Aineet, jotka neutraloivat vieraita esineitä ihmiskehossa. Ihmiskehon suojaavat voimat

50. Vieraiden aineiden neutralointimekanismi maksassa.

Detoksifikaatiomekanismi

Aineiden neutralointi maksassa koostuu niiden kemiallisesta modifioinnista, joka sisältää yleensä kaksi vaihetta.

Ensimmäisessä vaiheessa aine hapettuu (elektronien poisto), pelkistyy (elektronien vahvistus) tai hydrolysoituu.

Toisessa vaiheessa vasta muodostuneisiin aktiivisiin kemiallisiin ryhmiin lisätään aine. Tällaisia ​​reaktioita kutsutaan konjugaatioreaktioksi, ja additioprosessia kutsutaan konjugaatioksi. (Katso kysymys 48)

51. Metallotioneiini, raskasmetalli-ionien neutralointi maksassa. Lämpösokkiproteiinit.

Metallotioneiini- pienimolekyylipainoisten proteiinien perhe, jossa on korkea kysteiinipitoisuus. Molekyylipaino vaihtelee välillä 500 Da - 14 kDa. Proteiinit sijaitsevat Golgi-laitteen kalvolla. Metallotioneiinit pystyvät sitomaan sekä fysiologisia (sinkki, kupari, seleeni) että ksenobioottisia (kadmium, elohopea, hopea, arseeni jne.) raskasmetalleja. Raskasmetallien sitoutuminen varmistetaan kysteiinitähteiden tioliryhmien läsnäololla, jotka muodostavat noin 30 %.

Kun raskasmetalli-ionit Cd2+, Hg2+, Pb2+ joutuvat elimistöön maksassa ja munuaisissa, metallotioneiinien synteesi lisääntyy – proteiinit, jotka sitovat lujasti näitä ioneja ja estävät niitä kilpailemasta edelleen Fe2+-, Co2+-, Mg2+-ionien kanssa. entsyymien sitoutumiskohtien elinikä.

Maksan mikrosomaaliset hapettumisprosessit ovat haitallisten yhdisteiden hydroksylaatiota, joka tapahtuu sytokromi P450 -entsyymin osallistuessa ja päättyy näiden aineiden molekyylien primäärirakenteen muutokseen. Hyvin usein tämä autodetoksifikaatiomenetelmä osoittautuu tärkeimmäksi, varsinkin kun on kyse orgaanisten myrkyllisten aineiden ja lääkkeiden neutraloinnista. Yleensä maksimimäärä vieraita aineita (ksenobiootteja) neutraloituu, ja sieltä ne lähetetään elimiin, joiden kautta ne erittyvät.

Lämpösokkiproteiinit on luokka toiminnallisesti samankaltaisia ​​proteiineja, joiden ilmentyminen lisääntyy lämpötilan tai muiden solua rasittavien olosuhteiden noustessa. Lämpösokkiproteiineja koodaavien geenien lisääntynyt ilmentyminen säädellään transkriptiovaiheessa. Lämpösokkiproteiineja koodaavien geenien ilmentymisen äärimmäinen lisääntyminen on osa solun vastetta lämpöshokkiin ja johtuu pääasiassa lämpösokkitekijästä. Lämpösokkiproteiineja löytyy lähes kaikkien elävien organismien soluista bakteereista ihmisiin.

52. Happimyrkyllisyys. Reaktiivisten happilajien muodostuminen.

Kasvun ja aineenvaihdunnan aikana happea vähentäviä tuotteita muodostuu mikro-organismeissa ja erittyy ympäröivään ravintoalustaan. Superoksidianioni, yksi hapen supistumistuote, muodostuu happisupistumalla yksiarvoiseksi: o2-→ o2- Sitä syntyy molekyylihapen vuorovaikutuksessa eri solujen alkuaineiden kanssa, mukaan lukien pelkistetyt riboflaviinit, flavoproteiinit, kinonit, tiolit ja rautarikkiproteiinit. Tarkkaa prosessia, jolla tämä aiheuttaa solunsisäistä vauriota, ei tunneta; se pystyy kuitenkin osallistumaan useisiin tuhoaviin reaktioihin, jotka voivat olla kohtalokkaita solulle. Lisäksi toissijaisten reaktioiden tuotteet voivat lisätä myrkyllisyyttä.

Esimerkiksi yksi hypoteesi on, että superoksidianioni reagoi vetyperoksidin kanssa solussa:

O2-+ H2O2 → O – + O. + O2

Tämä reaktio, joka tunnetaan nimellä Haber-Weiss-reaktio, tuottaa vapaan hydroksyyliradikaalin (O·), joka on tehokkain tunnettu biologinen hapetin. Se voi hyökätä käytännössä mihin tahansa solun orgaaniseen aineeseen.

Seuraava reaktio superoksidianionin ja hydroksyyliradikaalin välillä

happituotteet (O2*), joka on myös tuhoisaa soluille:

O2-+ O → O + O2*

Kiihtynyt singlettihappimolekyyli on erittäin reaktiivinen. Siksi superoksidi on poistettava, jotta solut pysyisivät elossa hapen läsnä ollessa.

Useimmat fakultatiiviset ja aerobiset organismit sisältävät suuria pitoisuuksia superoksididismutaasiksi kutsuttua entsyymiä. Tämä entsyymi muuntaa superoksidianionin standarditilahapeksi ja vetyperoksidiksi, jolloin solu vapautuu tuhoisista superoksidianioneista:

2®2-+ 2H+Superoksididismutaasi O2 + H2O2

Tässä reaktiossa syntyvä vetyperoksidi on hapettava aine, mutta se ei vahingoita solua yhtä paljon kuin superoksidianioni ja pyrkii diffundoitumaan ulos solusta. Monilla organismeilla on katalaasia tai peroksidaasia tai molempia H2O2:n poistamiseksi. Katalaasi käyttää H2O2:ta hapettimena (elektronin vastaanottajana) ja pelkistimenä (elektronin luovuttajana) muuttaakseen peroksidin standarditilahapeksi ja vedeksi:

H2O2 + H2O2Katalaasi 2H2O + O2

Peroksidaasi käyttää muuta redaktanttia kuin H2O2: H2O2 + peroksidaasi H2R 2H2O + R

Perustilassaan molekyylihappi on suhteellisen vakaa molekyyli, joka ei reagoi spontaanisti erilaisten makromolekyylien kanssa. Tämä selittää hänen

elektroninen konfiguraatio: ilmakehän hapen pääasiallinen muoto (3O2) on triplettitilassa.

