Действие ядов на различные системы органов. 3 страница

В основном всасывание ядовитых промышленных соединений происходит из ЖКТ в тонком кишечнике. Некоторые токсические вещества (Cu, уран-U, ртуть), повреждая эпителий кишечника, нарушают всасывание. Жирорастворимые вещества всасываются хорошо путем диффузии. Всасывание органических электролитов связано со степенью их ионизации. Слабокислые и слабощелочные вещества всасываются в тонком кишечнике, в то время как сильные кислоты всасываются медленно, образуя комплексы с кишечной слизью.

Всасывание большинства металлов происходит путем активного транспорта, обеспечивающего поступление питательных веществ в кровь. Хром-Cr, марганец, цинк – всасываются в подвздошной кишке; железо, кобальт-Co, медь, ртуть, таллий, сурьма – в тощей. Щелочные металлы всасываются быстро. Щелочноземельные металлы (Ca, Sr, Ba) всасываются в кровь в количестве 20-60 %, образуя нерастворимые комплексы с фосфатами, или в виде гидроокисей. Трудно всасываются прочные комплексы с белками, которые образуют редкоземельные металлы (цезий-Cs, лантан-La, иттрий-Y).

в) поступление промышленных ядов через кожу

Роль кожи как места резорбции (всасывание в кровь) ядовитых веществ на производстве имеет большое значение. Скорость проникновения ядов через неповрежденную кожу прямо пропорциональна их растворимости в липидах, а дальнейший их переход в кровь зависит от способности растворяться в воде. Это относится и к жидкостям и к твердым веществам и к газам.

Существуют три пути проникновения через кожу различных веществ:

1. через эпидермис

2. через волосяные фолликулы

3. через выводные протоки сальных желез

Через эпидермис быстро проходят газы и растворимые в жирах органические вещества. Газы могут диффундировать через кожу как через инертную мембрану (HСN - сильно летучая жидкость, CO2, CO, H2S).

Затем вредные вещества переходят из дермы в кровь. Если физико-химические свойства веществ сочетаются с их высокой токсичностью, то опасность тяжелых чрезкожных отравлений значительно возрастает. На первом месте по способности проникать через кожу стоят ароматические нитроуглеводороды, хлорированные углеводороды, металлоорганические соединения, ФОСы. Соли многих металлов, соединяясь с жирными кислотами жирового слоя кожи, превращаются в жирорастворимые соединения и легко проникают через барьерный слой эпидермиса (ртуть, таллий, свинец, олово, медь, мышьяк и др.).

Механические повреждения кожи (ссадины, царапины, раны), термические и химические ожоги способствуют проникновению токсических веществ в организм.

5.4. Транспорт ядов в организме. Независимо от пути проникновения в организм токсические вещества попадают в ток крови. Для многих чужеродных соединений характерна связь с белками плазмы (альбуминами). Между белком и токсичным веществом могут образовываться ионные, водородные связи и вандервальсовы силы. Любые поступившие в кровь металлы (кроме щелочных) образуют соединения с белками – альбуминами.

Некоторые металлы и неметаллы переносятся по кровотоку эритроцитами. Например, 90 % мышьяка и свинца циркулирует в организме в эритроцитах.

Токсичные вещества не электролиты частично растворяются в плазме крови, а частично проникают в эритроциты, где сорбируются на молекуле гемоглобина.

Транспорт через гемато-энцефалический и плацентарный барьеры. Это структуры, которые находятся на границе кровеносного русла, с одной стороны, и ЦНС и материнским плодом – с другой. Результат действия ядов зависит от способности проникать через барьерные структуры.

Диффузия через эти барьеры может протекать в двух направлениях (в прямом и обратном).

Хорошо проникают через плаценту и гематоэнцефалический барьер путем простой диффузии жирорастворимые не электролиты с низким молекулярным весом (спирты, наркотические средства).

Медленное проникновение в головной и спинной мозг характерно для катионов и анионов металлов. Некоторые металлы (ртуть, марганец, селен) проникают через плаценту и обнаруживаются в плоде.

Плохо и медленно проходят физиологические барьеры ионизированные не электролиты, сильные электролиты, коллоидные растворы.

