האפשרות של טרנספורמציה ביולוגית של חומרים זרים בגוף האדם. טרנספורמציה של חומרים רעילים בגוף כניסה של חומרים זרים לגוף

כידוע, כמעט כל החומרים הזרים הנכנסים לגוף, כולל תרופות, עוברים בו חילוף חומרים ואז מופרשים. ידוע שאנשים בודדים נבדלים זה מזה בקצב חילוף החומרים של תרופות והוצאתן מהגוף: בהתאם לאופי הכימיקל, הבדל זה יכול להיות מפי 4 עד פי 40. עם חילוף חומרים והפרשה איטיים, תרופה מסוימת יכולה להצטבר בגוף, ולהפך, אנשים מסוימים יכולים להסיר במהירות חומר זר מהגוף.

סילוקם של חומרים זרים מוקל על ידי האנזימים המבוליזים שלהם. עם זאת, נוכחותם של האחרונים בגוף תלויה בעיקר בגורמים תורשתיים, אם כי פעילותם יכולה להיות מושפעת מגיל, מגדר, מזון, מחלות וכו'.

על פי הנחה סבירה, אדם שמערכת האנזימים שלו ממירה במהירות ובמידה רבה יותר חומרים מסרטנים לצורות הסופיות שלהם נוטה יותר לסרטן מאשר אדם שמעביר חומרים מסרטנים לאט יותר. ובמקרה זה, נמצאו הבדלים גדולים מאוד בין פרטים בודדים. לדוגמא, פעילות האנזים epoxide hydratase, אשר גורם לחילוף חומרים PAH מסרטנים, המצוי במיקרוזומים של הכבד של יותר משבעים פרטים, באדם עם דרגת חילוף החומרים הגבוהה ביותר יכולה להיות גבוהה פי 17 מפעילותו באדם עם המטבוליזם הנמוך ביותר. אנזימים אחרים הקשורים לחילוף חומרים מסרטן מראים גם הבדלים בין-אישיים גדולים.

יחד עם זאת, יש לזכור שבפעולתם אנזימים אלו שונים מאוד זה מזה ברקמות שונות של אותו פרט (ריאות, כבד או תאי דם). אבל פעילותם יכולה להשתנות גם באותה רקמה של פרט אחד (עקב הזדקנות, בהשפעת מחלה, כתוצאה מפעולת תרופות, בהשפעת מזון או אינדוקציה של אנזים). לא ראוי גם להדגיש שפעילותם של אנזימים הקשורים לחילוף החומרים של חומרים מסרטנים ברקמות של בעלי חיים שונים היא שונה; גדול עוד יותר ההבדל בין רקמות של בעלי חיים לבני אדם.

עם זאת, חוקרים עדיין ניסו לקבוע בקירוב את הסכנה המסרטנת עבור אנשים על סמך פעולתם של אנזימים הממירים חומרים מזיקים בגוף לצורות הסופיות שלהם (מה שנקרא הפעלה מטבולית). ההנחה היא, למרות שהנחה זו אינה מוצדקת לחלוטין, שפעילותם של אנזימים רעילים ומנטרלים בלימפוציטים בדם משקפת את מצב האנזימים גם ברקמות אחרות.

בעת קביעת הפעולה של benzo[a]pyrene hydroxylase, נמצא שההומוגנטים של לימפוציטים של מעשנים מכילים 52% יותר ממנו בהומוגניות דומות של לא מעשנים. פעילות גבוהה יותר של אנזים זה, הגורמת להפעלה מטבולית של PAHs, נמצאה גם במיקרוזומים של לימפוציטים של מעשנים ואנשים הנוטלים את התרופה (עד 93%). אך יחד עם זאת, נמצא שפעילות האנזים גלוטתיון-S-טרנספראז, המנטרל את ה-PAH בגוף, נותרה בערך זהה בהומוגנט של לימפוציטים מכל הקבוצות (מעשנים, לא מעשנים ואנשים הנוטלים תרופות). ניתן להסיק מכך שתי מסקנות:

1. עישון לא משפיע רק על הריאות. זה יכול גם לגרום לשינויים ברקמות אחרות, כגון לימפוציטים בדם. משמעות הדבר היא שניתן לשפוט את הנכונות של רקמה אחת לחילוף חומרים מסרטנים רק על בסיס קביעת הפעילות של האנזימים המתאימים ברקמות אחרות, כגון לימפוציטים.
2. בעוד שעישון מגביר את פעילות האנזים ה"רעיל" AGG, פעילותו של האנזים ה"מנטרל" גלוטתיון-β-טרנספראז נשארת ללא שינוי. המשמעות יכולה להיות שאצל מעשנים, רוב החומרים המסרטנים הקיימים עוברים הפעלה מטבולית, בעוד שהפעילות המנטרלת אינה משתנה. זה יכול, במונחים הכלליים ביותר, להסביר את העובדה שלמעשנים יש שכיחות גבוהה יותר של סרטן מאשר ללא מעשנים, לא רק כתוצאה מצריכה מוגברת של חומרים מסרטנים, אלא גם בשל פעילות מוגברת של אנזימים הממירים חומרים מסרטנים לסופם שלהם. טפסים.

אנזימים והשראתם

לפיכך, ניתן להניח באופן סביר שאנשים שיש להם פעילות גבוהה של אנזימים הממירים חומרים מסרטנים כימיים לנגזרות האולטימטיביות שלהם מראים רגישות גבוהה יותר לסרטן מאחרים. לכן, זיהוי של אנשים עם פעילות מוגברת של אנזימים רעילים כאלה יאפשר את הבחירה של אלה עם סיכון גבוה לסרטן. ביצוע אמצעי מניעה מתאימים עבור אנשים כאלה - ביטול המגע שלהם עם חומרים מסרטנים כימיים, נטילת תרופות אנטי-סרטניות - יאפשר להפחית את השכיחות.