Tällä hetkellä ROS:iin kuuluvat radikaaliluonteiset happijohdannaiset (superoksidiradikaali (anioniradikaali) O2 -, hydroperoksidiradikaali HO2, hydroksyyliradikaali HO) sekä sen reaktiiviset johdannaiset (vetyperoksidi H2O2, singlettihappi 1O2 ja peroksinitriitti).

Koska kasvit ovat liikkumattomia ja jatkuvasti alttiina muuttuville ympäristöolosuhteille, ja ne suorittavat myös happifotosynteesiä, molekyylihapen pitoisuus niiden kudoksissa on paljon korkeampi kuin muissa eukaryooteissa. On osoitettu, että happipitoisuus nisäkkäiden mitokondrioissa saavuttaa 0,1 µM, kun taas kasvisolujen mitokondrioissa se on yli 250 µM. Samanaikaisesti tutkijoiden mukaan noin 1 % kasvien imemästä hapesta muuttuu aktiivisiksi muodoiksi, mikä liittyy väistämättä molekyylihapen epätäydelliseen vaiheittaiseen pelkistykseen.

Siten reaktiivisten happilajien esiintyminen elävässä organismissa liittyy metabolisten reaktioiden esiintymiseen eri soluosastoissa.

Termi "immuniteetti" (latinan sanasta immunitas - päästä eroon jostakin) tarkoittaa kehon immuniteettia tartunta- ja ei-tartunnanaiheuttajia vastaan. Eläin- ja ihmisorganismit erottavat erittäin selvästi "itsensä" ja "vieraan", mikä takaa suojan paitsi patogeenisten mikro-organismien kulkeutumista vastaan ​​myös vierailta proteiineja, polysakkarideja, lipopolysakkarideja ja muita aineita vastaan.

Kehon suojaavat tekijät tartuntatauteja ja muita vieraita aineita vastaan ​​jaetaan:

- epäspesifinen vastustuskyky- mekaaniset, fysikaalis-kemialliset, solu-, humoraaliset, fysiologiset suojareaktiot, joilla pyritään ylläpitämään sisäisen ympäristön pysyvyyttä ja palauttamaan makro-organismin heikentyneet toiminnot.

- synnynnäinen immuniteetti- elimistön vastustuskyky tiettyjä taudinaiheuttajia vastaan, joka on perinnöllinen ja tietylle lajille luontainen.

- hankittu immuniteetti- spesifinen suoja geneettisesti vieraita aineita (antigeenejä) vastaan, jonka kehon immuunijärjestelmä suorittaa vasta-ainetuotannon muodossa.

Kehon epäspesifinen vastustuskyky johtuu sellaisista suojatekijöistä, jotka eivät vaadi erityistä uudelleenjärjestelyä, mutta neutraloivat vieraita aineita ja aineita pääasiassa mekaanisten tai fysikaalis-kemiallisten vaikutusten vuoksi. Nämä sisältävät:

Iho - koska se on fyysinen este mikro-organismien polulle, sillä on samanaikaisesti bakterisidisia ominaisuuksia maha-suolikanavan ja muiden sairauksien patogeenejä vastaan. Ihon bakterisidinen vaikutus riippuu sen puhtaudesta. Bakteerit säilyvät saastuneella iholla pidempään kuin puhtaalla iholla.

Silmien, nenän, suun, mahalaukun ja muiden elinten limakalvot, kuten ihoesteet, suorittavat antimikrobisia tehtäviä johtuen niiden läpäisemättömyydestä eri mikrobeille ja eritteiden bakteereja tappavasta vaikutuksesta. Kyynelnesteessä, ysköksessä ja syljessä on erityinen proteiini, lysotsyymi, joka aiheuttaa monien mikrobien "lyysiä" (liukenemista).

Mahanesteellä (sisältää suolahappoa) on erittäin voimakkaita bakteereja tappavia ominaisuuksia monia taudinaiheuttajia, erityisesti suoliston infektioita, vastaan.

Imusolmukkeet - patogeeniset mikrobit säilyvät ja neutraloituvat niissä. Imusolmukkeisiin kehittyy tulehdus, jolla on haitallinen vaikutus tartuntatautien patogeeneihin.

Fagosyyttinen reaktio (fagosytoosi) - löysi I.I. Mechnikov. Hän osoitti, että jotkut verisolut (leukosyytit) pystyvät sieppaamaan ja sulattamaan mikrobeja vapauttaen kehon niistä. Tällaisia ​​soluja kutsutaan fagosyyteiksi.

Vasta-aineet ovat erityisiä mikrobiluonteisia aineita, jotka voivat inaktivoida mikrobeja ja niiden myrkkyjä. Näitä suojaavia aineita löytyy eri kudoksista ja elimistä (pernasta, imusolmukkeista, luuytimestä). Niitä syntyy, kun kehoon joutuu patogeenisiä mikrobeja, vieraita proteiiniaineita, muiden eläinten veriseerumia jne. Kaikki aineet, jotka voivat aiheuttaa vasta-aineiden muodostumista, ovat antigeenejä.

Hankittu immuniteetti voi olla luonnollista, joka johtuu tartuntataudista, tai keinotekoinen, joka on saatu tiettyjen biologisten tuotteiden - rokotteiden ja seerumien - tuomisen seurauksena kehoon.

