İnsan vücudundaki yabancı cisimleri nötralize eden maddeler. İnsan vücudunun savunmaları

50. Karaciğerdeki yabancı maddelerin nötralizasyon mekanizması.

Toksin Detoks Mekanizması

Karaciğerdeki maddelerin nötralizasyonu, genellikle iki faz içeren kimyasal modifikasyonlarından oluşur.

İlk aşamada, madde oksidasyona (elektronların ayrılması), indirgenmeye (elektronların eklenmesi) veya hidrolize uğrar.

İkinci aşamada, yeni oluşan aktif kimyasal gruplara bir madde eklenir. Bu tür reaksiyonlara konjugasyon reaksiyonları, toplama işlemine ise konjugasyon denir (Bkz. soru 48).

51. Metallothionein, karaciğerde ağır metal iyonlarının nötralizasyonu. Isı şoku proteinleri.

metallotionin- yüksek sistein içeriğine sahip düşük moleküler ağırlıklı bir protein ailesi. Molekül ağırlığı 500 Da ila 14 kDa arasında değişir. Proteinler, Golgi aparatının zarı üzerinde lokalizedir. Metallotioninler hem fizyolojik (çinko, bakır, selenyum) hem de ksenobiyotik (kadmiyum, cıva, gümüş, arsenik vb.) ağır metalleri bağlayabilir. Ağır metallerin bağlanması, toplam amino asit bileşiminin yaklaşık% 30'unu oluşturan sistein kalıntılarının tiyol gruplarının varlığı ile sağlanır.

Ağır metal iyonları Cd2+, Hg2+, Pb2+ karaciğer ve böbreklerde vücuda girdiğinde, bu iyonları sıkıca bağlayan proteinler olan metallotiyoneinlerin sentezinde bir artış olur ve böylece yaşam için gerekli olan Fe2+, Co2+, Mg2+ iyonlarıyla rekabet etmelerini önler. enzimlerdeki bağlanma yerleri için aktivite.

Karaciğerdeki mikrozomal oksidasyon süreçleri, sitokrom P450 enziminin katılımıyla meydana gelen ve bu maddelerin moleküllerinin birincil yapısındaki bir değişiklikle sona eren zararlı bileşiklerin hidroksilasyonudur. Çoğu zaman, bu otodetoksifikasyon yöntemi, özellikle organik toksik maddelerin ve ilaçların nötralizasyonu söz konusu olduğunda en önemlisidir. Genel olarak, yabancı maddelerin (ksenobiyotikler) maksimum miktarının nötralize edildiği karaciğerdedir ve oradan atılacakları organlara gönderilir.

Isı şoku proteinleri ekspresyonu artan sıcaklıkla veya hücre için diğer stresli koşullar altında artan, işlevsel olarak benzer proteinlerin bir sınıfıdır. Isı şoku proteinlerini kodlayan genlerin ekspresyonundaki artış, transkripsiyon aşamasında düzenlenir. Isı şoku proteinlerini kodlayan genlerin ekspresyonunun aşırı şekilde düzenlenmesi, ısı şokuna hücresel tepkinin bir parçasıdır ve başlıca nedeni ısı şoku faktörüdür. Isı şoku proteinleri, bakterilerden insanlara kadar hemen hemen tüm canlı organizmaların hücrelerinde bulunur.

52. Oksijen zehirlenmesi. Reaktif oksijen türlerinin oluşumu.

Büyüme ve metabolizma sırasında, mikroorganizmalar içinde oksijen indirgeme ürünleri üretilir ve çevredeki besin ortamına salgılanır. Bir oksijen indirgeme ürünü olan süperoksit anyonu, tek değerlikli oksijen indirgemesi tarafından üretilir: o2-→ o2- Moleküler oksijenin indirgenmiş riboflavinler, flavoproteinler, kinonlar, tioller ve demir-kükürt dahil olmak üzere çeşitli hücresel elementlerle etkileşimi sırasında üretilir. proteinler. Bunun hücre içi hasara neden olduğu kesin süreç bilinmemektedir; bununla birlikte, hücre için potansiyel olarak ölümcül olan birçok yıkıcı reaksiyona girme yeteneğine sahiptir. Ek olarak, ikincil reaksiyonların ürünleri toksisiteyi artırabilir.

Örneğin, bir hipotez, süperoksit anyonunun hücrede hidrojen peroksit ile reaksiyona girdiğini savunur:

O2-+ H2O2 → O - + O. + O2

Haber-Weiss reaksiyonu olarak bilinen bu reaksiyon, bilinen en güçlü biyolojik oksidan olan serbest hidroksil radikalini (O·) üretir. Hücredeki hemen hemen her organik maddeye saldırabilir.

Süperoksit anyonu ve hidroksil radikali arasındaki müteakip reaksiyon

Hücre için de yıkıcı olan tişört oksijen ürünleri (O2*):

O2-+ O → O + O2*

Uyarılmış tekli oksijen molekülü oldukça reaktiftir. Bu nedenle, hücrelerin oksijen varlığında hayatta kalabilmesi için süperoksitin uzaklaştırılması gerekir.

