. Tuttavia, sta diventando una specie a rischio di estinzione a causa del DDT utilizzato sulla terraferma, che si accumula nella catena alimentare marina. Un altro esempio potrebbe essere il ghiaccio polare, che contiene quantità residue significative di DDT trasportato dalle precipitazioni.
Proprietà degli xenobiotici provenienti dall'ambiente esterno nel corpo umano:
- la capacità degli xenobiotici di diffondersi nel nostro ambiente ben oltre i confini della loro posizione originaria (fiumi, venti, pioggia, neve, ecc.);
- l'inquinamento ambientale è molto persistente;
- Nonostante l’ampia variazione nella struttura chimica, gli xenobiotici hanno alcune proprietà fisiche comuni che ne aumentano il potenziale pericolo per l’uomo;
- Le combinazioni di vari xenobiotici sono particolarmente pericolose per la salute umana;
- gli xenobiotici sono caratterizzati da una bassa intensità di metabolismo e rimozione, a seguito della quale si accumulano nei tessuti di piante e animali;
- la tossicità degli xenobiotici per i mammiferi superiori è solitamente maggiore che per le specie animali di ordine filogenetico inferiore;
- la capacità degli xenobiotici di accumularsi nei prodotti alimentari;
- Gli xenobiotici riducono il valore nutrizionale degli alimenti.
Durante l'evoluzione sulla Terra, le relazioni si sono sviluppate in modo tale che alcuni organismi servivano da cibo per altri e così si sono stabilite catene alimentari stabili. Di conseguenza, gli esseri umani sono diventati il punto finale di numerosi percorsi alimentari e possono essere inclusi in queste catene alimentari a quasi tutti i livelli. E questo non sorprende, dal momento che la vita fin dal suo inizio si è formata come un processo a catena. La prosperità di qualsiasi organismo è in gran parte determinata dalla sua posizione nella catena alimentare, e ciò è garantito dall'efficacia delle interazioni non solo con i membri precedenti, ma anche con quelli successivi della catena alimentare. In altre parole, un ruolo significativo non è giocato solo dalla fonte del nutrimento e dal suo efficace assorbimento, ma anche dal consumo di un dato membro del sistema ecologico da parte di altri.
Rotte migratorie, ad es. Le vie alimentari attraverso le quali si muovono i nutrienti sono diverse, brevi e lunghe. Un esempio di una lunga catena alimentare: corpi idrici - suolo - piante - animali - cibo - esseri umani. Un esempio di catena alimentare corta: bacini idrici - organismi acquatici - pesci - esseri umani.
Le sostanze organiche formate in natura migrano attraverso le catene alimentari in vari sistemi ecologici (aria atmosferica, corpi idrici, suolo) ed entrano nel corpo umano sotto forma di prodotti alimentari di origine vegetale e animale. Tuttavia, il cibo contiene non solo i nostri amici, ma anche i nemici, poiché allo stesso tempo numerose sostanze estranee non alimentari, generate dalla chimica dell'industria e dell'agricoltura e che sono tossiche per l'uomo e gli altri esseri viventi, si muovono lungo la catena alimentare . Non è quindi un caso che molti scienziati parlino di veleni nel nostro cibo. Recentemente molti scienziati parlano anche di proteggere l'ambiente interno del corpo umano.
L'accademico Pokrovsky afferma: “Siamo profondamente convinti che un importante criterio integrale per le misure di protezione alimentare volte a prevenire le malattie dovrebbero essere indicatori della purezza chimica dell'ambiente interno del corpo umano, privo di sostanze estranee, particolarmente persistenti. Bisogna riconoscere che l’accumulo di qualsiasi sostanza estranea persistente nell’ambiente interno del corpo è estremamente indesiderabile e in alcuni casi pericoloso”. Questo concetto prevede misure del tutto ovvie volte a ridurre i livelli di inquinamento di tutti gli oggetti ambientali, compresi gli alimenti, da parte di sostanze tossiche. Pertanto, la pulizia dell'ambiente è un prerequisito necessario per la pulizia dell'ambiente interno del corpo umano.