Rokotteet ovat tapettuja tai heikennettyjä tartuntatautien taudinaiheuttajia tai niiden neutraloituja myrkkyjä. Hankittu immuniteetti on aktiivinen, ts. jotka johtuvat elimistön aktiivisesta taistelusta taudinaiheuttajaa vastaan.

RUOKASSA

Vieraskemikaaleja ovat yhdisteet, jotka luonteeltaan ja määrältään eivät ole luontaisia ​​luonnontuotteelle, mutta joita voidaan lisätä teknologian parantamiseksi tuotteen laadun ja ravitsemuksellisten ominaisuuksien säilyttämiseksi tai parantamiseksi, tai ne voivat muodostua tuotteeseen teknologisen käsittelyn (kuumennus, paistaminen, säteilytys jne.) ja varastoinnin seurauksena sekä joutua siihen tai elintarvikkeisiin saastumisen vuoksi.

Ulkomaisten tutkijoiden mukaan ympäristöstä ihmiskehoon tunkeutuvien vieraiden kemiallisten aineiden kokonaismäärästä paikallisista olosuhteista riippuen 30-80 % tai enemmän tulee ruoasta (K. Norn, 1976).

Ruoan mukana kehoon joutuvien CHC:iden mahdollisten patogeenisten vaikutusten valikoima on hyvin laaja. He voivat:

1) vaikuttaa haitallisesti ruoansulatukseen ja ravintoaineiden imeytymiseen;

2) vähentää kehon puolustuskykyä;

3) herkistää kehoa;

4) niillä on yleinen myrkyllinen vaikutus;

5) aiheuttaa gonadotoksisia, alkiotoksisia, teratogeenisiä ja karsinogeenisia vaikutuksia;

6) nopeuttaa ikääntymisprosessia;

7) häiritä lisääntymistoimintaa.

Ongelma ympäristön saastumisen kielteisistä vaikutuksista ihmisten terveyteen on yhä akuutimpi. Se on ylittänyt kansalliset rajat ja tullut globaaliksi. Teollisuuden intensiivinen kehitys ja maatalouden kemilisoituminen johtavat siihen, että ympäristöön ilmaantuu suuria määriä ihmiskeholle haitallisia kemiallisia yhdisteitä. Tiedetään, että merkittävä osa vieraista aineista pääsee ihmiskehoon ruoan mukana (esimerkiksi raskasmetallit - jopa 70%). Siksi väestön ja asiantuntijoiden laajalla tiedolla elintarvikkeiden epäpuhtauksista on suuri käytännön merkitys. Elintarvikkeissa olevat epäpuhtaudet, joilla ei ole ravitsemuksellista tai biologista arvoa tai ovat myrkyllisiä, uhkaavat ihmisten terveyttä. Luonnollisesti tämä sekä perinteisiin että uusiin elintarvikkeisiin vaikuttava ongelma on tällä hetkellä erityisen akuutti. Vieraan aineen käsitteestä on tullut keskus, jonka ympäristä keskustelua edelleen leimahtaa. Maailman terveysjärjestö ja muut kansainväliset järjestöt ovat käsitelleet näitä ongelmia intensiivisesti noin 40 vuoden ajan, ja monien maiden terveysviranomaiset yrittävät hallita niitä ja ottaa käyttöön elintarvikesertifiointia. Epäpuhtaudet voivat päästä elintarvikkeisiin vahingossa kontaminanttien muodossa, ja joskus niitä joutuu erityisesti elintarvikelisäaineiden muodossa, kun tämä oletetaan johtuvan teknologisesta välttämättömyydestä. Elintarvikkeissa olevat epäpuhtaudet voivat tietyissä olosuhteissa aiheuttaa ruokamyrkytyksen, joka on vaaraksi ihmisten terveydelle. Samaan aikaan yleistä toksikologista tilannetta vaikeuttaa entisestään muiden kuin elintarvikkeiden, esimerkiksi lääkkeiden, toistuva nauttiminen; vieraiden aineiden pääsy kehoon teollisen ja muunlaisen ihmisen toiminnan sivutuotteina ilman, veden, kulutettujen elintarvikkeiden ja lääkkeiden kautta. Ympäristöstämme ruokaan pääsevät kemikaalit aiheuttavat ongelmia, joiden ratkaiseminen on kiireellinen tarve. Tämän seurauksena on tarpeen arvioida näiden aineiden ihmisten terveydelle aiheuttaman uhan biologinen merkitys ja paljastaa sen yhteys ihmiskehon patologisiin ilmiöihin.

Yksi mahdollisista tavoista, joilla CCP:t pääsevät elintarvikkeisiin, on niiden sisällyttäminen niin kutsuttuun elintarvikeketjuun.

Näin ollen ihmiskehoon joutuva ruoka voi sisältää erittäin suuria pitoisuuksia vieraiksi aineiksi (FCS) kutsuttuja aineita.

Ravintoketjut ovat yksi pääasiallisista suhteista eri eliöiden välillä, joista jokainen syö toisen lajin, jolloin peräkkäisissä saalispeto-linkeissä tapahtuu jatkuva sarja aineiden transformaatioita. Tällaisten elintarvikeketjujen päävaihtoehdot on esitetty kuvassa. Yksinkertaisimpia ketjuja voidaan ajatella, joissa kasvituotteet: sienet, yrtit (persilja, tilli, selleri jne.), vihannekset ja hedelmät, viljakasvit - saavat epäpuhtauksia maaperästä kasvien kastelun seurauksena (vedestä), kun kasvien käsittely torjunta-aineilla tuholaisten torjumiseksi; ovat kiinnittyneitä ja joissain tapauksissa kerääntyvät niihin ja tulevat sitten ihmiskehoon ruoan mukana, jolloin saadaan kyky vaikuttaa siihen positiivisesti tai useammin haitallisesti.