ההפעלה של אנזימים אלה (לדוגמה, AGG, benzo[a] pyrenehydroxylase) יכולה להיות תוצאה של תכונות תורשתיות של אדם מסוים, או עקב אינדוקציה, כלומר, עלייה בפעילות של אנזימים אלה על ידי כימיקלים מסוימים. DV Nebart מציע לעכבר יש לוקוס גן Ag, שאחראי לספק מערכת אנזימים כזו. גופם של בעלי חיים עם תכונה גנטית זו (Ag locus) מגיב ל-PAH מסרטנים על ידי חילוף החומרים המואץ שלהם, וכתוצאה מכך, על ידי שכיחות סרטן מוגברת. לעומת זאת, בבעלי חיים שאין להם תכונה תורשתית זו, חילוף החומרים איטי מאוד והשכיחות נמוכה. ניתן להניח שתכונות גנטיות דומות קיימות במינים אחרים של בעלי חיים או בני אדם.

גורם נוסף שעלול להגביר את הסיכון למחלה זו על ידי הגברת הפעילות של אנזימים רעילים הם גרימת כימיקלים. אלה כוללים, למשל, אנזימים פוליכלוריים, שהם עצמם אינם מסרטנים, אך על ידי הגברת פעילותם של אנזימים רעילים, השראתם, הם יכולים להגביר את הסיכון לסרטן אצל אנשים שנחשפים לפעולתם.

לפיכך, הזיהוי של אותם פרטים המאופיינים ככל הנראה ברגישות גבוהה יותר לסרטן כתוצאה ממגע עם חומרים מסרטנים כימיים יכול להתבצע על ידי קביעת הפעילות של אנזים רעיל כלשהו (לדוגמה, בנזו[א]-פירן הידרוקסילאז) בגוף. לימפוציטים של הדם שלהם. בדיקה כזו היא טכנית קשה מאוד ליישום, ויתרה מכך, על פי נתוני חוקרים רבים, היא מאוד לא אמינה. כפי שכבר צוין, קשה מאוד לשפוט את פעילותם של מספר אנזימים ברקמות אחרות על סמך פעילות אנזים אחד בלימפוציטים, במיוחד אם היא משתנה בקלות על ידי פעולת כימיקלים אחרים, גיל, מזון, מחלות וגורמים נוספים. . לכן, זהירות בקביעת הסיכון לסרטן אצל אנשים על סמך פעילות האנזימים בתאים שלהם מוצדקת לחלוטין.

באוכל

כימיקלים זרים כוללים תרכובות שמטבען וכמותן אינן טבועות במוצר טבעי, אך ניתן להוסיף אותן כדי לשפר את טכנולוגיית השימור או לשפר את איכות המוצר ותכונותיו התזונתיות, או שהן יכולות להיווצר במוצר. כתוצאה מעיבוד טכנולוגי (חימום, טיגון, הקרנה ועוד) ואחסון, וכן מכניסה לתוכו או למזון עקב זיהום.

לפי חוקרים זרים, מתוך הכמות הכוללת של כימיקלים זרים החודרים מהסביבה לגוף האדם, בהתאם לתנאים המקומיים, 30-80% או יותר מגיעים עם מזון (K. Norn, 1976).

הספקטרום של השפעות פתוגניות אפשריות של PCV הנכנס לגוף עם מזון הוא רחב מאוד. הם יכולים:

1) להשפיע לרעה על העיכול והספיגה של חומרים מזינים;

2) להוריד את הגנות הגוף;

3) לעשות רגישות לגוף;

4) יש השפעה רעילה כללית;

5) לגרום להשפעות גונדוטוקסיות, עובריות, טרטוגניות ומסרטנות;

6) להאיץ את תהליך ההזדקנות;

7) לשבש את תפקוד הרבייה.

בעיית ההשפעה השלילית של זיהום הסביבה על בריאות האדם הולכת ונעשית חריפה יותר. היא עברה את הגבולות הלאומיים והפכה גלובלית. הפיתוח האינטנסיבי של התעשייה, הכימיזציה של החקלאות מביאים לכך שמופיעות כמויות גדולות של תרכובות כימיות בסביבה המזיקות לגוף האדם. ידוע כי חלק ניכר מחומרים זרים נכנסים לגוף האדם עם מזון (למשל, מתכות כבדות - עד 70%). לכן, מידע רחב של האוכלוסייה והמומחים על מזהמים במוצרי מזון הוא בעל חשיבות מעשית רבה. הימצאות במוצרי מזון של מזהמים שאין להם ערך תזונתי וביולוגי או שהם רעילים מאיימים על בריאות האדם. מטבע הדברים, בעיה זו, הנוגעת למוצרי מזון מסורתיים וחדשים כאחד, הפכה חריפה במיוחד בזמן הנוכחי. המושג "חומר זר" הפך למרכז שסביבו עדיין מתלקחים הדיונים. ארגון הבריאות העולמי וארגונים בינלאומיים נוספים עוסקים באינטנסיביות בבעיות אלו כבר כ-40 שנה, ורשויות הבריאות של מדינות רבות מנסות לשלוט בהן ולהנהיג אישורי מזון. מזהמים עלולים להיכנס למזון בטעות כמזהמים, ולעיתים הם מוכנסים במיוחד בצורת תוספי מזון, כאשר הדבר נובע כביכול מכורח טכנולוגי. במזון, מזהמים עלולים, בתנאים מסוימים, לגרום להרעלת מזון, המהווה סכנה לבריאות האדם. עם זאת, המצב הטוקסיקולוגי הכולל מסובך עוד יותר בגלל צריכה תכופה של חומרים אחרים שאינם מזון, כגון תרופות; בליעה של חומרים זרים בצורה של תוצרי לוואי של פעילויות תעשייתיות ואחרות באמצעות אוויר, מים, מזון נצרך ותרופות. כימיקלים שנכנסים למזון מהסביבה שסביבנו יוצרים בעיות שיש לטפל בהן. כתוצאה מכך, יש צורך להעריך את המשמעות הביולוגית של האיום של חומרים אלה על בריאות האדם ולחשוף את הקשר שלו עם תופעות פתולוגיות בגוף האדם.