Gli xenobiotici hanno un effetto negativo sui nutrienti (proteine, carboidrati, grassi, vitamine, sali minerali), riducendo così il valore nutrizionale dei prodotti alimentari.
Va tenuto presente che la contaminazione dei prodotti alimentari con xenobiotici è possibile non solo durante la loro ricezione, ma anche durante la conservazione, la lavorazione, il trasporto e la vendita al pubblico. Gli inquinanti ambientali sono abbastanza stabili con tendenza a diffondersi, ad accumularsi nelle catene alimentari e sono in grado di subire biotrasformazioni con crescente tossicità. La gravità degli effetti causati varia ampiamente a seconda del grado e della durata dell’esposizione agli xenobiotici. Numerosi xenobiotici possono accumularsi nel corpo umano e, quindi, avere un effetto dannoso a lungo termine.
L'effetto negativo degli xenobiotici sul corpo umano dipende dalle loro proprietà fisico-chimiche, concentrazione, durata dell'esposizione, capacità di depositarsi nel corpo e influenzare selettivamente determinati tessuti e organi. Di conseguenza, molti xenobiotici causano danni specifici a vari organi. Fattori ambientali sfavorevoli provocano o causano uno stato di stress in gran parte della popolazione con conseguenti disturbi metabolici. Anche il ruolo principale degli xenobiotici nello sviluppo di condizioni allergiche è indubbio.
A causa dell'accumulo di xenobiotici nel corpo umano, le funzioni degli organi interni vengono interrotte e si sviluppano varie condizioni dolorose, comprese malattie gravi con morte o disabilità. Tra queste malattie, che possono essere acute o croniche, desta particolare preoccupazione la possibilità di sviluppare tumori maligni e la leucemia, il tumore del sangue. Il diabolico samosa risiede proprio nell’insidiosità delle catene alimentari, in particolare nella natura microscopica degli alimenti con un apporto costante di xenobiotici. Di conseguenza, si sviluppano gravi conseguenze a lungo termine, in particolare una prole deforme e non vitale.
Il ruolo del suolo come luogo centrale nel ciclo delle sostanze è già stato notato. Questo è l'ambiente in cui interagiscono la maggior parte degli elementi della biosfera: acqua e aria, fattori climatici e fisico-chimici e, infine, organismi viventi coinvolti nella formazione del suolo. È lei a svolgere il ruolo di primo piano nella creazione di catene alimentari.
Pertanto, il tratto alimentare rappresenta la via principale per la migrazione di sostanze dannose per l'uomo, ad es. Gli xenobiotici entrano nel corpo principalmente attraverso il cibo (il 70% di tutti quelli che entrano regolarmente nel corpo, solo il 20% con l'aria e il 10% con l'acqua).
Tutti i prodotti alimentari contengono componenti provenienti dall'aria, dall'acqua e dal suolo come fonti primarie. A seconda della natura del prodotto alimentare, il percorso di trasformazione di queste sostanze di partenza può essere più o meno lungo, rettilineo o tortuoso, e poiché all'inquinamento ambientale si associa una forte tendenza alla distribuzione e all'accumulo di xenobiotici nelle catene alimentari (percorsi ), nonché la capacità di trasformarsi con crescente tossicità, la gravità delle conseguenze che provocano dipende dal grado della loro tossicità (o persistenza) e dalla durata dell'esposizione. L'insidiosità della penetrazione degli xenobiotici nelle catene alimentari è che una persona mangia costantemente, il che significa che anche in piccole quantità sostanze nocive entrano costantemente nel suo corpo. Come già notato, le rotte migratorie, ad es. i percorsi alimentari (catene) dei nutrienti, benefici e dannosi per l'uomo, sono diversi.