Ketjut, joissa on useita linkkejä, ovat monimutkaisempia. Esimerkiksi ruoho - kasvinsyöjät - ihmiset tai vilja - linnut ja eläimet - ihmiset. Monimutkaisimmat ravintoketjut liittyvät yleensä vesiympäristöön. Veteen liuenneet aineet uutetaan kasviplanktonilla, jälkimmäinen imeytyy sitten eläinplanktoniin (alkueläimet, äyriäiset), sitten "rauhalliset" ja sitten petokalat, jotka sitten pääsevät ihmiskehoon. Mutta ketjua voidaan jatkaa syömällä kalaa lintujen ja kaikkiruokaisten (siat, karhut) toimesta ja vasta sitten päästä ihmiskehoon. Ravintoketjujen ominaisuus on, että jokaisessa myöhemmässä linkissä on saasteiden kumuloitumista (kertymistä) huomattavasti suurempia määriä kuin edellisessä linkissä. Siten V. Eichlerin mukaan DDT-valmisteiden suhteen levät voivat vedestä uutettuna lisätä (kerätä) lääkkeen pitoisuutta 3000 kertaa; äyriäisten kehossa tämä pitoisuus kasvaa vielä 30 kertaa; kalan kehossa - vielä 10-15 kertaa; ja tätä kalaa ruokkivien lokkien rasvakudoksessa - 400 kertaa. Tiettyjen epäpuhtauksien kertymisaste ravintoketjun lenkkeihin voi tietysti vaihdella varsin merkittävästi riippuen kontaminanttien tyypistä ja ketjun lenkin luonteesta. Tiedetään esimerkiksi, että sienissä radioaktiivisten aineiden pitoisuus voi olla 1000-10 000 kertaa suurempi kuin maaperässä.

Vaihtoehdot vieraiden aineiden sisäänpääsyyn

2.4.7. Keinot poistaa vieraita aineita kehosta

Vieraiden yhdisteiden luonnollisen poistamisen tavat ja keinot kehosta ovat erilaisia. Käytännön merkityksensä mukaan ne sijaitsevat seuraavasti: munuaiset - suolet - keuhkot - iho.

Myrkyllisten aineiden vapautuminen munuaisten kautta tapahtuu kahden päämekanismin - passiivisen diffuusion ja aktiivisen kuljetuksen - kautta.

Passiivisen suodatuksen seurauksena munuaiskeräsissä muodostuu ultrasuodos, joka sisältää monia myrkyllisiä aineita, mukaan lukien ei-elektrolyyttejä, samassa pitoisuudessa kuin plasmassa. Koko nefronia voidaan pitää pitkänä puoliläpäisevänä putkena, jonka seinien läpi tapahtuu diffuusia vaihtoa virtaavan veren ja muodostuvan virtsan välillä. Samanaikaisesti nefronia pitkin kulkevan konvektiivisen virtauksen kanssa myrkylliset aineet leviävät Fickin lakia noudattaen nefronin seinämän läpi takaisin vereen (koska niiden pitoisuus nefronin sisällä on 3–4 kertaa suurempi kuin plasmassa) pitoisuusgradienttia pitkin. Virtsassa kehosta poistuvan aineen määrä riippuu käänteisen resorption voimakkuudesta. Jos nefronin seinämän läpäisevyys tietylle aineelle on korkea, ulostulossa virtsan ja veren pitoisuudet tasautuvat. Tämä tarkoittaa, että erittymisnopeus on suoraan verrannollinen virtsan muodostumisnopeuteen ja erittyvän aineen määrä on yhtä suuri kuin myrkyn vapaan muodon pitoisuuden tulo plasmassa ja diureesin nopeus.

l=kV m.

Tämä on poistetun aineen vähimmäisarvo.

Jos munuaistiehyen seinämä on täysin myrkyllistä ainetta läpäisemätön, vapautuvan aineen määrä on suurin, ei riipu diureesin nopeudesta ja on yhtä suuri kuin suodatustilavuuden ja vapaan muodon pitoisuuden tulo. myrkyllisestä aineesta plasmassa:

l=kV f.

Todellinen teho on lähempänä minimiarvoja kuin maksimiarvoja. Munuaistiehyen seinämän läpäisevyys vesiliukoisille elektrolyyteille määräytyy "ionittoman diffuusion" mekanismien avulla, eli se on ensinnäkin verrannollinen dissosioitumattoman muodon pitoisuuteen; toiseksi aineen liukoisuusaste lipideihin. Nämä kaksi seikkaa tekevät mahdolliseksi paitsi ennustaa munuaisten erittymisen tehokkuutta, myös kontrolloida, vaikkakin rajoitetusti, uudelleenabsorptioprosessia. Munuaistiehyissä rasvaan hyvin liukenevat ei-elektrolyytit voivat tunkeutua passiivisen diffuusion kautta kahteen suuntaan: tubuluksista vereen ja verestä tubuluksiin. Munuaisten kautta tapahtuvan erittymisen määräävä tekijä on pitoisuusindeksi (K):

K = C virtsassa / C plasmassa,

jossa C on myrkyllisen aineen pitoisuus. K arvo<1 свидетельствует о преимущественной диффузии веществ из плазмы в мочу, при значении К>1 – päinvastoin.

Ionisoituneiden orgaanisten elektrolyyttien passiivisen putkimaisen diffuusion suunta riippuu virtsan pH-arvosta: jos putkimainen virtsa on emäksisempää kuin plasma, heikot orgaaniset hapot tunkeutuvat helposti virtsaan; jos virtsan reaktio on happamampi, siihen siirtyy heikkoja orgaanisia emäksiä.