Fakültatif ve aerobik organizmaların çoğu, süperoksit dismutaz adı verilen yüksek konsantrasyonda bir enzim içerir. Bu enzim, süperoksit anyonunu standart durum oksijenine ve hidrojen perokside dönüştürür, böylece hücreyi yıkıcı süperoksit anyonlarından kurtarır:

2o2-+ 2H+Süperoksit Dismutaz O2 + H2 O2

Bu reaksiyonda üretilen hidrojen peroksit oksitleyici bir maddedir ancak hücreye süperoksit anyonu kadar zarar vermez ve hücre dışına çıkma eğilimindedir. Birçok organizma, H2O2'yi ortadan kaldırmak için katalaz veya peroksidaz veya her ikisine birden sahiptir. Katalaz, peroksidi standart durum oksijenine ve suya dönüştürmek için bir oksidan (elektron alıcısı) ve bir indirgeyici (elektron donörü) olarak H2O2 kullanır:

H2O2 + H2O2 Katalaz 2H2O + O2

Peroksidaz, H2O2 dışında bir indirgeyici kullanır: H2O2 + Peroksidaz H2R 2H2O + R

Temel durumda moleküler oksijen, çeşitli makromoleküllerle kendiliğinden reaksiyona girmeyen nispeten kararlı bir moleküldür. Bu onun tarafından açıklanır

elektronik konfigürasyon: atmosferdeki oksijenin ana formu (3O2) üçlü haldedir.

Şu anda ROS, radikal yapıdaki oksijen türevlerini (süperoksit radikali (anyon radikali) O2 -, hidroperoksit radikali HO2, hidroksil radikali H O) ve bunun reaktif türevlerini (hidrojen peroksit H2O2, tekli oksijen 1O2 ve peroksinitrit) içerir.

Bitkiler hareketsiz olduklarından ve değişen çevre koşullarının sürekli etkisi altında olduklarından ve ayrıca oksijenli fotosentez yaptıklarından, dokularındaki moleküler oksijen konsantrasyonu diğer ökaryotlardan çok daha yüksektir. Memeli mitokondrisindeki oksijen konsantrasyonunun 0,1 μM'ye ulaştığı, bitki hücresi mitokondrisinde ise 250 μM'den fazla olduğu gösterilmiştir. Aynı zamanda, araştırmacılara göre, bitkiler tarafından emilen oksijenin yaklaşık% 1'i aktif formlarına dönüştürülür ve bu, kaçınılmaz olarak moleküler oksijenin eksik adım adım geri kazanımı ile ilişkilidir.

Bu nedenle, canlı bir organizmada reaktif oksijen türlerinin ortaya çıkışı, çeşitli hücresel bölmelerde metabolik reaksiyonların meydana gelmesi ile ilişkilidir.

"Bağışıklık" terimi (Latince immunitas'tan - bir şeyden kurtulmak), vücudun bulaşıcı ve bulaşıcı olmayan maddelere karşı bağışıklığı anlamına gelir. Hayvan ve insan organizmaları, yalnızca patojenik mikroorganizmaların girişinden değil, aynı zamanda yabancı proteinlerden, polisakkaritlerden, lipopolisakkaritlerden ve diğer maddelerden de koruma sağlayan "kendi" ve "yabancı" arasında çok net bir ayrım yapar.

Enfeksiyöz ajanlara ve diğer yabancı maddelere karşı vücudun koruyucu faktörleri ikiye ayrılır:

- spesifik olmayan direnç- iç ortamın sabitliğini korumayı ve makroorganizmanın bozulan işlevlerini eski haline getirmeyi amaçlayan mekanik, fiziko-kimyasal, hücresel, hümoral, fizyolojik koruyucu reaksiyonlar.

- doğuştan bağışıklık- organizmanın kalıtsal olan ve belirli bir türün doğasında bulunan belirli patojenik maddelere karşı direnci.

- Edinilmiş bağışıklık- vücudun bağışıklık sistemi tarafından antikor üretimi şeklinde gerçekleştirilen genetik olarak yabancı maddelere (antijenler) karşı spesifik koruma.

Organizmanın spesifik olmayan direnci, özel bir yeniden yapılanmaya ihtiyaç duymayan, ancak esas olarak mekanik veya fiziko-kimyasal etkiler nedeniyle yabancı cisimleri ve maddeleri nötralize eden bu tür koruyucu faktörlerden kaynaklanmaktadır. Bunlar şunları içerir:

Deri - mikroorganizmaların yoluna fiziksel bir engel olarak, aynı anda gastrointestinal ve diğer hastalıkların patojenlerine karşı bakterisidal bir özelliğe sahiptir. Cildin bakterisidal etkisi, saflığına bağlıdır. Kirlenmiş ciltte mikroplar temiz cilde göre daha uzun süre kalır.

Göz, burun, ağız, mide ve diğer organların mukoza zarları, deri bariyerleri gibi, çeşitli mikroplara karşı geçirimsizlikleri ve sırların bakterisidal etkisi sonucu, antimikrobiyal işlevler yerine getirirler. Gözyaşı sıvısında, balgamda, tükürükte, birçok mikrobun "lizisine" (çözünmesine) neden olan spesifik bir protein lizozimdir.

Mide suyu (hidroklorik asit içerir), özellikle bağırsak enfeksiyonları olmak üzere birçok patojene karşı çok belirgin bakterisit özelliklere sahiptir.

Lenf düğümleri - patojenik mikroplar oyalanır ve içlerinde nötralize olur. Lenf düğümlerinde, bulaşıcı hastalıkların patojenleri üzerinde zararlı bir etkiye sahip olan iltihaplanma gelişir.

Fagositik reaksiyon (fagositoz) - I.I. Mechnikov. Bazı kan hücrelerinin (lökositler) mikropları yakalayıp sindirerek vücudu onlardan kurtardığını kanıtladı. Bu tür hücrelere fagositler denir.