Fonti di inquinamento ambientale da xenobiotici
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Fonti di inquinamento |
Xenobiotico |
Prodotto più contaminato |
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Prodotti dell'industria elettrica |
Bifenoli policlorurati |
Pesce, latte umano |
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Impurezze nei policlorobifenoli |
Diossine |
Pesce, latte vaccino, grasso di manzo |
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Fungicidi, sottoprodotti industriali |
Esaclorobenzene |
Grassi animali, latticini prodotti |
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Produzione di pesticidi |
Pesce, latte umano |
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Pesticidi |
Idrocarburi alogenati |
Pesce, latte umano |
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Produzione di cloro e idrossido di sodio, apparecchiature per l'elaborazione delle comunicazioni |
Composti dell'alchil mercurio | |
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Gas di scarico automobilistici, prodotti della combustione del carbone |
Cereali, verdure, pesce, cibi acidi |
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Fanghi di sedimentazione, prodotti dei processi metallurgici (fusione) |
Cereali, verdure, prodotti a base di carne |
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Prodotti metallurgico processi |
Latte, verdura, frutta |
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Industria conserviera |
Cibi in scatola |
Il corpo umano ha la capacità di neutralizzare in una certa misura gli effetti dannosi degli xenobiotici?
La risposta potrebbe essere positiva, poiché il corpo umano dispone di alcuni meccanismi di difesa che consentono di neutralizzare gli effetti patogeni degli xenobiotici.
Questi meccanismi includono:
- insieme di processi attraverso i quali queste sostanze estranee vengono eliminate dall'organismo attraverso le vie naturali di eliminazione (aria espirata, bile, intestino, reni);
- neutralizzazione attiva degli xenobiotici nel fegato;
- trasformazione di sostanze estranee in composti chimici meno attivi;
- ruolo protettivo del sistema immunitario del corpo.
Lisovsky V.A., Evseev S.P., Golofeevskij V.Yu., Mironenko A.N.
Per mantenere l'omeostasi, gli oggetti biologici nel processo di evoluzione hanno sviluppato sistemi e meccanismi speciali di disintossicazione biochimica. I meccanismi di protezione contro gli effetti degli xenobiotici possono essere diversi nei diversi tipi di oggetti biologici. Tuttavia, i sistemi di difesa dell'organismo sono gli stessi e sono classificati in base al loro scopo e ai meccanismi d'azione.
Per scopo si distinguono:
Sistemi utili a limitare gli effetti tossici degli xenobiotici (barriere, depositi di tessuti);
Sistemi che servono ad eliminare gli effetti tossici degli xenobiotici (sistemi di trasporto ed enzimatici).
I meccanismi d'azione dei sistemi di difesa dipendono dalle vie di penetrazione degli xenobiotici nel corpo.
Barriere. Esistono due sistemi di barriera di difesa nel corpo animale e umano:
Barriere che impediscono agli xenobiotici di entrare nell'ambiente interno del corpo;
Barriere che proteggono organi particolarmente importanti (cervello, sistema nervoso centrale, ghiandole endocrine, ecc.).
Ruolo barriere che proteggono l’ambiente interno del corpo, eseguito dalla pelle e dall'epitelio della superficie interna del tratto gastrointestinale e del tratto respiratorio. La pelle degli animali e degli esseri umani costituisce più di un quarto del peso corporeo (per una persona media fino a 20 kg). La pelle è costituita da tre strati principali: l'epidermide (lo strato superiore della pelle), il derma (lo strato interno, o la pelle stessa) e il grasso sottocutaneo (Fig. 9). Lo strato superiore della pelle ha una struttura complessa ed è costituito dagli strati corneo, trasparente, granulare, spinoso e germinale. La funzione barriera è svolta dalla parte profonda dello strato corneo e dagli strati trasparenti. Il principale componente strutturale delle barriere sono le proteine strutturali. La sostanza corneo è formata da a-cheratine (da gr. corno di keras), contenente nella molecola i resti di tutti i 20 aminoacidi naturali.