Lisäksi munuaistiehyet kuljettavat aktiivisesti vahvoja orgaanisia happoja ja endogeenistä alkuperää olevia emäksiä (esimerkiksi virtsahappoa, koliinia, histamiinia jne.), samoin kuin vieraita samanlaisen rakenteen omaavia yhdisteitä samojen kantajien osallistuessa. (esimerkiksi vieraat yhdisteet, jotka sisältävät aminoryhmän). Myös konjugaatit glukuroni-, rikki- ja muiden happojen kanssa, jotka muodostuvat monien myrkyllisten aineiden aineenvaihdunnassa, keskittyvät virtsaan aktiivisen tubuluskuljetuksen ansiosta.

Metallit erittyvät ensisijaisesti munuaisten kautta paitsi vapaassa tilassa, jos ne kiertävät ionien muodossa, myös sitoutuneessa tilassa, orgaanisten kompleksien muodossa, jotka läpikäyvät glomerulaarisen ultrasuodatuksen ja kulkevat sitten tubulusten läpi aktiivisella kuljetuksella .

Suun kautta nautittujen myrkyllisten aineiden vapautuminen alkaa suuontelosta, jossa syljestä löytyy monia elektrolyyttejä, raskasmetalleja jne. Syljen nauttiminen kuitenkin yleensä edistää näiden aineiden palautumista mahalaukkuun.

Monet maksassa muodostuneet orgaaniset myrkyt ja niiden aineenvaihduntatuotteet päätyvät sapen mukana suolistoon, osa niistä erittyy elimistöstä ulosteen mukana ja osa imeytyy takaisin vereen ja erittyy virtsaan. Vielä monimutkaisempi polku on mahdollinen, esimerkiksi morfiinista, kun vieras aine pääsee suolistosta vereen ja palaa takaisin maksaan (myrkyn intrahepaattinen kierto).

Useimmat maksassa pidättyvät metallit voivat sitoutua sappihappoihin (mangaani) ja erittyä suoliston kautta sapen mukana. Tässä tapauksessa muoto, jossa tämä metalli kerrostuu kudoksiin, on tärkeä rooli. Esimerkiksi kolloidisessa tilassa olevat metallit pysyvät maksassa pitkään ja erittyvät pääasiassa ulosteisiin.

Siten suoliston kautta ulosteen mukana poistuvat: 1) aineet, jotka eivät imeydy vereen suun kautta otettuna; 2) eristetty maksan sapen kanssa; 3) tuli suoleen sen seinämän kalvojen kautta. Jälkimmäisessä tapauksessa myrkkyjen pääasiallinen kuljetustapa on niiden passiivinen diffuusio pitoisuusgradienttia pitkin.

Useimmat haihtuvat ei-elektrolyytit erittyvät elimistöstä pääosin muuttumattomina uloshengitysilman mukana. Kaasujen ja höyryjen keuhkojen läpi vapautumisen alkunopeus määräytyy niiden fysikaalis-kemiallisten ominaisuuksien perusteella: mitä pienempi liukoisuuskerroin veteen, sitä nopeammin ne vapautuvat, erityisesti verenkierrossa oleva osa. Niiden rasvakudokseen kertyneen fraktion vapautuminen viivästyy ja tapahtuu paljon hitaammin, varsinkin kun tämä määrä voi olla erittäin merkittävä, sillä rasvakudosta voi muodostaa yli 20 % ihmisen kokonaismassasta. Esimerkiksi sisäänhengitettynä nautitusta kloroformista noin 50 % vapautuu ensimmäisten 8–12 tunnin aikana ja loput vapautumisen toisessa, useita päiviä kestävässä vaiheessa.

Monet ei-elektrolyytit, joissa tapahtuu hidas biotransformaatio kehossa, vapautuvat tärkeimpien hajoamistuotteiden muodossa: vesi ja hiilidioksidi, joka vapautuu uloshengitysilman mukana. Jälkimmäinen muodostuu monien orgaanisten yhdisteiden, mukaan lukien bentseenin, styreenin, hiilitetrakloridin, metyylialkoholin, etyleeniglykolin, asetonin jne., aineenvaihdunnan aikana.

Ihon kautta, erityisesti hien mukana, monet aineet - ei-elektrolyytit - poistuvat kehosta, nimittäin: etyylialkoholi, asetoni, fenolit, klooratut hiilivedyt jne. Harvoja poikkeuksia lukuun ottamatta (esimerkiksi hien hiilidisulfidipitoisuus on useita kertoja suurempi kuin virtsassa), tällä tavalla poistetun myrkyllisen aineen kokonaismäärä on pieni eikä sillä ole merkittävää roolia.

Imetyksen aikana on olemassa riski, että jotkut rasvaliukoiset myrkylliset aineet pääsevät vauvan elimistöön maidon mukana, erityisesti torjunta-aineet, orgaaniset liuottimet ja niiden aineenvaihduntatuotteet.

Ruoan ihmiskehoon kohdistuvan vaikutuksen monipuolisuus ei johdu pelkästään energian ja muovimateriaalien läsnäolosta, vaan myös valtavasta määrästä ruokaa, mukaan lukien pienet komponentit, sekä ei-ravitsevia yhdisteitä. Jälkimmäisillä voi olla farmakologista aktiivisuutta tai haitallisia vaikutuksia.

Vieraiden aineiden biotransformaation käsite sisältää toisaalta niiden kuljetus-, aineenvaihdunta- ja myrkyllisyysprosessit, toisaalta mahdollisuuden yksittäisten ravinteiden ja niiden kompleksien vaikutuksille näihin järjestelmiin, mikä viime kädessä varmistaa neutralisoinnin ja ksenobioottien poistaminen. Jotkut niistä ovat kuitenkin erittäin vastustuskykyisiä biotransformaatiolle ja aiheuttavat haittaa terveydelle. Tässä suhteessa termi on myös huomioitava vieroitus - biologiseen järjestelmään joutuneiden haitallisten aineiden neutralointiprosessi. Tällä hetkellä on kertynyt melko suuri määrä tieteellistä materiaalia vieraiden aineiden yleisten toksisuus- ja biotransformaatiomekanismien olemassaolosta ottaen huomioon niiden kemiallinen luonne ja kehon tila. Suurin osa opiskellut ksenobioottien kaksivaiheisen detoksifikaation mekanismi.