5.5. Распределение и депонирование ядов в организме. Малоактивные не электролиты с высокой липофильностью (органические вещества) накапливаются во всех органах и тканях. Липофильность – это способность растворяться в жирах.

Для многих жирорастворимых веществ жировая ткань является основным депо, удерживающим яд в более высокой концентрации в течение более длительного времени, чем другие органы (желтый костный мозг, семенники, подкожная жировая клетчатка, нервная ткань).

Длительность сохранения ядов в жировом депо определяется их физико-химическими свойствами (липофильностью). Например, выведение из жировой ткани подопытных животных бензолапроисходит в течение 30-48 часов, а инсектицид ДДТ сохраняется многие месяцы из-за высокой липофильности.

Органические вещества, например, ароматические углеводороды (бензол, толуол, ксилол и др); фосфорорганические вещества (метилнитрофос, фталофос, меркаптофос, хлорофос, метафос, трихлорметафос, карбофос, фосфамид), ртутьорганические вещества (гранозан, меркуран, гермезан, хлорфенолртуть, фуразиол), хлорорганические соединения (гексахлоран, алдрин, гептахлор_, хлориндан, хлорфен, хлортен, гексахлорбензол), хлорированные углеводороды (четыреххлористый углерод, дихлорэтан, тетрахлорэтан, хлорэтан, трихлорэтилен) и тетраэтилсвинец распределяются и накапливаются во внутренних органах, главным образом в липосодержащих тканях, включая центральную и периферическую нервную систему.

.Металлынакапливаются в тех тканях, где они в норме содержатся как микроэлементы, а также в органах, где интенсивный обмен веществ (печень, почки, эндокринные железы, нервная система).

Свинец (Рb), ртуть (Нg), кадмий (Cd), бериллий (Ве), Марганец (Мn), Хром (Сr) накапливаются преимущественно в костях в виде нерастворимых солей, нервной системе, внутренних органах (печень, почки, легкие) в связи со специфическим сродством металла с SH-группами тканей, а также в волосах. Многие тяжелые металлы фиксируются на клеточной мембране, нарушая ее жизнедеятельность.

Металлы, образующие прочные связи с кальцием и фосфором, накапливаются преимущественно в костной ткани: рубидий (Rb), бериллий (Be), барий (Ba), уран (U), торий (Th).

Труднорастворимые редкоземельные элементы: лантан (La), церий (Ce), тербий (Tb) и т.д. задерживаются в печени, селезенке, костном мозге в форме грубодисперсных коллоидов.

Некоторые металлы равномерно распределяются во всех органах: хром (Cr), ванадий (V), марганец (Mn), кобальт (Co), никель (Ni), мышьяк (As), селен (Se).

5.6. Превращения ядовитых веществ в организме. Проникающие в организм яды как и другие ксенобиотики (чужеродные вещества), могут подвергаться разнообразным биохимическим превращениям (биотрансформации), в результате образуются менее токсичные вещества (детоксикация- нейтрализация яда).

Биотрансформация ксенобиотиков – это защитная реакция организма, выработанная в процессе эволюции, состоящая в инактивации (детоксикации) чужеродных веществ в результате метаболизма (это совокупность процессов превращения веществ и энергии). Локализацию биотрансформации ядов мы можем так же видеть на нашем рисунке.

Но немало случаев усиления токсичности ядов при биотрансформации, а так же часть молекул яда может выделяется без изменений или вообще остаться в нем на длительный срок, фиксируясь белками плазмы крови и тканей. В зависимости от прочности комплекса «яд—белок» действие яда может замедляться или же исчезать совсем.

В настоящее время установлено, что биотрансформация ксенобиотиков протекает в печени, ЖКТ, легких, почках, крови и по последним данным в жировой ткани. Но главное значение здесь имеет печень. В печени локализуются ферменты катализирующие метаболизм чужеродных веществ. Ферменты печени обладают высоким сродством к различным чужеродным веществам. Это дает им возможность вступать в реакции обезвреживания практически с любым химическим соединением, попавшим в организм.