Lo strato trasparente è formato da piastre di cellule singole e multistrato. Ogni cellula è circondata da un sottile film di grasso: una membrana lipidica, impermeabile alle sostanze idrosolubili. Tuttavia, le sostanze altamente solubili nei lipidi possono superare questa barriera. Il principale componente strutturale della membrana lipidica è il glicerolipide.
Lipidi(da gr. grasso lipos) sono sostanze simili al grasso che fanno parte di tutte le cellule viventi. In base alla loro struttura chimica, si distinguono tre gruppi principali di lipidi:
Acidi grassi e prodotti della loro ossidazione enzimatica;
Glicerolipidi (contengono un residuo di glicerolo nella molecola);
Lipidi che non contengono un residuo di glicerolo nella molecola (ad eccezione del primo).
La capacità delle barriere cutanee di proteggere l'ambiente interno del corpo dalla penetrazione di xenobiotici al suo interno dipende da:
Natura degli xenobiotici (composizione, proprietà chimiche, reattività, idrofilicità, ecc.) Le sostanze idrofile si dissolvono in soluzioni tissutali acquose e le sostanze liposolubili si dissolvono nei lipidi. Le barriere cutanee proteggono l'ambiente interno del corpo dall'ingresso di sostanze idrosolubili e dagli effetti di soluzioni acquose di acidi, idrossidi e sali. Tuttavia, attraverso queste barriere penetrano i solventi organici e le sostanze che in essi si dissolvono. Le sostanze di natura difilica sono particolarmente pericolose;
La dimensione delle molecole xenobiotiche (particelle) determina la possibilità della loro penetrazione nell'ambiente interno del corpo attraverso la pelle e i dotti cutanei del sudore e delle ghiandole sebacee. La via principale è l'assorbimento attraverso la pelle. Le grandi molecole (proteine) rimangono sulla superficie della pelle senza penetrare in profondità e le piccole particelle possono penetrare all'interno.;
Età del corpo La permeabilità della pelle all'acqua non cambia con l'età.
Nei casi in cui gli xenobiotici penetrano nello strato corneo e nelle membrane lipidiche, nell'epitelio della superficie interna del tratto gastrointestinale e del tratto respiratorio ed entrano nel flusso sanguigno, la funzione di barriera che protegge organi particolarmente importanti viene svolta da barriere istoematiche(da gr. tessuto histos + sangue haima), situato tra tessuto e sangue. Alcuni xenobiotici possono danneggiare le cellule che formano barriere istoematiche. Le barriere istoematiche sono maggiormente danneggiate dagli ioni dei metalli di transizione che formano complessi organici con proteine e amminoacidi (ioni cadmio, zinco, cromo, mercurio).
Per mantenere le funzioni vitali del corpo, le vecchie cellule barriera vengono sostituite con nuove. I globuli rossi vengono completamente rinnovati mensilmente, la sostanza corneo viene rimossa quotidianamente dalla pelle (fino a 6 g) e la pelle viene completamente rinnovata entro un mese. L'epitelio della superficie interna del tratto gastrointestinale e del tratto respiratorio viene rinnovato settimanalmente.
Deposito per xenobiotici. Alcuni xenobiotici si accumulano in alcuni tessuti del corpo e possono persistere lì per lungo tempo. I depositi di tessuti, che raccolgono gli xenobiotici in un tessuto, proteggono l'ambiente interno del corpo da esso e aiutano a mantenere l'omeostasi. Tuttavia, se uno xenobiotico rimane a lungo nel deposito e la sua concentrazione aumenta significativamente nel tempo, il suo effetto tossico passerà da cronico ad acuto.
La capacità degli xenobiotici di accumularsi in determinati tessuti o organi è determinata dalla loro composizione, struttura e proprietà fisico-chimiche.