Antikorlar, mikropları ve toksinlerini etkisiz hale getirebilen mikrobiyal yapıya sahip özel, spesifik maddelerdir. Bu koruyucu maddeler çeşitli doku ve organlarda (dalak, lenf düğümleri, kemik iliği) bulunur. Vücuda patojenik mikroplar, yabancı protein maddeleri, diğer hayvanların kan serumu vb. girdiğinde üretilirler. Antikor oluşumunu indükleyebilen tüm maddeler antijendir.

Edinilmiş bağışıklık, bulaşıcı bir hastalıktan kaynaklanan doğal ve belirli biyolojik ürünlerin - aşılar ve serumlar - vücuda sokulmasının bir sonucu olarak elde edilen yapay olabilir.

Aşılar, öldürülen veya zayıflatılan patojenlerdir veya zararsız toksinler haline getirilir. Edinilmiş bağışıklık aktiftir, yani. vücudun hastalığa neden olan ajanla aktif mücadelesinden kaynaklanır.

YEMEĞİN İÇİNDE

Yabancı kimyasallar, doğası ve miktarı gereği doğal bir üründe bulunmayan ancak koruma teknolojisini geliştirmek veya ürünün kalitesini ve besleyici özelliklerini iyileştirmek için eklenebilen veya üründe oluşturulabilen bileşikleri içerir. teknolojik işleme (ısıtma, kızartma, ışınlama vb.) ve depolamanın yanı sıra kontaminasyon nedeniyle gıdaya veya gıdaya bulaşma sonucu.

Yabancı araştırmacılara göre çevreden insan vücuduna giren yabancı kimyasalların toplam miktarının yerel koşullara bağlı olarak %30-80 veya daha fazlası besinlerle birlikte gelmektedir (K. Norn, 1976).

Vücuda gıda ile giren PCV'nin olası patojenik etkilerinin spektrumu çok geniştir. Yapabilirler:

1) besinlerin sindirimini ve emilimini olumsuz etkiler;

2) vücudun savunmasını azaltın;

3) vücudu hassaslaştırmak;

4) genel bir toksik etkiye sahiptir;

5) gonadotoksik, embriyotoksik, teratojenik ve kanserojen etkilere neden olur;

6) yaşlanma sürecini hızlandırır;

7) üreme işlevini bozar.

Çevre kirliliğinin insan sağlığı üzerindeki olumsuz etkisi sorunu giderek daha şiddetli hale geliyor. Ulusal sınırları aşmış ve küreselleşmiştir. Sanayinin yoğun gelişimi, tarımın kimyasallaşması, çevrede insan vücuduna zararlı büyük miktarlarda kimyasal bileşiklerin ortaya çıkmasına neden olur. Yabancı maddelerin önemli bir kısmının insan vücuduna gıda ile girdiği bilinmektedir (örneğin, ağır metaller - %70'e kadar). Bu nedenle, nüfusun ve uzmanların gıda ürünlerindeki bulaşanlar hakkında geniş bilgileri pratik açıdan büyük önem taşımaktadır. Besinsel ve biyolojik değeri olmayan veya toksik olan bulaşanların gıda ürünlerinde bulunması insan sağlığını tehdit etmektedir. Doğal olarak, hem geleneksel hem de yeni gıda ürünleriyle ilgili bu sorun, günümüzde özellikle şiddetli hale geldi. "Uzaylı madde" kavramı, tartışmaların hala alevlendiği bir merkez haline geldi. Dünya Sağlık Örgütü ve diğer uluslararası kuruluşlar yaklaşık 40 yıldır yoğun bir şekilde bu sorunlarla uğraşmakta ve birçok devletin sağlık otoriteleri bunları kontrol altına almaya ve gıda sertifikası getirmeye çalışmaktadır. Bulaşanlar yanlışlıkla gıdaya bulaşan olarak girebilirler ve bazen sözde teknolojik zorunluluktan dolayı gıda katkı maddeleri şeklinde ortaya çıkarlar. Gıdalarda bulunan kontaminantlar, belirli koşullar altında insan sağlığını tehdit eden gıda zehirlenmelerine neden olabilir. Bununla birlikte, genel toksikolojik durum, ilaçlar gibi diğer gıda dışı maddelerin sık alımıyla daha da karmaşık hale gelir; hava, su, tüketilen gıda ve ilaçlar yoluyla endüstriyel ve diğer insan faaliyetlerinin yan ürünleri şeklinde yabancı maddelerin yutulması. Çevremizdeki çevreden gıdaya giren kimyasallar, ele alınması gereken sorunlar yaratır. Sonuç olarak bu maddelerin insan sağlığına yönelik tehdidinin biyolojik öneminin değerlendirilmesi ve insan vücudundaki patolojik olaylarla ilişkisinin ortaya konulması gerekmektedir.

HCV'nin gıdaya girmesinin olası yollarından biri, onları sözde gıda zincirine dahil etmektir.

Böylece insan vücuduna giren gıda, yabancı maddeler (FSC) adı verilen çok yüksek konsantrasyonlarda maddeler içerebilir.

Besin zincirleri, her biri başka bir tür tarafından tüketilen farklı organizmalar arasındaki ana bağlantı biçimlerinden biridir.Bu durumda, av - avcının birbirini izleyen bağlantılarında sürekli bir dizi madde dönüşümü meydana gelir. Bu tür besin zincirlerinin ana varyantları şekilde gösterilmiştir. En basit zincirler hangi bitki ürünlerinde düşünülebilir: mantarlar, baharatlı bitkiler (maydanoz, dereotu, kereviz vb.), sebzeler ve meyveler, tahıllar - bitkileri sularken (sudan) topraktan kirletici maddeler alırlar. zararlıları kontrol etmek için pestisitli bitkiler; sabittir ve bazı durumlarda içlerinde birikir ve daha sonra yiyecekle birlikte insan vücuduna girerek üzerinde olumlu veya daha sıklıkla olumsuz bir etkiye sahip olma yeteneği kazanır.