אחת הדרכים האפשריות של HCV להיכנס למזון היא לכלול אותם בשרשרת המזון כביכול.

לפיכך, המזון שנכנס לגוף האדם יכול להכיל ריכוזים גבוהים מאוד של חומרים הנקראים חומרים זרים (FSC).

שרשראות מזון הן אחת מצורות החיבור העיקריות בין אורגניזמים שונים, שכל אחד מהם נטרף על ידי מין אחר.במקרה זה, מתרחשת סדרה מתמשכת של טרנספורמציות של חומרים בחוליות עוקבות של טרף - טורף. הווריאציות העיקריות של רשתות מזון כאלה מוצגות באיור. ניתן לשקול את הרשתות הפשוטות ביותר בהן מוצרים צמחיים: פטריות, צמחים חריפים (פטרוזיליה, שמיר, סלרי ועוד), ירקות ופירות, דגנים - מקבלים מזהמים מהאדמה כתוצאה מהשקיית צמחים (מהמים), בעת הטיפול צמחים עם חומרי הדברה להדברת מזיקים; מקובעים ובמקרים מסוימים מצטברים בהם ואז, יחד עם מזון, נכנסים לגוף האדם, רוכשים את היכולת להשפיע עליו באופן חיובי או, לעתים קרובות יותר, לרעה.

מורכבות יותר הן רשתות שבהן מספר חוליות. למשל, דשא - אוכלי עשב - אדם או דגן - ציפורים ובעלי חיים - אדם. שרשראות המזון המורכבות ביותר קשורות בדרך כלל לסביבה המימית. חומרים המומסים במים מופקים על ידי פיטופלנקטון, האחרון נספג לאחר מכן על ידי זואופלנקטון (פרוטוזואה, סרטנים), לאחר מכן נספגים על ידי דגים "שלווים" ולאחר מכן טורפים, ואז נכנסים איתם לגוף האדם. אבל אפשר להמשיך את השרשרת על ידי אכילת דגים על ידי ציפורים ואוכלי כל (חזירים, דובים) ורק אז כניסה לגוף האדם. מאפיין של שרשראות מזון הוא שבכל חוליה עוקבת יש הצטברות (הצטברות) של מזהמים בכמות הרבה יותר גדולה מאשר בחוליה הקודמת. אז, לפי W. Eichler, ביחס לתכשירי DDT, אצות, כאשר מופקות ממים, יכולות להעלות (לצבור) את ריכוז התרופה פי 3000; בגוף של סרטנים, ריכוז זה עולה פי 30 נוספים; בגוף הדג - עוד 10-15 פעמים; וברקמת השומן של שחפים שניזונים מהדג הזה - 400 פעמים. כמובן שמידת ההצטברות של מזהמים מסוימים בחוליות שרשרת המזון יכולה להיות שונה באופן די משמעותי בהתאם לסוג המזהמים ולאופי חוליית השרשרת. ידוע, למשל, שריכוז החומרים הרדיואקטיביים בפטריות יכול להיות גבוה פי 1,000-10,000 מאשר באדמה.

אפשרויות לכניסת חומרים זרים

רעלים שחודרים לגוף, כמו תרכובות זרות אחרות, יכולים לעבור מגוון של טרנספורמציות ביוכימיות ( טרנספורמציה ביולוגית), אשר לרוב גורמות להיווצרות של חומרים פחות רעילים ( נִטרוּל, או ניקוי רעלים). אבל ישנם מקרים רבים של רעילות מוגברת של רעלים כאשר המבנה שלהם בגוף משתנה. ישנן גם תרכובות שתכונותיהן האופייניות מתחילות להופיע רק כתוצאה מביוטרנספורמציה. במקביל, חלק מסוים ממולקולות הרעל מופרש מהגוף ללא שינויים או אפילו נשאר בו לתקופה ארוכה יותר או פחות, תוך שהוא מקובע על ידי חלבוני פלזמת הדם והרקמות. בהתאם לעוצמתו של קומפלקס "רעל-חלבון" שנוצר, פעולת הרעל מואטת או אובדת לחלוטין. בנוסף, מבנה החלבון יכול להיות רק נשא של חומר רעיל, ומעביר אותו לקולטנים המתאימים. *

* (במונח "קולטן" (או "מבנה קולטן") נסמן את "נקודת היישום" של רעלים: אנזים, מושא פעולתו הקטליטית (סובסטראט), וכן חלבון, שומנים, מוקופוליסכריד וגופים נוספים שיוצרים להעלות את מבנה התאים או להשתתף בחילוף החומרים. רעיונות פרמקולוגיים מולקולריים לגבי המהות של מושגים אלה ייבחנו ב-Ch. 2)

