Обезвреживает чужеродные вещества. Защитные силы организма человека

Чужеродные химические вещества (ЧХВ ) называются еще ксенобиотиками (от греч. xеnоs - чужой). Они включают соединения, которые по своему характеру и количеству не присущи натуральному продукту, но могут быть добавлены с целью совершенствования технологии, сохранения или улучшения качества продукта или же они могут образоваться в продукте в результате технологической обработки и хранения, а также при попадании загрязнений из окружающей среды. Из окружающей среды в организм человека с пищей поступает 30-80 % от общего количества чужеродных химических веществ.

Чужеродные вещества можно классифицировать по характеру действия, токсичности и степени опасности.

Похарактеру действия ЧХВ, поступающие в организм с пищей, могут:

· оказывать общетоксическое действие;

· оказывать аллергическое действие (сенсибилизировать организм);

· оказывать канцерогенное действие (вызывать злокачественные опухоли);

· оказывать эмбриотоксическое действие (влияние на развитие беременности и плода);

· оказывать тератогенное действие (пороки развития плода и рождение потомства с уродствами);

· оказывать гонадотоксическое действие (нарушать репродуктивную функцию, т.е. нарушать функцию воспроизводства);

· понижать защитные силы организма;

· ускорять процессы старения ;

· неблагоприятно влиять на пищеварение и усвоение пищевых веществ.

Потоксичности , характеризующей способность вещества причинять вред организму, учитывают дозу, частоту, способ поступления вредного вещества и картину отравления.

По степени опасности чужеродные вещества подразделяют на чрезвычайно токсичные, высокотоксичные, умереннотоксичные, малотоксичные, практически нетоксичные и практически безвредные.

Наиболее изучено острое воздействие вредных веществ, оказывающих непосредственное действие. Особенно трудно оценить хроническое воздействие ЧХВ на организм человека и их отдаленные последствия.

Вредное действие на организм могут оказывать:

· продукты, содержащие пищевые добавки (красители, консерванты, антиокислители и др.) - неапробированные, неразрешенные или используемые в повышенных дозах;

· продукты или отдельные пищевые вещества, полученные по новой технологии, путем химического или микробиологического синтеза, не апробированные или изготовленные с нарушением технологии или из некондиционного сырья;

· остаточные количества пестицидов, содержащиеся в продуктах растениеводства или животноводства, полученных с использованием кормов или воды, загрязненных высокими концентрациями пестицидов или в связи с обработкой ядохимикатами животных;

· продукты растениеводства, полученные с использованием неапробированных, неразрешенных или нерационально применяемых удобрений и оросительных вод (минеральные удобрения и другие агрохимикаты, твердые и жидкие отходы промышленности и животноводства, хозяйственно-бытовые сточные воды, осадки из очистных сооружений и др.);

· продукты животноводства и птицеводства, полученные с использованием неапробированных, неразрешенных или неправильно примененных кормовых добавок и консервантов (минеральные и азотистые добавки, стимуляторы роста - антибиотики, гормональные препараты и др.). К этой группе относят загрязнение продуктов, связанное с ветеринарно-профилактическими и терапевтическими мероприятиями (антибиотики, антигельминтные и другие медикаменты);

· токсиканты, мигрировавшие в продукты из оборудования, посуды, инвентаря, тары, упаковок при использовании не апробированных или неразрешенных пластмасс, полимерных, резиновых или других материалов;

· токсические вещества, образующиеся в пищевых продуктах при тепловой обработке, копчении, жарении, ферментной обработке, облучении ионизирующей радиацией и др.;

· пищевые продукты, содержащие токсические вещества, мигрировавшие из окружающей среды: атмосферного воздуха, почвы, водоемов (тяжелые металлы, диоксины, полициклические ароматические углеводороды, радионуклиды и т.д.). В эту группу входит наибольшее количество ЧХВ.

Одним из возможных путей поступления ЧХВ из окружающей среды в продукты питания является включение их в «пищевую цепь».

«Пищевые цепи» представляют собой одну из основных форм взаимосвязи между отдельными организмами, каждый из которых служит пищей для других видов. В этом случае происходит непрерывный ряд превращений веществ в последовательных звеньях «жертва-хищник». Основные варианты таких цепей представлены на рис. 2. Наиболее простыми могут считаться цепи, при которых загрязнители поступают из почвы в растительные продукты (грибы, зелень, овощи, фрукты, зерновые культуры) в результате полива растений, обработке пестицидами и пр., накапливаются в них, а затем с пищей поступают в организм человека.