Daha karmaşık olan, birkaç bağlantının bulunduğu zincirlerdir. Örneğin, ot - otobur - insan veya tahıl - kuşlar ve hayvanlar - insan. En karmaşık besin zincirleri genellikle su ortamıyla ilişkilendirilir. Suda çözünen maddeler fitoplankton tarafından çıkarılır, ikincisi daha sonra zooplankton (protozoa, kabuklular) tarafından emilir, ardından "barışçıl" ve ardından yırtıcı balıklar tarafından emilir ve ardından onlarla birlikte insan vücuduna girer. Ancak zincir, kuşlar ve omnivorlar (domuzlar, ayılar) tarafından balık yiyerek ve ancak o zaman insan vücuduna girerek devam ettirilebilir. Besin zincirlerinin bir özelliği, sonraki her bağlantıda, önceki bağlantıdan çok daha fazla miktarda kirletici birikiminin (birikiminin) olmasıdır. Bu nedenle, W. Eichler'e göre, DDT müstahzarlarıyla ilgili olarak, algler sudan çıkarıldığında ilacın konsantrasyonunu 3000 kat artırabilir (biriktirebilir); kabukluların vücudunda bu konsantrasyon 30 kat daha artar; balığın vücudunda - 10-15 kez daha; ve bu balıkla beslenen martıların yağ dokusunda - 400 kez. Tabii ki, besin zincirinin halkalarında belirli kirleticilerin birikme derecesi, kirleticilerin türüne ve zincir halkasının doğasına bağlı olarak oldukça önemli ölçüde farklılık gösterebilir. Örneğin mantarlardaki radyoaktif madde konsantrasyonunun topraktakinden 1.000-10.000 kat daha fazla olabileceği bilinmektedir.

Yabancı maddelerin girişi için seçenekler

2.4.7. Yabancı maddeleri vücuttan çıkarmanın yolları

Yabancı bileşiklerin vücuttan doğal olarak uzaklaştırılmasının yolları ve yöntemleri farklıdır. Pratik önemlerine göre şu şekilde düzenlenirler: böbrekler - bağırsaklar - akciğerler - cilt.

Toksik maddelerin böbrekler yoluyla atılımı iki ana mekanizma yoluyla gerçekleşir - pasif difüzyon ve aktif taşıma.

Renal glomerüllerde pasif filtrasyonun bir sonucu olarak, elektrolit olmayanlar da dahil olmak üzere birçok toksik maddeyi plazmadakiyle aynı konsantrasyonda içeren bir ultrafiltrat oluşur. Tüm nefron, duvarları boyunca akan kan ve oluşan idrar arasındaki difüzyon alışverişinin gerçekleştiği uzun, yarı geçirgen bir tüp olarak görülebilir. Nefron boyunca konvektif akışla eş zamanlı olarak, toksik maddeler, Fick yasasına uyarak, nefron duvarından kana geri yayılır (çünkü nefron içindeki konsantrasyonları, plazmadaki konsantrasyonlarından 3-4 kat daha yüksektir) konsantrasyon gradyanı boyunca. Vücudu idrarla terk eden bir maddenin miktarı, ters yeniden emilimin yoğunluğuna bağlıdır. Belirli bir madde için nefron duvarının geçirgenliği yüksekse, çıkışta idrar ve kandaki konsantrasyonlar eşitlenir. Bu, atılım oranının idrara çıkma oranı ile doğru orantılı olacağı ve atılan madde miktarının, plazmadaki serbest zehir formunun konsantrasyonu ile diürez oranının ürününe eşit olacağı anlamına gelir.

ben=kV m.

Bu, atılan maddenin minimum değeridir.

Renal tübülün duvarı toksik bir maddeye tamamen geçirgen değilse, o zaman atılan maddenin miktarı maksimumdur, diürez oranına bağlı değildir ve filtrasyon hacminin ürününe ve serbest form konsantrasyonuna eşittir. plazmadaki toksik madde:

ben=kV f.

Gerçek çıkış, minimum değerlere maksimumdan daha yakındır. Renal tübül duvarının suda çözünür elektrolitler için geçirgenliği, "iyonik olmayan difüzyon" mekanizmalarıyla belirlenir, yani, öncelikle, ayrışmamış formun konsantrasyonuyla orantılıdır; ikincisi, maddenin lipitlerdeki çözünürlük derecesi. Bu iki durum, yalnızca renal atılımın etkinliğini tahmin etmeyi değil, aynı zamanda sınırlı bir ölçüde de olsa yeniden emilim sürecini kontrol etmeyi de mümkün kılar. Böbrek tübüllerinde, yağlarda yüksek oranda çözünen elektrolit olmayanlar pasif difüzyon yoluyla iki yönde geçebilir: tübüllerden kana ve kandan tübüllere. Renal atılımdaki belirleyici faktör konsantrasyon indeksidir (K):

K = İdrarda C / plazmada C,

burada C toksik maddenin konsantrasyonudur. K değeri<1 свидетельствует о преимущественной диффузии веществ из плазмы в мочу, при значении К>1 tam tersidir.

İyonize organik elektrolitlerin pasif tübüler difüzyonunun yönü idrarın pH'ına bağlıdır: tübüler idrar plazmadan daha alkali ise, zayıf organik asitler kolayca idrara geçer; idrar reaksiyonu daha asidik ise, içine zayıf organik bazlar geçer.