חקר תהליכי טרנספורמציה ביולוגית מאפשר לפתור מספר סוגיות מעשיות של טוקסיקולוגיה. ראשית, הידע על המהות המולקולרית של ניקוי רעלים מאפשר להקיף את מנגנוני ההגנה של הגוף ועל בסיס זה לשרטט דרכי פעולה מכוונת על תהליך הרעיל. שנית, ניתן לשפוט את גודל מינון הרעל (תרופה) שנכנס לגוף על פי כמות תוצרי השינוי שלהם - מטבוליטים - המופרשים דרך הכליות, המעיים והריאות, * מה שמאפשר לשלוט על בריאותם של אנשים המעורבים בייצור ושימוש בחומרים רעילים; יתרה מכך, במחלות שונות, היווצרות והפרשה של תוצרי ביולוגית רבים של חומרים זרים מהגוף נפגעת באופן משמעותי. שלישית, הופעת רעלים בגוף מלווה לעתים קרובות בהשראת אנזימים המזרזים (מזרזים) את הפיכתם. לכן, על ידי השפעה על פעילותם של אנזימים המושרים בעזרת חומרים מסוימים, ניתן להאיץ או להאט את התהליכים הביוכימיים של טרנספורמציות של תרכובות זרות.

* (מטבוליטים מובנים בדרך כלל כמוצרים ביוכימיים שונים של חילוף חומרים תקין (מטבוליזם))

כעת הוכח כי תהליכי הטרנספורמציה ביולוגית של חומרים זרים מתרחשים בכבד, במערכת העיכול, בריאות ובכליות (איור 1). בנוסף, על פי תוצאות מחקר של פרופסור ID Gadaskina, * מספר לא מבוטל של תרכובות רעילות עוברות טרנספורמציות בלתי הפיכות ברקמת השומן. עם זאת, הכבד, או ליתר דיוק, החלק המיקרוזומלי של תאיו, הוא בעל חשיבות עיקרית כאן. בתאי הכבד, ברטיקולום האנדופלזמי שלהם, רוב האנזימים המזרזים את הטרנספורמציה של חומרים זרים הם מקומיים. הרשת עצמה היא מקלעת של צינוריות לינופרוטאינים החודרות לציטופלזמה (איור 2). הפעילות האנזימטית הגבוהה ביותר קשורה למה שנקרא רשת חלקה, שבניגוד למחוספס, אין ריבוזומים על פני השטח שלו. ** אין זה מפתיע אפוא שבמחלות כבד עולה בחדות רגישות הגוף לחומרים זרים רבים. יש לציין שלמרות שמספר האנזימים המיקרוזומליים קטן, יש להם תכונה חשובה מאוד - זיקה גבוהה לחומרים זרים שונים בעלי אי-ספציפיות כימית יחסית. זה יוצר עבורם הזדמנות להיכנס לתגובות נטרול כמעט עם כל תרכובת כימית שנכנסה לסביבה הפנימית של הגוף. לאחרונה הוכחה נוכחותם של מספר אנזימים כאלה באברוני תאים אחרים (למשל במיטוכונדריה), כמו גם בפלסמה בדם ובמיקרואורגניזמים במעיים.

* (Gadaskina I.D. רקמת שומן ורעלים. - בספר: סוגיות אקטואליות של רעילות תעשייתית / אד. N. V. Lazareva, A. A. Golubeva, E. T. Lykhipoy. L., 1970, p. 21-43)

** (ריבוזומים - תצורות תאים כדוריות בקוטר 15-30 ננומטר, המהווים מרכזים לסינתזה של חלבונים, כולל אנזימים; מכיל חומצה ריבונוקלאית (RNA))

הוא האמין כי העיקרון העיקרי של הטרנספורמציה של תרכובות זרות בגוף הוא להבטיח את הקצב הגבוה ביותר של הפרשתן על ידי העברה ממבנים כימיים מסיסים בשומן למסיסים יותר במים. ב-10-15 השנים האחרונות, כאשר לומדים את המהות של טרנספורמציות ביוכימיות של תרכובות זרות ממסיסות שומן למסיסות במים, מערכת האנזים מונואוקסיגנאז כביכול עם פונקציה מעורבת, המכילה חלבון מיוחד - ציטוכרום P-450, היה חשוב יותר ויותר. הוא דומה במבנהו להמוגלובין (בפרט מכיל אטומי ברזל בעלי ערכיות משתנה) ומהווה את החוליה הסופית בקבוצת האנזימים המיקרוזומליים המחמצנים - ביו-טרנספורמטורים, המרוכזים בעיקר בתאי כבד. * בגוף, ציטוכרום P-450 יכול להיות ב-2 צורות: מחומצן ומופחת. במצב מחומצן, הוא יוצר תחילה תרכובת מורכבת עם חומר זר, אשר לאחר מכן מופחת על ידי אנזים מיוחד - ציטוכרום רדוקטאז. תרכובת מופחתת זו מגיבה לאחר מכן עם חמצן מופעל ליצירת חומר מחומצן ובדרך כלל לא רעיל.