I non elettroliti, metabolicamente relativamente inerti e dotati di buona liposolubilità, si accumulano in tutti gli organi e tessuti. Inoltre, nella prima fase dell'ingresso del veleno nel corpo, il fattore determinante sarà l'afflusso di sangue all'organo, che limita il raggiungimento dell'equilibrio dinamico tessuto sanguigno. Tuttavia, in futuro, il principale fattore che influenza la distribuzione del veleno sarà la capacità di assorbimento dell'organo (equilibrio statico). Per quanto riguarda le sostanze liposolubili, il tessuto adiposo e gli organi ricchi di lipidi (midollo osseo, ecc.) hanno la maggiore capacità. Per molte sostanze liposolubili il tessuto adiposo costituisce il deposito principale, trattenendo il veleno sia in quantità maggiori che per un tempo più lungo rispetto ad altri tessuti e organi. In questo caso, la durata della conservazione dei veleni nel deposito di grasso è determinata dalle loro proprietà fisico-chimiche. Ad esempio, la desaturazione del tessuto adiposo dopo l'avvelenamento degli animali con benzene avviene entro 30-48 ore e con l'insetticida DDT - nel corso di molti mesi.
Per la distribuzione degli ioni metallici nel corpo, a differenza dei non elettroliti organici, non sono stati identificati modelli generali che colleghino le proprietà fisico-chimiche di questi ultimi con la loro distribuzione. Tuttavia, in generale, gli ioni metallici tendono ad accumularsi maggiormente negli stessi tessuti e organi dove normalmente si trovano in grandi quantità come oligoelementi. Inoltre, la deposizione selettiva di ioni metallici si trova nei tessuti dove sono presenti gruppi polari in grado di donare elettroni e formare legami di coordinazione con atomi metallici, e negli organi con metabolismo intenso. Ad esempio, la ghiandola tiroidea assorbe manganese, cobalto, nichel, cromo, arsenico, renio; ghiandole surrenali e pancreas – manganese, cobalto, cromo, zinco, nichel; ghiandola pituitaria – manganese, piombo, molibdeno; i testicoli assorbono cadmio e zinco.
La deposizione di ioni della maggior parte dei metalli di transizione nel corpo è dovuta principalmente alla loro capacità di formare vari complessi organici con proteine e amminoacidi. Gli ioni di metalli come zinco, cadmio, cobalto, nichel, tallio, rame, stagno, rutenio, cromo, mercurio sono distribuiti uniformemente nel corpo. Si trovano durante l'intossicazione in tutti i tessuti. Allo stesso tempo, si osserva una certa selettività del loro accumulo. Nei reni si verifica la deposizione selettiva di mercurio e cadmio in qualsiasi forma, che è associata all'affinità specifica di questi metalli per il gruppo SH del tessuto renale. Sotto forma di colloidi grossolani, alcuni metalli delle terre rare scarsamente solubili vengono trattenuti selettivamente in organi come il fegato, la milza e il midollo osseo, che sono ricchi di cellule reticoloendoteliali. Il tessuto osseo accumula selettivamente ioni di quei metalli i cui composti inorganici si dissociano bene nel corpo, così come ioni metallici che formano forti legami con fosforo e calcio. Tali metalli includono piombo, berillio, bario, stronzio, gallio, ittrio, zirconio, uranio e torio. Inoltre il piombo, se inalato per lungo tempo, si trova in quantità massime anche nel fegato, nei reni, nella milza e nel muscolo cardiaco.
Il rilascio di ioni metallici dal corpo obbedisce a una legge esponenziale. Dopo la cessazione dell'assunzione, il loro contenuto nel corpo si normalizza rapidamente. In molti casi, il rilascio procede in modo non uniforme, multifase e ciascuna fase ha la propria curva esponenziale. Ad esempio, la maggior parte del vapore di mercurio inalato viene eliminato dal corpo attraverso i reni entro poche ore, ma l'eliminazione delle quantità residue viene ritardata di diversi giorni; il rilascio di quantità residue di uranio dura fino a 900 ore e il rilascio di zinco dura più di 150 giorni.