Ek olarak, güçlü organik asitlerin ve endojen kaynaklı bazların (örneğin, ürik asit, kolin, histamin vb.) ve aynı taşıyıcıların (örneğin, yabancı) katılımıyla benzer yapıdaki yabancı bileşiklerin aktif taşınması amino grubu içeren bileşikler). Birçok toksik maddenin metabolizması sırasında oluşan glukuronik, sülfürik ve diğer asitlerle konjugatlar da aktif tübüler taşıma nedeniyle idrarda konsantre edilir.

Metaller ağırlıklı olarak böbrekler tarafından yalnızca iyonlar şeklinde dolaşıyorlarsa serbest durumda değil, aynı zamanda glomerüler ultrafiltrasyona uğrayan ve daha sonra tübüllerden aktif olarak geçen organik kompleksler şeklinde bağlı durumda da atılır. Ulaşım.

Oral olarak toksik maddelerin salınımı, tükürükte birçok elektrolit, ağır metal vb.nin bulunduğu ağız boşluğunda başlar, ancak tükürüğün yutulması genellikle bu maddelerin mideye geri dönmesine katkıda bulunur.

Karaciğerde oluşan birçok organik zehir ve metabolitleri safra ile bağırsaklara girmekte, bir kısmı dışkı ile vücuttan atılmakta, bir kısmı da kana geri emilerek idrarla atılmaktadır. Örneğin morfinde bulunan daha da karmaşık bir yol mümkündür, yabancı bir madde bağırsaklardan kana girip tekrar karaciğere döndüğünde (zehrin intrahepatik dolaşımı).

Karaciğerde tutulan metallerin çoğu safra asitlerine (manganez) bağlanabilir ve bağırsaklar yoluyla safra ile atılır. Bu durumda bu metalin dokularda depolanma şekli önemli rol oynar. Örneğin koloidal haldeki metaller karaciğerde uzun süre kalır ve esas olarak dışkı ile atılır.

Böylece dışkı ile bağırsaklardan şu maddeler atılır: 1) ağızdan alındığında kana emilmeyen maddeler; 2) karaciğerden safra ile izole edilmiş; 3) bağırsağa duvarlarının zarlarından girdi. İkinci durumda, zehirlerin ana taşıma modu, konsantrasyon gradyanı boyunca pasif difüzyonlarıdır.

Elektrolit olmayan uçucu maddelerin çoğu vücuttan esasen değişmeden dışarı verilen hava ile atılır. Gazların ve buharların akciğerlerden ilk salınım hızı, fizikokimyasal özellikleri ile belirlenir: suda çözünürlük katsayısı ne kadar düşükse, salınımları, özellikle dolaşımdaki kandaki kısım o kadar hızlı olur. Adipoz dokuda biriken fraksiyonlarının salınması gecikir ve özellikle bu miktar çok önemli olabileceğinden, adipoz doku toplam insan kütlesinin %20'sinden fazlasını oluşturabileceğinden çok daha yavaş gerçekleşir. Örneğin, solunan kloroformun yaklaşık %50'si ilk 8-12 saatte atılır ve geri kalanı, atılımın birkaç gün süren ikinci fazındadır.

Vücutta yavaş biyotransformasyona uğrayan elektrolit olmayan birçok madde, ana bozunma ürünleri şeklinde atılır: dışarı verilen hava ile salınan su ve karbondioksit. İkincisi, benzen, stiren, karbon tetraklorür, metil alkol, etilen glikol, aseton vb. dahil olmak üzere birçok organik bileşiğin metabolizması sırasında oluşur.

Cilt yoluyla, özellikle terle birlikte, birçok madde vücuttan ayrılır - elektrolit olmayanlar, yani: etil alkol, aseton, fenoller, klorlu hidrokarbonlar, vb. Ancak, nadir istisnalar dışında (örneğin, terdeki karbon disülfid konsantrasyonu idrardan birkaç kat daha fazla), bu şekilde atılan toplam toksik madde miktarı küçüktür ve önemli bir rol oynamaz.

Emzirirken, başta tarım ilaçları, organik çözücüler ve bunların metabolitleri olmak üzere sütle birlikte yağda çözünen bazı toksik maddelerin bebeğin vücuduna girme riski vardır.

Gıdaların insan vücudu üzerindeki etkisinin çok yönlülüğü, yalnızca enerji ve plastik malzemelerin varlığından değil, aynı zamanda küçük bileşenler ve ayrıca besleyici olmayan bileşikler de dahil olmak üzere büyük miktarda gıdadan kaynaklanmaktadır. İkincisi, farmakolojik aktiviteye veya yan etkilere sahip olabilir.

Yabancı maddelerin biyotransformasyonu kavramı, bir yandan bunların taşınma, metabolizma ve toksisite süreçlerini, diğer yandan bireysel besinlerin ve bunların komplekslerinin bu sistemler üzerindeki etki olasılığını içerir; ksenobiyotiklerin nötralizasyonu ve ortadan kaldırılması. Ancak bazıları biyotransformasyona oldukça dirençlidir ve sağlığa zararlıdır. Bu açıdan terime de dikkat edilmelidir. detoks - biyolojik sisteme giren zararlı maddelerin nötralizasyon süreci. Şu anda, kimyasal yapıları ve vücudun durumu dikkate alınarak, yabancı maddelerin genel toksisite ve biyotransformasyon mekanizmalarının varlığı hakkında yeterince büyük bir bilimsel materyal birikmiştir. En çok çalışılan ksenobiyotiklerin iki fazlı detoksifikasyon mekanizması.