Ensimmäisessä vaiheessa kehon vasteena tapahtuu niiden aineenvaihduntamuutoksia erilaisiksi välituoteyhdisteiksi. Tämä vaihe liittyy hapettumisen, pelkistyksen ja hydrolyysin entsymaattisten reaktioiden toteuttamiseen, joita esiintyy yleensä elintärkeissä elimissä ja kudoksissa: maksassa, munuaisissa, keuhkoissa, veressä jne.

Hapetus ksenobiootteja katalysoivat mikrosomaaliset maksaentsyymit sytokromi P-450:n kanssa. Entsyymillä on suuri määrä spesifisiä isoformeja, mikä selittää hapettumisen läpikäyvien myrkyllisten aineiden valikoiman.

Elpyminen toteutettiin NADON-riippuvaisen flavoproteiinin ja sytokromi P-450:n osallistuessa. Esimerkkinä voidaan mainita nitro- ja atsoyhdisteiden pelkistysreaktiot amiineiksi ja ketonien sekundäärisiksi alkoholeiksi.

Hydrolyyttinen hajoaminen Yleensä esterit ja amidit alistetaan myöhemmälle deesteröinnille ja deaminaatiolle.

Edellä mainitut biotransformaatioreitit johtavat muutoksiin ksenobioottisessa molekyylissä - lisääntyvät polaarisuus, liukoisuus jne. Tämä edistää niiden poistumista elimistöstä vähentäen tai poistaen myrkyllistä vaikutusta.

Primaariset metaboliitit voivat kuitenkin olla erittäin reaktiivisia ja myrkyllisempiä kuin alkuperäiset myrkylliset aineet. Tätä ilmiötä kutsutaan metaboliseksi aktivaatioksi. Reaktiiviset metaboliitit saavuttavat kohdesolut, laukaisevat ketjun sekundaarisia katobiokemiallisia prosesseja, jotka ovat maksatoksisten, nefrotoksisten, karsinogeenisten, mutageenisten, immunogeenisten ja vastaavien sairauksien mekanismin taustalla.

Ksenobioottien myrkyllisyyden kannalta erityisen tärkeää on vapaiden radikaalien hapettumisvälituotteiden muodostuminen, joka yhdessä reaktiivisten happimetaboliittien tuotannon kanssa johtaa biologisten kalvojen lipidiperoksidaatioon (LPO) ja elävien solujen vaurioitumiseen. Tässä tapauksessa kehon antioksidanttijärjestelmän tilalla on tärkeä rooli.

Detoksifikaation toinen vaihe liittyy ns konjugaatioreaktiot. Esimerkki on aktiivisen -OH:n sitoutumisreaktiot; -NH2; -COOH; Ksenobioottisten metaboliittien SH-ryhmät. Neutralointireaktioiden aktiivisimpia osallistujia ovat entsyymit glutationitransferaasien, glukoronyylitransferaasien, sulfotransferaasien, asyylitransferaasien jne. perheestä.

Kuvassa Kuvassa 6 on yleinen kaavio vieraiden aineiden aineenvaihdunnasta ja toksisuusmekanismista.

Riisi. 6.

Ksenobioottien aineenvaihduntaan voivat vaikuttaa monet tekijät: geneettiset, fysiologiset, ympäristötekijät jne.

On teoreettisesti ja käytännössä kiinnostavaa tarkastella yksittäisten elintarvikkeiden komponenttien roolia aineenvaihduntaprosessien säätelyssä ja vieraiden aineiden myrkyllisyyden toteuttamisessa. Tällainen osallistuminen voi tapahtua imeytymisvaiheissa ruoansulatuskanavassa, maksan ja suoliston verenkierrossa, verensiirrossa, kudoksissa ja soluissa lokalisoitumisessa.

Ksenobioottien biotransformaation tärkeimmistä mekanismeista konjugaatioprosessit pelkistyneen glutationin - T-y-glutamyyli-D-kysteinyyliglysiinin (TSH) - kanssa - useimpien elävien solujen päätiolikomponentin kanssa ovat tärkeitä. TSH:lla on kyky vähentää hydroperoksideja ja se on formaldehydidehydrogenaasin ja glyoksylaasin kofaktori. Sen pitoisuus solussa (solupooli) riippuu merkittävästi ruokavaliossa olevista proteiineista ja rikkiä sisältävistä aminohapoista (kysteiini ja metioniini), joten näiden ravintoaineiden puute lisää monien vaarallisten kemikaalien myrkyllisyyttä.

Kuten edellä todettiin, kehon antioksidanttijärjestelmällä on tärkeä rooli elävän solun rakenteen ja toimintojen säilyttämisessä, kun se altistuu aktiivisille happimetaboliiteille ja vieraiden aineiden vapaiden radikaalien hapettumistuotteille. Se koostuu seuraavista pääkomponenteista: superoksididismutaasi (SOD), pelkistetty glutationi, jotkin glutationi-B-transferaasin muodot, vitamiinit E, C, p-karoteeni, hivenaine seleeni - glutationiperoksidaasin kofaktorina sekä ei-ravitsevia elintarvikkeiden komponentteja - laaja valikoima fytoyhdisteitä (bioflavonoideja).