Sistemi di trasporto. In base al loro scopo nel corpo degli animali e degli esseri umani, i sistemi di trasporto sono divisi in due gruppi. Il primo gruppo comprende sistemi di trasporto che purificano l'ambiente interno dell'intero corpo. Il secondo gruppo è costituito da sistemi di trasporto che rimuovono lo xenobiotico dall'organo più importante.
I sistemi di trasporto del primo gruppo si trovano in molti organi, ma i più potenti si trovano nelle cellule del fegato e dei tubuli renali.
Il cibo e altre sostanze nello stomaco vengono digerite solo parzialmente. La maggior parte del processo digestivo avviene nell'intestino tenue. Il cibo digerito, le piccole molecole e gli ioni xenobiotici passano attraverso le pareti dell'intestino tenue nel sangue ed entrano nel fegato insieme al flusso sanguigno. Il cibo non digerito e le molecole o ioni xenobiotici che non attraversano le pareti dell'intestino tenue vengono eliminati dal corpo.
Nelle cellule del fegato, una proteina trasportatrice strutturale identifica le sostanze nocive e le separa da quelle benefiche. Le sostanze utili all'organismo (glucosio, immagazzinato sotto forma di glicogeno, e altri carboidrati, aminoacidi e acidi grassi) vengono rilasciate nel sangue per essere trasferite a quelle cellule di cui forniscono l'attività vitale. Una piccola porzione di glucosio e di molecole di aminoacidi vengono restituite al fegato per essere convertite nelle proteine necessarie al sangue.
Le sostanze di zavorra e alcuni xenobiotici vengono trasportati attraverso la bile nell'intestino ed espulsi dal corpo. Altri xenobiotici subiscono trasformazioni chimiche nel fegato, che li rendono meno tossici e più solubili in acqua, facilmente escreti dal corpo.
Nel processo di rimozione degli xenobiotici e dei loro prodotti di trasformazione dal corpo, i polmoni, gli organi digestivi, la pelle e varie ghiandole svolgono un certo ruolo. I reni sono della massima importanza. La funzione dei reni, che determina i processi di eliminazione, viene utilizzata in caso di avvelenamento aumentando la minzione per eliminare rapidamente le sostanze tossiche dall'organismo. Tuttavia, molti xenobiotici (mercurio, ecc.) hanno un effetto dannoso sui reni. Inoltre, i prodotti di trasformazione xenobiotici possono essere trattenuti nei reni. Ad esempio, in caso di avvelenamento da glicole etilenico, durante la sua ossidazione, nel corpo si forma acido ossalico e cristalli di ossalato di calcio precipitano nei tubuli renali, impedendo la minzione.
I sistemi di trasporto del secondo gruppo si trovano, ad esempio, nei ventricoli del cervello. Rimuovono gli xenobiotici da liquido cerebrospinale(fluido che bagna il cervello) nel sangue.
Il meccanismo per la rimozione degli xenobiotici da parte dei sistemi di trasporto di entrambi i gruppi è lo stesso. Le cellule di trasporto formano uno strato, un lato del quale confina con l'ambiente interno e l'altro con l'ambiente esterno. La membrana lipidica delle cellule di questo strato non consente agli xenobiotici idrosolubili di entrare nell'ambiente interno della cellula. Ma questa membrana contiene una speciale proteina di trasporto... proteina trasportatrice, che identifica una sostanza nociva, forma con essa un complesso di trasporto e la trasporta attraverso lo strato lipidico dall'ambiente interno a quello esterno.
La maggior parte degli xenobiotici viene escreta attraverso due sistemi di trasporto: per acidi organici e per basi organiche.