İlk aşamada vücudun bir tepkisi olarak çeşitli ara bileşiklere metabolik dönüşümleri gerçekleşir. Bu aşama, genellikle hayati organlarda ve dokularda meydana gelen enzimatik oksidasyon, redüksiyon ve hidroliz reaksiyonlarının uygulanmasıyla ilişkilidir: karaciğer, böbrekler, akciğerler, kan vb.

Oksidasyon ksenobiyotikler, sitokrom P-450'nin katılımıyla mikrozomal karaciğer enzimlerini katalize eder. Enzim, oksidasyona uğrayan toksik maddelerin çeşitliliğini açıklayan çok sayıda spesifik izoforma sahiptir.

İyileşmek NADON bağımlı flavoprotein ve sitokrom P-450'nin katılımıyla gerçekleştirildi. Bir örnek, nitro ve azo bileşiklerinin aminlere, ketonların ikincil alkollere indirgenmesidir.

hidrolitik ayrışma kural olarak, esterler ve amidler müteakip ester giderme ve deaminasyona tabi tutulur.

Yukarıdaki biyotransformasyon yolları, ksenobiyotik molekülde değişikliklere yol açar - polarite, çözünürlük vb. artış Bu, vücuttan atılmalarına, toksik etkinin azalmasına veya kaybolmasına katkıda bulunur.

Bununla birlikte, birincil metabolitler oldukça reaktif olabilir ve ana toksik maddelerden daha toksik olabilir. Bu fenomene metabolik aktivasyon denir. Reaktif metabolitler hedef hücrelere ulaşır, hepatotoksik, nefrotoksik, karsinojenik, mutajenik, immünojenik etkiler ve ilgili hastalıkların mekanizmasının altında yatan bir ikincil katabiyokimyasal süreçler zincirini tetikler.

Ksenobiyotiklerin toksisitesi göz önüne alındığında özellikle önemli olan, reaktif oksijen metabolitlerinin üretimiyle birlikte biyolojik zarların lipid peroksidasyonunun (LPO) indüklenmesine ve canlı hücrelerde hasara yol açan serbest radikal ara oksidasyon ürünlerinin oluşumudur. Bu durumda vücudun antioksidan sisteminin durumuna önemli bir rol verilir.

Detoksifikasyonun ikinci aşaması, sözde ile ilişkilidir. konjugasyon reaksiyonları. Bir örnek, aktif -OH'nin bağlanma reaksiyonlarıdır; -NH2; -COOH; Ksenobiyotik metabolitlerin SH grupları. Glutatyon transferazlar, glukuronil transferazlar, sülfotransferazlar, asiltransferazlar vb. Ailesinin enzimleri, nötralizasyon reaksiyonlarında en aktif kısmı alır.

Şek. 6, yabancı maddelerin metabolizması ve toksisite mekanizmasının genel bir diyagramıdır.

Pirinç. 6.

Ksenobiyotiklerin metabolizması birçok faktörden etkilenebilir: genetik, fizyolojik, çevresel faktörler, vb.

Metabolik süreçlerin düzenlenmesinde ve yabancı maddelerin toksisitesinin uygulanmasında bireysel gıda bileşenlerinin rolü üzerinde durmak teorik ve pratik açıdan ilgi çekicidir. Bu tür bir katılım, gastrointestinal sistemdeki emilim, hepato-intestinal dolaşım, kan nakli, dokularda ve hücrelerde lokalizasyon aşamalarında gerçekleştirilebilir.

Ksenobiyotiklerin biyotransformasyonunun ana mekanizmaları arasında, çoğu canlı hücrenin ana tiyol bileşeni olan indirgenmiş glutatyon - T-y-glutamil-B-sisteinil glisin (TSH) ile konjugasyon süreçleri büyük önem taşımaktadır. TSH, glutatyon peroksidaz reaksiyonundaki hidroperoksitleri azaltma yeteneğine sahiptir ve formaldehit dehidrojenaz ve glioksilazda bir kofaktördür. Hücredeki (hücre havuzundaki) konsantrasyonu, büyük ölçüde diyetteki protein ve kükürt içeren amino asitlerin (sistein ve metiyonin) içeriğine bağlıdır, bu nedenle bu besinlerin eksikliği, çok çeşitli tehlikeli kimyasalların toksisitesini artırır. .

Yukarıda belirtildiği gibi, canlı bir hücrenin aktif oksijen metabolitlerinin ve yabancı maddelerin serbest radikal oksidasyon ürünlerinin etkisi altında yapı ve işlevlerini sürdürmesinde vücudun antioksidan sistemine önemli bir rol verilir. Aşağıdaki ana bileşenlerden oluşur: süperoksit dismutaz (SOD), indirgenmiş glutatyon, bazı glutatyon-B-transferaz formları, E, C vitaminleri, p-karoten, eser element selenyum - glutatyon peroksidazın bir kofaktörü olarak ve ayrıca besleyici olmayan gıda bileşenleri - çok çeşitli fito bileşikler (biyoflavonoidler).

Bu bileşiklerin her biri, vücudun antioksidan savunma sistemini oluşturan genel metabolik boru hattında belirli bir etkiye sahiptir:

• SOD, iki formunda - sitoplazmik Cu-Zn-SOD ve mitokondriyal-Mn-bağımlı, 0 2 _'nin dismutasyon reaksiyonunu hidrojen peroksit ve oksijene katalize eder;
• ESH (yukarıdaki işlevlerini dikkate alarak) etkisini birkaç yönde gerçekleştirir: proteinlerin sülfhidril gruplarını indirgenmiş durumda tutar, glutatyon peroksidaz ve glutatyon-B-transferaz için bir proton donörü görevi görür, non-spesifik olarak işlev görür. - sonunda oksidatif glutatyona (TSSr) dönüşen serbest oksijen radikallerinin enzimatik söndürücüsü. Redüksiyonu, ksenobiyotik biyotransformasyon yollarından birinde ikincisinin rolünü belirleyen, koenzimi B2 vitamini olan çözünür NADPH'ye bağlı glutatyon redüktaz tarafından katalize edilir.