Jokaisella näistä yhdisteistä on erityinen vaikutus yleisessä aineenvaihduntakuljettimessa muodostaen kehon antioksidanttisen puolustusjärjestelmän:

• SOD, kahdessa muodossaan - sytoplasminen Cu-Zn-SOD ja mitokondrio-Mn-riippuvainen, katalysoi 0 2 _:n dismutaatioreaktiota vetyperoksidiksi ja hapeksi;
• ESH (ottaen huomioon yllä olevat toiminnot) toteuttaa toimintaansa useisiin suuntiin: se pitää proteiinien sulfhydryyliryhmät pelkistetyssä tilassa, toimii protonin luovuttajana glutationiperoksidaasille ja glutationi-D-transferaasille, toimii epäspesifisenä ei-entsymaattisena aineena. happivapaiden radikaalien sammuttaja, joka lopulta muuntaa hapettavaksi glutationiksi (TSSr). Sen pelkistymistä katalysoi liukoinen NADPH-riippuvainen glutationireduktaasi, jonka koentsyymi on B2-vitamiini, joka määrää B2-vitamiinin roolin yhdessä ksenobioottien biotransformaatioreitistä.

E-vitamiini (ostokoferoli). Merkittävin rooli lipidiperoksidaation säätelyjärjestelmässä on E-vitamiinilla, joka neutraloi rasvahappojen vapaita radikaaleja ja pelkistettyjä happimetaboliitteja. Tokoferolin suojaava rooli on osoitettu useiden lipidiperoksidaatiota aiheuttavien ympäristösaasteiden vaikutuksesta: otsoni, NO 2, CC14, Cd, Pb jne.

Antioksidanttiaktiivisuuden ohella E-vitamiinilla on syöpää estäviä ominaisuuksia - se estää sekundääristen ja tertiääristen amiinien N-nitrosoitumista maha-suolikanavassa karsinogeenisten N-nitrosamiinien muodostumisen myötä, sillä on kyky estää ksenobioottien mutageenisuutta ja vaikuttaa mono-oksigenaasijärjestelmä.

C-vitamiini. Askorbiinihapon antioksidanttivaikutus altistuessaan myrkyllisille aineille, jotka indusoivat lipidiperoksidaatiota, ilmenee sytokromi P-450:n tason nousuna, sen reduktaasin aktiivisuutena ja substraattien hydroksylaationopeudena maksan mikrosomeissa.

Vieraiden yhdisteiden aineenvaihduntaan liittyvät C-vitamiinin tärkeimmät ominaisuudet ovat myös:

• kyky estää kovalenttinen sitoutuminen eri ksenobioottien aktiivisten välituoteyhdisteiden makromolekyyleihin - asetomionofeeni, bentseeni, fenoli jne.;
• estää (kuten E-vitamiinia) amiinien nitrosoitumista ja syöpää aiheuttavien yhdisteiden muodostumista nitriitille altistuessa.

Monet vieraat aineet, kuten tupakansavun komponentit, hapettavat askorbiinihapon dehydroaskorbaatiksi, mikä vähentää sen pitoisuutta kehossa. Tämä mekanismi on perusta tupakoitsijoiden, järjestäytyneiden ryhmien, mukaan lukien teollisuusyritysten työntekijät, jotka ovat kosketuksissa haitallisten vieraiden aineiden C-vitamiinin saantiin.

Kemiallisen karsinogeneesin estämiseksi Nobel-palkittu L. Pauling suositteli sellaisten megadoosien käyttöä, jotka ylittävät päivittäisen tarpeen vähintään 10 kertaa. Tällaisten määrien toteutettavuus ja tehokkuus on edelleen kiistanalainen, koska ihmiskehon kudosten kyllästyminen näissä olosuhteissa varmistetaan päivittäisellä 200 mg:n askorbiinihapon kulutuksella.

Ei-ravintoaineita, jotka muodostavat kehon antioksidanttijärjestelmän, ovat ravintokuitu ja biologisesti aktiiviset fytoyhdisteet.

Ravintokuitu. Näitä ovat selluloosa, hemiselluloosa, pektiinit ja ligniini, jotka ovat kasviperäisiä ja joihin ruoansulatusentsyymit eivät vaikuta.

Ravintokuitu voi vaikuttaa vieraiden aineiden biotransformaatioon seuraavilla alueilla:

• vaikuttavat suoliston peristaltiikkaan, ne nopeuttavat sisällön kulkua ja vähentävät siten myrkyllisten aineiden kosketusaikaa limakalvon kanssa;
• muuttaa mikroflooran koostumusta ja ksenobioottien tai niiden konjugaattien metaboliaan osallistuvien mikrobientsyymien aktiivisuutta;
• niillä on adsorptio- ja kationinvaihtoominaisuuksia, mikä mahdollistaa kemiallisten aineiden sitomisen, niiden imeytymisen viivästymisen ja elimistöstä erittymisen nopeuttamisen. Nämä ominaisuudet vaikuttavat myös maksan ja suoliston verenkiertoon ja varmistavat kehoon eri reittejä pitkin tulevien ksenobioottien aineenvaihdunnan.

Kokeelliset ja kliiniset tutkimukset ovat osoittaneet, että selluloosan, karrageenin, guarkumin, pektiinin ja vehnäleseen lisääminen ruokavalioon johtaa (suoliston mikro-organismien 3-glukuronidaasin ja musinaasin) estoon. Tätä vaikutusta on pidettävä ravintokuidun toisena kykynä muuntaa vieraita aineita estämällä näiden aineiden konjugaattien hydrolyysi, poistamalla ne maksan ja suoliston verenkierrosta ja lisäämällä erittymistä kehosta aineenvaihduntatuotteilla.

On näyttöä vähän metoksyloidun pektiinin kyvystä sitoa elohopeaa, kobolttia, lyijyä, nikkeliä, kadmiumia, mangaania ja strontiumia. Tämä yksittäisten pektiinien kyky riippuu kuitenkin niiden alkuperästä ja vaatii tutkimusta ja valikoivaa käyttöä. Esimerkiksi sitruspektiinillä ei ole näkyvää adsorptiovaikutusta, se aktivoi heikosti suoliston mikroflooran 3-glukuronidaasia, ja sille on tunnusomaista ennaltaehkäisevien ominaisuuksien puute indusoidun kemiallisen karsinogeneesin tapauksessa.