В основе биотрансформации токсичных веществ лежит несколько типов химических реакций, в результате которых происходит присоединение или же отщепление метильных (-СН3), ацетильных (СН3СОО-), карбоксильных (-СООН), гидроксильных (-ОН) радикалов (групп), а также атомов серы и серосодержащих группировок.

Особую роль среди механизмов обезвреживания ядов играет реакция синтеза или коньюгации, в результате которой образуются нетоксичные комплексы – коньюгаты. При этом в реакциях коньюгации с ядами взаимодействуют глюкуроновая кислота, цистеин, глицин, серная кислота и др.

Поскольку детоксикация ядовитых веществ связана с расходованием важных для жизнедеятельности веществ, то развивается их дефицит в организме и появляются вторичные болезненные состояния из-за нехватки необходимых метаболитов. Например, детоксикация многих ядов зависит от запасов гликогена в печени, т.к. из него образуется глюкуроновая кислота. Поэтому при поступлении в организм например, больших доз бензольных производных резко снижается содержание гликогена в печени – основного резерва углеводов.

В большинстве случаев ядовитое соединение подвергается последовательным превращениям. Начальная фаза метаболизма может усилить или ослабить токсичность соединения. Например, ФОСы в организме подвергаются окислению с образованием более токсичных метаболитов: октаметил превращается в более токсичный фосфорамидоксид, тиофос - до более токсичного параоксона. Зато конечные продукты метаболизма параоксона (паранитрофенол и деэтиловый эфир фосфорной кислоты) не обладают токсичностью.

Некоторые ядовитые вещества могут претерпевать метаболизм одновременно по нескольким направлениям. Например бензол, который подобно другим ароматическим углеводородам, широко используется в качестве растворителя и как промежуточный продукт при синтезе красителей, пластмасс, лекарств и.т.д., трансформируется в организме по трем направлениям с образованием токсичных метаболитов: окисление (гидроксилирование) бензола в ароматические спирты, образование коньюгатов и полное разрушение его молекулы (разрыв ароматического кольца), которые выделяются через почки.

Определенный интерес представляет изучение биотрансформации токсичных металлов в организме. В отличие от многих органических веществ металлы и их соединения в организме могут многократно менять свою форму, меняя валентность и кислотный остаток. Металлы большую часть времени пребывания в организме существуют в виде комплексов с белками и нуклеиновыми кислотами. Металлы также соединяются с активными группами -ОН, -СООН (карбоксильная), -PO₃H (гидрофосфат), лимонной кислотой. Существует сродство отдельных металлов с белками и аминокислотами.

С аминокислотами соединяются такие металлы как ртуть, медь, цинк, никель, свинец, кобальт, кадмий, марганец, магний, кальций, барий преимущественно через -SН, -NH2 (аминогруппа), -СООН (карбоксильная группа) и др. группы, что определяет избирательность их биологического действия.

Депонирование металлов в организме происходит также в виде комплексов.

Металлы с переменной валентностью подвергаются в организме восстановлению и окислению, при этом переход в состояние низшей валентности обычно сопровождается уменьшением токсичности металлов: Cr⁺⁶ восстанавливается до малотоксичного Cr⁺³, который быстро удаляется из организма с помощью виннокаменной кислоты; V⁺⁵ - до V⁺³; но мышьяк As⁺⁵ восстанавливается в организме до As⁺³ – более токсичного.

Приведенный материал лишь в общих чертах дает представление о процессах биотрансформации токсичных веществ, он показывает, что организм человека обладает многими защитными биохимическими механизмами, предохраняющими его от негативного воздействия этих веществ, по крайней мере - от небольших доз.

Изучение метаболизма промышленных ядов имеет не только научный интерес, но является важным и в практическом отношении. Знания о механизмах биотрансформации ядов используются для активного вмешательства в эти процессы с целью замедления или ускорения образования какого-либо метаболита, что используется для профилактики, диагностики и лечения отравления.

5.7. Выделение ядовитых веществ из организма. Пути и механизмы выделения ядовитых соединений различны: через легкие, почки, ЖКТ, кожу.

Яды и их метаболиты часто экскретируются (выводятся) по нескольким каналам.