* (Kovalev I. E., Malenkov A. G. זרימת חומרים זרים: ההשפעה על האנושות, - Priroda, 1980, No. 9, p. 90-101)

הטרנספורמציה הביולוגית של חומרים רעילים מבוססת על מספר סוגים של תגובות כימיות, הגורמות להוספה או ביטול של רדיקלים מתיל (-CH 3), אצטיל (CH 3 COO-), קרבוקסיל (-COOH), הידרוקסיל (-OH). קבוצות), כמו גם אטומי גופרית וקבוצות המכילות גופרית. חשיבות ניכרת הם תהליכי הפירוק של מולקולות הרעלים עד לשינוי בלתי הפיך של הרדיקלים המחזוריים שלהם. אבל תפקיד מיוחד בין המנגנונים לנטרול רעלים הוא ממלא תגובות סינתזה, או צימודים, וכתוצאה מכך היווצרות קומפלקסים לא רעילים - מצומדים. במקביל, המרכיבים הביוכימיים של הסביבה הפנימית של הגוף הנכנסים לאינטראקציה בלתי הפיכה עם רעלים הם: חומצה גלוקורונית (C 5 H 9 O 5 COOH), ציסטאין ( ), גליצין (NH 2 -CH 2 -COOH), חומצה גופרתית וכו'. מולקולות רעל המכילות מספר קבוצות פונקציונליות יכולות לעבור טרנספורמציה באמצעות 2 תגובות מטבוליות או יותר. לחלופין, אנו מציינים נסיבות משמעותיות אחת: מכיוון שהטרנספורמציה וגמילה של חומרים רעילים עקב תגובות צימוד קשורות לצריכה של חומרים חשובים לחיים, תהליכים אלו עלולים לגרום למחסור של האחרונים בגוף. לפיכך, מופיעה סכנה מסוג אחר - אפשרות לפתח מצבי מחלה משניים עקב מחסור במטבוליטים הכרחיים. לפיכך, ניקוי רעלים של חומרים זרים רבים תלוי במאגרי הגליקוגן בכבד, היות וממנו נוצרת חומצה גלוקורונית. לכן, כאשר מינונים גדולים של חומרים נכנסים לגוף, הנטרול שלהם מתבצע באמצעות היווצרות של אסטרים של חומצה גלוקורונית (לדוגמה, נגזרות בנזן), תכולת הגליקוגן, הרזרבה העיקרית של פחמימות המגוייסת בקלות, פוחתת. מנגד, ישנם חומרים אשר בהשפעת אנזימים מסוגלים לפצל מולקולות של חומצה גלוקורונית ובכך לתרום לנטרול רעלים. אחד מהחומרים הללו היה glycyrrhizin, שהוא חלק משורש הליקוריץ. גליציריזין מכיל 2 מולקולות של חומצה גלוקורונית במצב קשור, המשתחררות בגוף, וזה, ככל הנראה, קובע את תכונות ההגנה של שורש הליקוריץ בהרעלות רבות, המוכרות מזה זמן רב לרפואה בסין, טיבט ויפן. *

* (Salo V. M. צמחים ורפואה. מוסקבה: נאוקה, 1968)

באשר לסילוק חומרים רעילים ומוצריהם מהגוף, לריאות, איברי העיכול, העור והבלוטות השונות תפקיד מסוים בתהליך זה. אבל הלילות הם הכי חשובים כאן. לכן, במקרים רבים של הרעלה, בעזרת חומרים מיוחדים המשפרים את הפרדת השתן, הם משיגים את ההסרה המהירה ביותר של תרכובות רעילות מהגוף. יחד עם זאת, יש להתחשב בהשפעות המזיקות על הכליות של כמה רעלים המופרשים בשתן (למשל, כספית). בנוסף, תוצרי הטרנספורמציה של חומרים רעילים עשויים להישמר בכליות, כפי שקורה בהרעלת אתילן גליקול חמורה. * כאשר היא מתחמצנת, נוצרת חומצה אוקסלית בגוף וגבישי סידן אוקסלט משקעים באבוביות הכליה, ומונעים מתן שתן. באופן כללי, תופעות כאלה נצפות כאשר ריכוז החומרים המופרשים דרך הכליות גבוה.

* (אתילן גליקול משמש כנוגד קיפאון, חומר המוריד את נקודת הקיפאון של נוזלים דליקים במנועי בעירה פנימית.)

כדי להבין את המהות הביוכימית של תהליכי הטרנספורמציה של חומרים רעילים בגוף, הבה נבחן מספר דוגמאות הנוגעות למרכיבים הנפוצים של הסביבה הכימית של האדם המודרני.

כך, בֶּנזִין, אשר, כמו פחמימנים ארומטיים אחרים, נמצא בשימוש נרחב כממס לחומרים שונים וכתוצר ביניים בסינתזה של צבעים, פלסטיק, תרופות ותרכובות אחרות, הופך בגוף ב-3 דרכים עם היווצרות מטבוליטים רעילים ( איור 3). האחרונים מופרשים דרך הכליות. בנזן יכול להישאר בגוף זמן רב מאוד (לפי מקורות מסוימים, עד 10 שנים), במיוחד ברקמת השומן.

מעניין במיוחד הוא חקר תהליכי הטרנספורמציה בגוף מתכות רעילותשיש להם השפעה רחבה מתמיד על אדם בקשר להתפתחות המדע והטכנולוגיה ולפיתוח משאבי טבע. קודם כל, יש לציין כי כתוצאה מאינטראקציה עם מערכות חיזור החיזור של התא, שבהן מתרחשת העברת אלקטרונים, ערכיות המתכות משתנה. במקרה זה, המעבר למצב של ערכיות נמוכה יותר קשור בדרך כלל לירידה ברעילות של מתכות. כך למשל, יוני כרום משושה עוברים בגוף לצורה תלת ערכית נמוכה, וניתן להסיר כרום תלת ערכי במהירות מהגוף בעזרת חומרים מסוימים (נתרן פירוסולפט, חומצה טרטרית וכו'). מספר מתכות (כספית, קדמיום, נחושת, ניקל) קשורות באופן פעיל לביו-קומפלקסים, בעיקר עם הקבוצות הפונקציונליות של אנזימים (-SH, -NH 2, -COOH וכו'), מה שקובע לפעמים את הסלקטיביות של פעולתם הביולוגית. .