Il numero di molecole di proteine trasportatrici nella membrana è limitato. Ad un'elevata concentrazione di xenobiotici nel sangue, tutte le molecole della proteina di trasporto nella membrana possono essere occupate e quindi il processo di trasferimento diventa impossibile. Inoltre, alcuni xenobiotici danneggiano o addirittura uccidono le cellule di trasporto.
Il trasporto degli ioni metallici viene effettuato principalmente dal sangue nella forma associata alle frazioni proteiche del sangue. I globuli rossi svolgono un ruolo importante nel trasporto di molti ioni metallici (ad esempio piombo, cromo, arsenico).
Sistemi enzimatici. Nei processi di disintossicazione dagli xenobiotici che entrano nel flusso sanguigno, il ruolo decisivo è svolto dai sistemi enzimatici che convertono gli xenobiotici tossici in composti meno tossici, più solubili in acqua e più facili da eliminare dall'organismo. Tali trasformazioni chimiche avvengono sotto l'influenza di enzimi che catalizzano la rottura di qualsiasi legame chimico in una molecola xenobiotica o, al contrario, l'interazione di molecole xenobiotiche con molecole di altre sostanze.
I sistemi enzimatici più potenti si trovano nelle cellule del fegato. Nella maggior parte dei casi, i sistemi degli enzimi epatici neutralizzano gli xenobiotici che entrano nel sangue che scorre dall'intestino e entrano nel fegato e ne impediscono l'ingresso nel flusso sanguigno generale. Un tipico esempio del processo di disintossicazione degli xenobiotici da parte dei sistemi enzimatici epatici è la trasformazione biochimica nel corpo del benzene, che è scarsamente solubile in acqua, in pirocatechina, che è altamente solubile in acqua e facilmente escreta dal corpo.
La trasformazione biochimica del benzene nel corpo avviene in tre direzioni: ossidazione (idrossilazione) del benzene in alcoli aromatici, formazione di coniugati e completa distruzione della sua molecola (rottura dell'anello aromatico).
Un altro esempio del processo di disintossicazione degli xenobiotici da parte dei sistemi enzimatici epatici è l'ossidazione del solfito tossico in solfato:
2SO 3 2– (aq) + O 2 (aq) 2SO 4 2– (aq)
L'enzima che catalizza questa reazione contiene uno ione molibdeno. Senza questo oligoelemento nelle cellule del fegato, la maggior parte degli alimenti sarebbe tossica per l’uomo e gli animali.
La capacità dei sistemi enzimatici epatici di neutralizzare gli xenobiotici contenuti nel flusso sanguigno è limitata. Poiché i processi di disintossicazione sono associati al consumo di sostanze essenziali per la vita delle cellule, questi processi possono provocarne la carenza nell'organismo. Di conseguenza esiste il pericolo di sviluppare condizioni dolorose secondarie dovute alla carenza dei metaboliti necessari. Ad esempio, la disintossicazione di molti xenobiotici dipende dalle riserve di glicogeno epatico perché producono acido glucuronico. Quando grandi dosi di xenobiotici entrano nel corpo, la cui neutralizzazione viene effettuata attraverso la formazione di acido glucuronico (ad esempio derivati del benzene), il contenuto di glicogeno (la principale riserva di carboidrati facilmente mobilitabile) diminuisce. Tuttavia, ci sono sostanze che, sotto l'influenza degli enzimi epatici, sono in grado di scindere le molecole di acido glucuronico e quindi di aiutare a neutralizzare i veleni. Una di queste sostanze è la glicirrizina, che fa parte della radice di liquirizia.
Inoltre, quando gli xenobiotici entrano nel flusso sanguigno in dosi elevate, la funzionalità epatica può essere soppressa. Il sovraccarico del fegato con xenobiotici può anche portare al loro accumulo nei tessuti adiposi del corpo e all'avvelenamento cronico.