Biologisesti aktiiviset fytoyhdisteet. Myrkyllisten aineiden neutralointi fytoyhdisteiden kanssa liittyy niiden perusominaisuuksiin:

• vaikuttaa aineenvaihduntaprosesseihin ja neutraloida vieraita aineita;
• niillä on kyky sitoa ksenobioottien vapaita radikaaleja ja reaktiivisia metaboliitteja;
• estävät vieraita aineita aktivoivia entsyymejä ja aktivoivat detoksifikaatioentsyymejä.

Monilla luonnollisilla fytoyhdisteillä on erityisiä ominaisuuksia myrkyllisten aineiden indusoijina tai estäjinä. Kesäkurpitsan, kukkakaalin ja ruusukaalin sekä parsakaalin sisältämät orgaaniset yhdisteet pystyvät indusoimaan vieraiden aineiden aineenvaihduntaa, minkä vahvistaa fenasetiiniaineenvaihdunnan kiihtyminen ja antipyriinin puoliintumisajan kiihtyminen potilaiden veriplasmassa. ristikukkaisia ​​vihanneksia ruokavaliossaan.

Erityistä huomiota kiinnitetään näiden yhdisteiden sekä teen ja kahvin fytoyhdisteiden - katekiinien ja diterpeenien (kafeoli ja kafestoli) - ominaisuuksiin, jotka stimuloivat maksan ja suoliston limakalvon mono-oksigenaasijärjestelmän ja glutationi-S-transferaasin toimintaa. Jälkimmäinen on niiden antioksidanttisen vaikutuksen taustalla, kun ne altistetaan syöpää aiheuttaville tekijöille ja syövänvastaiselle vaikutukselle.

On suositeltavaa keskittyä muiden vitamiinien biologiseen rooliin sellaisten vieraiden aineiden biotransformaatioprosesseissa, jotka eivät liity antioksidanttijärjestelmään.

Monet vitamiinit suorittavat koentsyymien toimintoja suoraan entsyymijärjestelmissä, jotka liittyvät ksenobioottien aineenvaihduntaan, sekä entsyymeissä biotransformaatiojärjestelmien komponenttien biosynteesiä varten.

Tiamiini (Bt-vitamiini). Tiedetään, että tiamiinin puute lisää mono-oksygenaasijärjestelmän komponenttien aktiivisuutta ja pitoisuutta, mitä pidetään epäedullisena tekijänä, joka edistää vieraiden aineiden metabolista aktivaatiota. Siksi vitamiinien saanti ruokavaliossa voi olla tietty rooli ksenobioottien, mukaan lukien teollisuusmyrkkyjen, vieroitusmekanismissa.

Riboflaviini (B2-vitamiini). Riboflaviinin toiminnot vieraiden aineiden biotransformaatioprosesseissa toteutuvat pääasiassa seuraavien aineenvaihduntaprosessien kautta:

• osallistuminen mikrosomaalisten flavoproteiinien metaboliaan NADPH-sytokromi P-450 reduktaasi, NADPH-sytokromi b 5 -reduktaasi;
• Aldehydioksidaasien sekä glutationireduktaasin toiminnan varmistaminen FAD:n koentsyymiroolin kautta ja TSH:n muodostuminen hapettuneesta glutationista.

Eläinkoe ​​osoitti, että vitamiinin puutos johtaa UDP-glukuronyylitransferaasin aktiivisuuden laskuun maksan mikrosomeissa, mikä perustuu /7-nitrofenolin ja o-aminofenolin glukuronidikonjugaationopeuden laskuun. On näyttöä sytokromi P-450:n pitoisuuden lisääntymisestä ja aminopyriinin ja aniliinin hydroksylaationopeudesta mikrosomeissa, joissa on riboflaviinin ravitsemuksellista puutetta hiirillä.

Kobalamiinit (B12-vitamiini) ja foolihappo. Tarkasteltavien vitamiinien synergistinen vaikutus ksenobioottien biotransformaatioprosesseihin selittyy näiden ravintoaineiden kompleksin lipotrooppisella vaikutuksella, jonka tärkein elementti on glutationi-D-transferaasin aktivaatio ja mono-oksygenaasijärjestelmän orgaaninen induktio. .

Kliiniset tutkimukset ovat osoittaneet B12-vitamiinin puutteen kehittymistä, kun keho altistuu dityppioksidille, mikä selittyy CO 2+:n hapettumisella kobalamiinin CO e+ -korriinirenkaassa ja sen inaktivoitumisella. Jälkimmäinen aiheuttaa foolihapon puutetta, joka perustuu sen metabolisesti aktiivisten muotojen uusiutumisen puutteeseen näissä olosuhteissa.

Tetrahydrofoolihapon koentsyymimuodot sekä B12-vitamiini ja Z-metioniini osallistuvat formaldehydin hapettumiseen, joten näiden vitamiinien puute voi johtaa formaldehydin ja muiden yksihiiliyhdisteiden, mukaan lukien metanolin, myrkyllisyyteen.

Yleisesti voidaan päätellä, että ravitsemustekijällä voi olla tärkeä rooli vieraiden aineiden biotransformaatioprosesseissa ja niiden haitallisten vaikutusten ehkäisyssä kehossa. Tähän suuntaan on kertynyt paljon teoreettista materiaalia ja faktatietoa, mutta monet kysymykset ovat edelleen avoinna ja vaativat lisää kokeellista tutkimusta ja kliinistä vahvistusta.

On tarpeen korostaa käytännön tapoja toteuttaa ravitsemustekijän ennaltaehkäisevä rooli vieraiden aineiden aineenvaihduntaprosesseissa. Tämä sisältää tieteeseen perustuvien ruokavalioiden kehittämisen tietyille väestöryhmille, joissa on riski altistua erilaisille ruokaksenobiooteille ja niiden komplekseille ravintolisien, erikoisruokien ja ruokavalioiden muodossa.