ברשימה חומרי הדברה- חומרים המיועדים להשמדת יצורים חיים וצמחים מזיקים, ישנם נציגים של סוגים שונים של תרכובות כימיות, במידה מסוימת רעילות לבני אדם: כלור אורגנו, זרחן אורגנו, מתכתי, ניטרופנולי, ציאניד, וכו 'על פי נתונים זמינים, * כ 10 % מכלל ההרעלות הקטלניות נגרמות כיום מחומרי הדברה. המשמעותיים שבהם, כידוע, הם FOS. כאשר עוברים הידרוליזה, הם בדרך כלל מאבדים מהרעילות שלהם. בניגוד להידרוליזה, החמצון של FOS כמעט תמיד מלווה בעלייה ברעילותם. ניתן לראות זאת אם נשווה את הביו-טרנספורמציה של 2 קוטלי חרקים - דיאיזופרופיל פלואורפוספט, המאבד את תכונותיו הרעילות, מתפצל אטום פלואור במהלך ההידרוליזה, ותיופוס (נגזרת של חומצה תיאופוספורית), אשר מתחמצן לפוספאקול רעיל הרבה יותר ( נגזרת של חומצה זרחתית).

* (Busslovich S. Yu., Zakharov G. G. מרפאה וטיפול בהרעלה חריפה בחומרי הדברה (הדברה). מינסק: בלארוס, 1972)

בין הנפוצים חומרים רפואייםכדורי שינה הם המקור הנפוץ ביותר להרעלה. תהליכי השינויים שלהם בגוף נחקרו היטב. בפרט, הוכח שההתמרה הביולוגית של אחת הנגזרות הנפוצות של חומצה ברביטורית, לומינלית (איור 4), מתקדמת באיטיות, וזה עומד בבסיס ההשפעה ההיפנוטית הארוכה למדי שלה, שכן היא תלויה במספר המולקולות הלומינליות ללא שינוי ב מגע עם תאי עצב. התפוררות הטבעת הברביטורית מובילה להפסקת פעולת הלומינל (כמו גם ברביטורטים אחרים), אשר, במינונים טיפוליים, גורמת לשינה הנמשכת עד 6 שעות. בהקשר זה, גורלו של נציג אחר של הברביטורטים, הקוברביטל , מעורר עניין בגוף. ההשפעה ההיפנוטית שלו קצרה בהרבה גם כשמשתמשים במינונים הרבה יותר גדולים מאשר לומינל. מאמינים שהדבר תלוי במהירות הגדולה יותר ובמספר רב יותר של דרכים שבהן הקסוברביטל מושבת בגוף (היווצרות של אלכוהול, קטונים, דה-מתילטים ונגזרות אחרות). מצד שני, לאותם ברביטורטים שנאגרים בגוף כמעט ללא שינוי, כמו ברביטל, יש השפעה היפנוטית ארוכה יותר מאשר לומינלית. מכאן נובע שחומרים המופרשים ללא שינוי בשתן עלולים לגרום לשיכרון אם הכליות לא יכולות להתמודד עם הוצאתם מהגוף.

כמו כן, חשוב לציין כי על מנת להבין את ההשפעה הרעילה הבלתי צפויה של שימוש בו זמנית במספר תרופות, יש לתת חשיבות ראויה לאנזימים המשפיעים על פעילות החומרים המשולבים. לדוגמא, התרופה physostigmine, כאשר משתמשים בה יחד עם נובוקאין, הופכת את האחרון לחומר רעיל מאוד, שכן הוא חוסם את האנזים (אסטראז) המיידר את הנובוקאין בגוף. אפדרין גם מתבטא בצורה דומה, קושר אוקסידאז המשבית את האדרנלין ובכך מאריך ומגביר את פעולתו של האחרון.

תפקיד חשוב בטרנספורמציה הביולוגית של תרופות ממלאים תהליכי אינדוקציה (הפעלה) ועיכוב הפעילות של אנזימים מיקרוזומליים על ידי חומרים זרים שונים. אז, אלכוהול אתילי, כמה קוטלי חרקים, ניקוטין מאיצים את השבתת תרופות רבות. לכן, פרמקולוגים שמים לב להשלכות הבלתי רצויות של מגע עם חומרים אלה במהלך טיפול תרופתי, שבו ההשפעה הטיפולית של מספר תרופות מופחתת. יחד עם זאת, יש לזכור שאם מגע עם מעורר האנזימים המיקרוזומליים מפסיק לפתע, הדבר עלול להוביל להשפעה הרעילה של תרופות ולדרוש הפחתה במינונים שלהן.

כמו כן, יש לזכור כי לפי ארגון הבריאות העולמי (WHO), ל-2.5% מהאוכלוסייה יש סיכון מוגבר באופן משמעותי לרעילות תרופתית, שכן זמן מחצית החיים בפלזמה שנקבע גנטית בקבוצת אנשים זו ארוך פי 3 מהממוצע. יחד עם זאת, כשליש מכל האנזימים המתוארים בבני אדם בקבוצות אתניות רבות מיוצגים על ידי וריאנטים שונים בפעילותם. מכאן - הבדלים אינדיבידואליים בתגובות לחומר תרופתי כזה או אחר, בהתאם לאינטראקציה של גורמים גנטיים רבים. לפיכך, הוכח כי לאחד לכל 1-2,000 אנשים יש פעילות מופחתת בחדות של כולינסטראז בסרום, אשר מבצע הידרוליזה של דיתילין, תרופה המשמשת להרפיית שרירי השלד למשך מספר דקות במהלך התערבויות כירורגיות מסוימות. אצל אנשים כאלה, פעולת דיתילין מתארכת בחדות (עד שעתיים או יותר) ויכולה להפוך למקור למצב חמור.