E Vitamini (os-tokoferol). LPO düzenleme sistemindeki en önemli rol, yağ asitlerinin serbest radikallerini ve indirgenmiş oksijen metabolitlerini nötralize eden E vitaminine aittir. Tokoferolün koruyucu rolü, lipid peroksidasyonunu indükleyen bir dizi çevresel kirleticinin etkisi altında gösterilmiştir: ozon, NO2 , CC14 , Cd, Pb, vb.

Antioksidan aktivitenin yanı sıra, E vitamini antikanserojenik özelliklere sahiptir - gastrointestinal sistemdeki ikincil ve üçüncül aminlerin N-nitrozasyonunu kanserojen N-nitrozaminlerin oluşumu ile inhibe eder, ksenobiyotiklerin mutajenitesini bloke etme kabiliyetine sahiptir ve aktivitesini etkiler. monooksijenaz sistemi.

C Vitamini. Askorbik asidin lipid peroksidasyonunu indükleyen toksik maddelere maruz kalma koşulları altında antioksidan etkisi, sitokrom P-450 seviyesinde, redüktaz aktivitesinde ve karaciğer mikrozomlarında substratların hidroksilasyon hızında bir artışla kendini gösterir.

Yabancı bileşiklerin metabolizması ile ilişkili C vitamininin en önemli özellikleri de şunlardır:

• çeşitli ksenobiyotiklerin - asetomioonofen, benzen, fenol, vb. - aktif ara bileşiklerinin makromolekülleri ile kovalent bağlanmayı inhibe etme yeteneği;
• aminlerin nitrozasyonunu ve nitritin etkisi altında kanserojen bileşiklerin oluşumunu bloke eder (E vitaminine benzer).

Tütün dumanının bileşenleri gibi birçok yabancı madde, askorbik asidi dehidroaskorbata okside ederek vücuttaki içeriğini azaltır. Bu mekanizma, zararlı yabancı maddelerle temas halinde olan sanayi işçileri de dahil olmak üzere sigara içenler, organize gruplar için C vitamini mevcudiyetini belirlemenin temelidir.

Kimyasal karsinojenezin önlenmesi için, Nobel Ödülü sahibi L. Pauling, günlük ihtiyacı 10 kat veya daha fazla aşan megadozların kullanılmasını tavsiye etti. Bu tür miktarların uygulanabilirliği ve etkinliği tartışmalıdır, çünkü bu koşullar altında insan vücudunun dokularının doygunluğu günlük 200 mg askorbik asit alımı ile sağlanır.

Vücudun antioksidan sistemini oluşturan besleyici olmayan gıda bileşenleri, diyet lifi ve biyolojik olarak aktif fito bileşikleri içerir.

Besin lifi. Bunlar bitkisel kökenli olan ve sindirim enzimlerinden etkilenmeyen selüloz, hemiselüloz, pektinler ve lignindir.

Diyet lifi, aşağıdaki alanlarda yabancı maddelerin biyotransformasyonunu etkileyebilir:

• bağırsak hareketliliğini etkilemek, içeriğin geçişini hızlandırmak ve böylece toksik maddelerin mukoza zarı ile temas süresini azaltmak;
• ksenobiyotiklerin veya bunların konjugatlarının metabolizmasında yer alan mikrofloranın bileşimini ve mikrobiyal enzimlerin aktivitesini değiştirmek;
• adsorpsiyon ve katyon değiştirme özelliklerine sahiptir, bu da kimyasal maddeleri bağlamayı, emilimini geciktirmeyi ve vücuttan atılımı hızlandırmayı mümkün kılar. Bu özellikler hepato-intestinal dolaşımı da etkiler ve çeşitli yollardan vücuda giren ksenobiyotiklerin metabolizmasını sağlar.

Deneysel ve klinik çalışmalar, selüloz, karragenin, guar sakızı, pektin, buğday kepeğinin diyete dahil edilmesinin bağırsak mikroorganizmalarının (3-glukuronidaz ve musinaz) inhibisyonuna yol açtığını ortaya koymuştur. Bu etki, diyet lifinin başka bir yeteneği olarak düşünülmelidir. bu maddelerin konjugatlarının hidrolizini önleyerek, hepato-intestinal dolaşımdan uzaklaştırarak ve metabolik ürünlerle vücuttan atılımını artırarak yabancı maddeleri dönüştürür.

Düşük metoksil pektinin cıva, kobalt, kurşun, nikel, kadmiyum, manganez ve stronsiyum bağlama yeteneğine dair kanıtlar vardır. Bununla birlikte, bireysel pektinlerin bu yeteneği kökenlerine bağlıdır ve çalışma ve seçici uygulama gerektirir. Bu nedenle, örneğin, narenciye pektini görünür bir adsorpsiyon etkisi göstermez, hafifçe aktive eder (bağırsak mikroflorasının 3-glukuronidazı, indüklenen kimyasal karsinojenezde önleyici özelliklerin olmaması ile karakterize edilir).