Более сложными являются «цепи», при которых имеется несколько звеньев. Например, трава - травоядные животные - человек или зерно - птицы и животные - человек . Наиболее сложные «пищевые цепи», как правило, связаны с водной средой.

Рис. 2. Варианты поступления ЧХВ в организм человека через пищевые цепи

Растворенные в воде вещества извлекаются фитоплактоном, последний затем поглощается зоопланктоном (простейшими, рачками), далее поглощается «мирными» и затем хищными рыбами, поступая с ними в организм человека. Но цепь может быть продолжена за счет поедания рыбы птицами и всеядными животными и лишь потом вредные вещества поступают в организм человека.

Особенностью «пищевых цепей» является то, что в каждом последующем ее звене происходит кумуляция (накопление) загрязнителей в значительно большем количестве, чем в предыдущем звене. Так, в грибах концентрация радиоактивных веществ может быть в 1 000-10 000 раз выше, чем в почве. Таким образом, в пищевых продуктах, поступающей в организм человека, могут содержаться очень большие концентрации ЧХВ.

В целях охраны здоровья человека от вредного влияния чужеродных веществ, попадающих в организм с пищей, устанавливаются определенные пределы, гарантирующие безопасность использования продуктов, в которых присутствуют посторонние вещества.

К основным принципам охраны окружающей среды и пищевых продуктов от чужеродных химических веществ относятся:

· гигиеническое нормирование содержания химических веществ в объектах окружающей среды (воздухе, воде, почве, пищевых продуктах) и разработка на их основе санитарного законодательства (санитарные правила и др.);

· разработка новых технологий в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства, минимально загрязняющих окружающую среду (замена особо опасных химических веществ менее токсичными и нестабильными в окружающей среде; герметизация и автоматизация производственных процессов; переход на безотходные производства, замкнутые циклы и др.);

· внедрение на предприятиях эффективных санитарно-технических устройств для снижения выбросов вредных веществ в атмосферу, обезвреживания сточных вод, твердых отходов др.;

· разработка и внедрение при строительстве плановых мероприятий, предупреждающих загрязнение окружающей среды (выбор площадки для строительства объекта, создание зоны санитарной охраны и др.);

· осуществление государственного санитарно-эпидемиологического надзора за объектами, загрязняющими атмосферный воздух, водоемы, почву, продовольственное сырье;

· осуществление государственного санитарно-эпидемиологического надзора за объектами, где может произойти загрязнение пищевого сырья и продуктов питания ЧХВ (предприятия пищевой промышленности, сельскохозяйственные предприятия, продовольственные склады, предприятия общепита и др.).

Иммунитет: что он такое.

Конечной целью иммунной системы является уничтожение чужеродного агента, которым может оказаться болезнетворный микроорганизм, инородное тело, ядовитое вещество или переродившаяся клетка самого организма. В иммунной системе развитых организмов существует множество способов обнаружения и удаления чужеродных агентов, их совокупность называется иммунным ответом.

Все формы иммунного ответа можно разделить на приобретённые и врождённые реакции.

Приобретенный иммунитет формируется после "первой встречи" с конкретным антигеном - за хранение информации об этой "встрече" отвечают клетки памяти (Т-лимфоциты). Приобретённый иммунитет высокоспецифичен по отношению к конкретному типу антигенов и позволяет быстрее и эффективнее уничтожать их при повторном столкновении.

Антигенами называют вызывающие специфические реакции организма молекулы, воспринимаемые, как чужеродные агенты. Например, у перенёсших ветрянку (корь, дифтерию) людей часто возникает пожизненный иммунитет к этим заболеваниям.

Врожденный иммунитет характеризуется способностью организма обезвреживать чужеродный и потенциально опасный биоматериал (микроорганизмы, трансплантат, токсины, опухолевые клетки, клетки, инфицированные вирусом), существующая изначально, до первого попадания этого биоматериала в организм.

Морфология иммунной системы

Иммунная система человека и других позвоночных представляет из себя комплекс органов и клеток, способных выполнять иммунологические функции. Прежде всего иммунный ответ осуществляют лейкоциты. Большая часть клеток иммунной системы происходит из кроветворных тканей. У взрослых людей развитие этих клеток начинается в костном мозге. Лишь T-лимфоциты дифференцируются внутри тимуса (вилочковой железы). Зрелые клетки расселяются в лимфоидных органах и на границах с окружающей средой, около кожи или на слизистых оболочках.