בקרב אנשים החיים במדינות הים התיכון, באפריקה ובדרום מזרח אסיה, קיים חוסר שנקבע גנטית בפעילות האנזים גלוקוז-6-פוספט דהידרוגנאז של אריתרוציטים (ירידה של עד 20% מהנורמה). תכונה זו הופכת את האריתרוציטים לפחות עמידים בפני מספר תרופות: סולפנאמידים, אנטיביוטיקה מסוימת, פנאצטין. עקב פירוק תאי דם אדומים אצל אנשים כאלה, אנמיה המוליטית וצהבת מתרחשות במהלך הטיפול התרופתי. ברור למדי שמניעת סיבוכים אלה צריכה להיות מורכבת בקביעה ראשונית של פעילות האנזימים המתאימים בחולים.

למרות שהחומר הנ"ל נותן רק מושג כללי על בעיית הטרנספורמציה הביולוגית של חומרים רעילים, הוא מראה שלגוף האדם יש מנגנונים ביוכימיים מגנים רבים המגנים עליו, במידה מסוימת, מפני ההשפעות הלא רצויות של חומרים אלה, לפחות מהמינונים הקטנים שלהם. תפקודה של מערכת מחסום מורכבת כזו מובטח על ידי מבנים אנזימטיים רבים, שההשפעה הפעילה עליהם מאפשרת לשנות את מהלך תהליכי הטרנספורמציה והנטרול של רעלים. אבל זה כבר אחד מהנושאים הבאים שלנו. במצגת נוספת, עדיין נחזור לבחינה של היבטים בודדים של התמרה של חומרים רעילים מסוימים בגוף במידה שהדבר הכרחי להבנת המנגנונים המולקולריים של פעולתם הביולוגית.

חומרים כימיים זרים (FHC)) נקראים גם קסנוביוטיקה(מהיוונית xenos - חייזר). הם כוללים תרכובות שמטבען וכמותן אינן טבועות במוצר טבעי, אך ניתן להוסיף אותן כדי לשפר את הטכנולוגיה, לשמר או לשפר את איכות המוצר, או שהן יכולות להיווצר במוצר כתוצאה מטכנולוגיה. עיבוד ואחסון, כמו גם כאשר מזהמים מהסביבה נכנסים לסביבה. מהסביבה, 30-80% מהכמות הכוללת של כימיקלים זרים נכנסים לגוף האדם עם מזון.

ניתן לסווג חומרים זרים לפי אופי הפעולה, הרעילות ומידת הסכנה.

לפי אופי הפעולה PCV שנכנס לגוף עם מזון יכול:

לְסַפֵּק רעיל כלליפעולה;

לְסַפֵּק אַלֶרגִיפעולה (לרגיש את הגוף);

לְסַפֵּק מְסַרטֵןפעולה (גורם לגידולים ממאירים);

לְסַפֵּק רעיל לעוברפעולה (השפעה על התפתחות ההריון והעובר);

לְסַפֵּק טרטוגניפעולה (מומים של העובר והולדת צאצאים עם עיוותים);

לְסַפֵּק gonadotoxicפעולה (לשבש את תפקוד הרבייה, כלומר לשבש את תפקוד הרבייה);

נמוך יותר כוחות הגנהאורגניזם;

לְהַאִיץ תהליכי הזדקנות;

להשפיע לרעה אִכּוּלו הַטמָעָהחומרי מזון.

פוטוקסיות, אפיון יכולתו של חומר לגרום נזק לגוף, יש לקחת בחשבון את המינון, התדירות, אופן הכניסה של החומר המזיק ותמונת ההרעלה.

לפי מידת הסכנהחומרים זרים מחולקים לרעילים במיוחד, רעילים מאוד, רעילים בינוניים, רעילים נמוכים, כמעט לא רעילים וכמעט בלתי מזיקים.

הנחקרים ביותר הם ההשפעות החריפות של חומרים מזיקים שיש להם השפעה ישירה. קשה במיוחד להעריך את ההשפעות הכרוניות של PCV על גוף האדם ואת השלכותיהן ארוכות הטווח.

השפעות מזיקות על הגוף יכולות להיות:

· מוצרים המכילים תוספי מזון (צבעים, חומרים משמרים, נוגדי חמצון וכדומה) - לא נבדקו, לא מורשים או בשימוש במינונים גבוהים;

· מוצרים או חומרי מזון בודדים המתקבלים בטכנולוגיה חדשה, בסינתזה כימית או מיקרוביולוגית, שלא נבדקו או יוצרו בניגוד לטכנולוגיה או מחומרי גלם לא תקינים;

· שאריות חומרי הדברה הכלולים במוצרי גידולים או בעלי חיים המתקבלים באמצעות מזון או מים המזוהמים בריכוזים גבוהים של חומרי הדברה או בקשר לטיפול בבעלי חיים בחומרי הדברה;

· מוצרי גידולים המתקבלים באמצעות דשנים ומי השקיה לא מאושרים, לא מורשים או לא הגיוניים (דשנים מינרליים וחומרים חקלאיים אחרים, פסולת מוצקה ונוזלית מתעשיה ומגידול בעלי חיים, שפכים ביתיים, בוצה ממפעלי טיהור שפכים וכו');