Biyolojik olarak aktif fito bileşikler. Fito bileşiklerin katılımıyla toksik maddelerin nötralizasyonu, ana özellikleri ile ilişkilidir:

• metabolik süreçleri etkiler ve yabancı maddeleri nötralize eder;
• serbest radikalleri ve ksenobiyotiklerin reaktif metabolitlerini bağlama yeteneğine sahip;
• yabancı maddeleri aktive eden enzimleri inhibe eder ve detoksifikasyon enzimlerini aktive eder.

Doğal bitki bileşiklerinin çoğu, toksik ajanların indükleyicileri veya inhibitörleri olarak spesifik özelliklere sahiptir. Kabak, karnabahar ve Brüksel lahanası, brokolide bulunan organik bileşikler, fenasetin metabolizmasının hızlanması, deneklerin kan plazmasındaki antipirinin yarı ömrünün hızlanması ile doğrulanan yabancı maddelerin metabolizmasını indükleyebilir. diyetle turpgillerden sebzeler alan.

Karaciğer ve bağırsak mukozasının monooksijenaz sisteminin ve glutatyon-S-transferazın aktivitesini uyarmak için bu bileşiklerin yanı sıra çay ve kahve - kateşinler ve diterpenlerin (capheol ve cafestol) fito bileşiklerinin özelliklerine özellikle dikkat çekilmektedir. İkincisi, kanserojenlere ve antikanser aktiviteye maruz kaldıklarında antioksidan etkilerinin temelini oluşturur.

Antioksidan sistemle ilişkili olmayan yabancı maddelerin biyotransformasyon süreçlerinde diğer vitaminlerin biyolojik rolü üzerinde durmak uygun görünmektedir.

Pek çok vitamin, koenzimlerin işlevlerini doğrudan ksenobiyotik değişimi ile ilişkili enzim sistemlerinde ve ayrıca biyotransformasyon sistemlerinin bileşenlerinin biyosentez enzimlerinde gerçekleştirir.

Tiamin (Bt vitamini). Tiamin eksikliğinin, yabancı maddelerin metabolik aktivasyonuna katkıda bulunan olumsuz bir faktör olarak kabul edilen monooksijenaz sistemi bileşenlerinin aktivitesinde ve içeriğinde artışa neden olduğu bilinmektedir. Bu nedenle, diyetin vitaminlerle sağlanması, endüstriyel zehirler dahil olmak üzere ksenobiyotiklerin detoksifikasyon mekanizmasında belirli bir rol oynayabilir.

Riboflavin (B2 vitamini). Riboflavin'in yabancı maddelerin biyotransformasyon süreçlerindeki işlevleri, esas olarak aşağıdaki metabolik süreçler yoluyla gerçekleştirilir:

• mikrozomal flavoproteinlerin metabolizmasına katılım NADPH-sitokrom P-450 redüktaz, NADPH-sitokrom-b 5 - redüktaz;
• okside glutatyondan TSH üretimi ile FAD'nin koenzimatik rolü yoluyla aldehit oksidazların yanı sıra glutatyon redüktazın çalışmasının sağlanması.

Hayvan deneyleri, vitamin eksikliğinin, /7-nitrofenol ve o-aminofenolün glukuronid konjugasyon hızındaki azalmaya bağlı olarak, karaciğer mikrozomlarında UDP-glukuroniltransferaz aktivitesinde bir azalmaya yol açtığını göstermiştir. Farelerde riboflavinin beslenme yetersizliği olan mikrozomlarda sitokrom P-450 içeriğinde ve aminopirin ve anilinin hidroksilasyon hızında bir artış olduğuna dair kanıtlar vardır.

Kobalaminler (B 12 vitamini) ve folik asit. Ele alınan vitaminlerin ksenobiyotiklerin biyotransformasyon süreçleri üzerindeki sinerjistik etkisi, en önemli unsuru glutatyon-B-transferazın aktivasyonu ve monooksijenaz sisteminin organik indüksiyonu olan bu besinlerin kompleksinin lipotropik etkisi ile açıklanmaktadır.

Klinik deneyler, nitröz okside maruz kaldığında, kobalaminin CO e + korrin halkasındaki CO2+'nın oksidasyonu ve inaktivasyonu ile açıklanan B12 vitamini eksikliğinin geliştiğini göstermiştir. İkincisi, bu koşullar altında metabolik olarak aktif formlarının yenilenmemesine dayanan folik asit eksikliğine neden olur.

B 12 vitamini ve Z-metionin ile birlikte tetrahidrofolik asidin koenzimatik formları formaldehitin oksidasyonunda yer alır, bu nedenle bu vitaminlerin eksikliği formaldehitin, metanol dahil diğer tek karbonlu bileşiklerin toksisitesinde bir artışa yol açabilir.

Genel olarak, yabancı maddelerin biyotransformasyon süreçlerinde ve vücut üzerindeki olumsuz etkilerinin önlenmesinde beslenme faktörünün önemli bir rol oynayabileceği sonucuna varılabilir. Bu yönde pek çok teorik materyal ve olgusal veri birikmiştir, ancak birçok soru açık kalmaktadır ve daha fazla deneysel çalışma ve klinik doğrulama gerektirmektedir.

Yabancı maddelerin metabolizma süreçlerinde beslenme faktörünün önleyici rolünü uygulamanın pratik yollarına olan ihtiyacı vurgulamak gerekir. Bu, çeşitli gıda ksenobiyotiklerine ve bunların diyet takviyeleri, özel gıdalar ve diyetler şeklindeki komplekslerine maruz kalma riskinin olduğu seçilmiş popülasyonlar için kanıta dayalı diyetlerin geliştirilmesini içerir.