Выделение из организма ядов происходит обычно в двухфазно, а чаще и трехфазно. В первую очередь удаляются соединения, находящиеся в неизменном виде или слабо связанные с биологическими веществами. Во вторую очередь выводятся фракция яда с более прочными связями в организме. В третьей фазе организм покидает яд из постоянных тканевых депо. Фазность освобождения организма от ядов характерна для не электролитов, их метаболитов и металлов.

Выделение через легкие. Большинство летучих не электролитов выделяется из организма в неизменном виде с выдыхаемым воздухом. Выделение начинается сразу же после прекращения поступления яда в организм. С начала выделение через легкие идет интенсивнее, так как идет выделение яда, находящегося в крови. Затем выделение затягивается так как оно идет из депонированной жировой ткани.

Через легкие могут выделяться также и летучие метаболиты, образующиеся при биотранформации яда: углекислота и вода. Экспериментально было доказано, что углекислый газ является метаболитом бензола, стирола, хлороформа, CCl₄, метилового спирта, этиленгликоля, фенола, ацетона.

Выделение через почки выполняется двумя механизмами: пассивной фильтрацией и активным транспортом.

В результате пассивной фильтрации в почечных клубочках образуется фильтрат, который содержит не электролиты. Выделение летучих неэлектролитов с мочой незначительно из-за возможности проникать в двух направлениях: из канальцев в кровь и из крови в канальцы.

Направление пассивной канальцевой диффузии ионизированных органических электролитов зависит от рН мочи: если канальцевая моча более щелочная, чем плазма, в мочу легко проникают слабые органические кислоты; если реакция мочи более кислая, чем крови, в мочу диффундируют слабые органические основания.

В почечных канальцах существуют системы активного транспорта для мочевой кислоты, холина, гистамина и др. продуктов обмена веществ. Токсины, имеющие сходные структуры, переносятся из крови в мочу с участием тех же переносчиков. Промышленные яды, в молекулах которых имеются аминогруппы, способны концентрироваться в моче. Например, циклогексил, дициклогексиламин, диметилгидразин, бензидин, концентрация которых во много раз выше, чем в крови.

Почками быстро выделяются металлы в виде ионов щелочные металлы – литий, рубидий, цезий; соли двухвалентных металлов – бериллий, кадмий, медь; металлы, входящие в состав анионов – хром, ванадий, молибден, селен).

Металлы, задерживающиеся преимущественно в печени мало выводятся с мочой, а равномерно распределяющиеся в организме – быстро выводятся через почки и медленно через ЖКТ.

Выделение через ЖКТ промышленных ядов начинается уже во рту со слюной. В слюне обнаруживаются некоторые неэлектролиты и тяжелые металлы (ртуть, свинец и др.).

Все токсичные вещества, поступающие в организм, попадают в печень. Многие яды с желчью попадают в кишечник и выделяются из организма

(свинец, марганец).

В кишечнике может происходить всасывание ядовитых веществ в кровь и выделение их из организма с мочой. А может из кишечника яд попасть снова в печень, а затем с желчью опять в ЖКТ (внутрипеченочная циркуляция).

Летучие неэлектролиты (углеводороды, спирты, эфиры) не выделяются через ЖКТ. Через ЖКТ экскретируются хлорированные ароматические углеводороды

(многие инсектициды).

Те металлы, которые в печени депонируются почти полностью выделяются с калом (редкоземельные металлы, золото, серебро и др.).

При отравлении тяжелыми металлами основная масса выделяется через кишечник, а остаточные количества выделяются медленно с мочой (ртуть).

Выделение прочими путями. Промышленные яды могут выделяться также через молочные железы (с молоком) и через кожу (с потом). С грудным молоком выделяются неэлектролиты (хлорированные углеводороды, инсектициды – ДДТ, гексахлоран, 2-4-Д и т.д.). С молоком выделяются многие металлы (ртуть, селен, мышьяк).

Через кожу выделяются из организма многие неэлектролиты (этиловый спирт, ацетон, фенол, хлорированные углеводороды). Содержание сероуглерода СS₂ в поте в 3 раза выше, чем в моче. С потом выделяются ртуть, медь, мышьяк.

ГЛАВА 6. БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗМА

Дата добавления: 2015-06-26