· מוצרי בעלי חיים ועופות המתקבלים באמצעות תוספי מזון וחומרים משמרים שלא נבדקו, לא מורשים או מיושמים בצורה שגויה (תוספי מינרלים וחנקן, ממריצי גדילה - אנטיביוטיקה, תכשירים הורמונליים וכו'). קבוצה זו כוללת זיהום במזון הקשור באמצעי מניעה וטיפול וטרינרי (אנטיביוטיקה, תרופות אנטימלנטיות ותרופות אחרות);

· חומרים רעילים הנודדים למוצרים מציוד, כלים, מלאי, מיכלים, אריזות בעת שימוש בפלסטיק לא מאושר או לא מורשה, פולימרי, גומי או חומרים אחרים;

· חומרים רעילים הנוצרים במוצרי מזון במהלך טיפול בחום, עישון, טיגון, עיבוד אנזימטי, חשיפה לקרינה מייננת וכו';

· מוצרי מזון המכילים חומרים רעילים שהיגרו מהסביבה: אוויר אטמוספרי, קרקע, גופי מים (מתכות כבדות, דיוקסינים, פחמימנים ארומטיים פוליציקליים, רדיונוקלידים ועוד). קבוצה זו כוללת את המספר הגדול ביותר של FHVs.

אחת הדרכים האפשריות של HCI להיכנס למזון מהסביבה היא לכלול אותם בשרשרת המזון.

"רשתות מזון"מייצגים את אחת הצורות העיקריות של חיבור בין אורגניזמים בודדים, שכל אחד מהם משמש מזון למינים אחרים. במקרה זה, סדרה מתמשכת של טרנספורמציות של חומרים מתרחשת בקישורים עוקבים "טורף-טורף". הגרסאות העיקריות של מעגלים כאלה מוצגות באיור. 2. ניתן לשקול את הרשתות הפשוטות ביותר שבהן מגיעים מזהמים מהאדמה למוצרים צמחיים (פטריות, עשבי תיבול, ירקות, פירות, דגנים) כתוצאה מהשקיית צמחים, טיפול בחומרי הדברה וכו', מצטברים בהם, ואז נכנסים אליהם. עם מזון לתוך האורגניזם האנושי.

מורכבות יותר הן ה"שרשרות", שבהן מספר חוליות. לדוגמה, דשא - אוכלי עשב - אדםאוֹ תבואה - ציפורים וחיות - אדם. "רשתות המזון" המורכבות ביותר, ככלל, קשורות לסביבה המימית.

אורז. 2. אפשרויות לכניסת PCV לגוף האדם דרך שרשראות מזון

חומרים המומסים במים מופקים על ידי פיטופלנקטון, האחרון נספג על ידי זואופלנקטון (פרוטוזואה, סרטנים), ואז נספגים על ידי דגים "שלווים" ולאחר מכן טורפים, הנכנסים איתם לגוף האדם. אבל אפשר להמשיך את השרשרת על ידי אכילת דגים על ידי ציפורים ואוכלי כל, ורק אז חומרים מזיקים נכנסים לגוף האדם.

מאפיין של "שרשרות מזון" הוא שבכל חוליה עוקבת יש הצטברות (הצטברות) של מזהמים בכמות הרבה יותר גדולה מאשר בחוליה הקודמת. לפיכך, ריכוז החומרים הרדיואקטיביים בפטריות יכול להיות גבוה פי 1,000-10,000 מאשר באדמה. לפיכך, מוצרי מזון הנכנסים לגוף האדם יכולים להכיל ריכוזים גבוהים מאוד של HCV.

על מנת להגן על בריאות האדם מפני ההשפעות המזיקות של חומרים זרים הנכנסים לגוף עם מזון, נקבעו גבולות מסוימים כדי להבטיח את בטיחות השימוש במוצרים המכילים חומרים זרים.

העקרונות הבסיסיים להגנה על הסביבה והמזון מפני כימיקלים זרים כוללים:

· רגולציה היגיינית של תכולת הכימיקלים בחפצים סביבתיים (אוויר, מים, אדמה, מוצרי מזון) ופיתוח חקיקה סניטרית על בסיסם (כללים סניטריים וכו');

· פיתוח טכנולוגיות חדשות בתעשיות ובחקלאות שונות, המזהמות את הסביבה באופן מינימלי (החלפת כימיקלים מסוכנים במיוחד בפחות רעילים ולא יציבים בסביבה; איטום ואוטומציה של תהליכי ייצור; מעבר לייצור נטול פסולת, מחזורים סגורים וכו' .);

· הכנסת מתקנים סניטריים יעילים במפעלים להפחתת פליטת חומרים מזיקים לאטמוספירה, נטרול שפכים, פסולת מוצקה וכו';

· פיתוח וביצוע במהלך בניית אמצעים מתוכננים למניעת זיהום סביבתי (בחירת אתר לבניית חפץ, יצירת אזור הגנה תברואתי וכו');

· יישום פיקוח תברואתי ואפידמיולוגי ממלכתי על חפצים המזהמים את האוויר האטמוספרי, את גופי המים, הקרקע, חומרי גלם למזון;

· יישום פיקוח תברואתי ואפידמיולוגי ממלכתי על מתקנים בהם עלול להתרחש זיהום של חומרי גלם ומזון ב-FCM (מפעלי תעשיית המזון, מפעלים חקלאיים, מחסני מזון, מפעלי הסעדה ציבוריים ועוד).