Организм обладающих механизмами приобретённого иммунитета животных производит множество разновидностей специфических иммунных клеток, каждая из которых отвечает за какой-то определённый антиген. Наличие большого количества разновидностей иммунных клеток необходимо для того, чтобы отражать атаки микроорганизмов, способных мутировать и изменять свой антигенный состав. Значительная часть этих клеток завершает свой жизненный цикл, так и не приняв участие в защите организма, например, не встретив подходящих антигенов.

Иммунная система защищает организм от инфекции в несколько этапов, при этом с каждым этапом повышается специфичность защиты. Самая простая линия защиты представляет собой физические барьеры (кожа, слизистые оболочки), которые предотвращают попадание инфекции - бактерий и вирусов - в организм. Если возбудитель проникает через эти барьеры, промежуточную неспецифическую реакцию на него осуществляет врождённая иммунная система. Врождённая иммунная система обнаруживается у всех растений и животных. На случай, когда возбудители успешно преодолевают воздействие врожденных иммунных механизмов, у позвоночных существует третий уровень защиты - приобретённая иммунная защита. Эта часть иммунной системы адаптирует свою реакцию во время инфекционного процесса, чтобы улучшить распознавание чужеродного биологического материала. Такой улучшенный ответ сохраняется после уничтожения возбудителя в виде иммунологической памяти. Она позволяет механизмам приобретённого иммунитета развивать более быструю и более сильную ответную реакцию при каждом появлении такого же возбудителя.

Как врождённый, так и приобретённый иммунитет, зависят от способности иммунной системы отличать свои молекулы от чужих. В иммунологии под своими молекулами понимают те компоненты организма, которые иммунная система способна отличить от чужеродных. Напротив, чужими называют молекулы, которые распознаются как чужеродные. Распознаваемые молекулы называют антигенами, которые в настоящее время определяют как вещества, связываемые специфическими иммунными рецепторами системы приобретённого иммунитета.

Поверхностные барьеры

Организмы защищены от инфекций рядом механических, химических и биологических барьеров.

Примерами механических барьеров , служащих первым этапом защиты от инфекции, могут служить восковое покрытие многих листьев растений, экзоскелет членистоногих, скорлупа яиц и кожа. Однако организм не может быть полностью отграничен от внешней среды, поэтому существуют и другие системы, защищающие внешние сообщения организма - дыхательная, пищеварительная и мочеполовая системы. Эти системы можно разделить на постоянно действующие и включающиеся в ответ на вторжение.

Пример постоянно действующей системы - крохотные волоски на стенках трахеи, называемые ресничками, которые совершают быстрые движения, направленные вверх, удаляя всякую пыль, пыльцу растений, или другие мелкие инородные объекты, чтобы они не могли попасть в легкие. Аналогичным образом, изгнание микроорганизмов осуществляется при помощи промывного действия слёз и мочи. Слизь, секретируемая в дыхательную и пищеварительную систему, служит для связывания и обездвиживания микроорганизмов.

Если постоянно действующих механизмов оказывается недостаточно, то включаются "аварийные" механизмы очистки организма, такие как кашель, чихание, рвота и диарея.

Помимо этого, существуют химические защитные барьеры . Кожа и дыхательные пути выделяют антимикробные пептиды (белки)

Такие ферменты, как лизоцим и фосфолипаза A, содержатся в слюне, слезах и грудном молоке, и также обладают антимикробным действием. Выделения из влагалища служат химическим барьером после начала менструаций, когда они становятся слабокислыми. Сперма содержит дефенсины и цинк для уничтожения возбудителей. В желудке соляная кислота и протеолитические ферменты служат мощными химическими защитными факторами в отношении попавших с пищей микроорганизмов.

В мочеполовом и желудочно-кишечном трактах существуют биологические барьеры , представленные дружественными микроорганизмами - комменсалами. Приспособившаяся к обитанию в этих условиях неболезнетворная микрофлора конкурирует с патогенными бактериями за пищу и пространство, таким образом вытесняя их их прибарьерных областей. Это снижает вероятность достижения болезнетворными микробами достаточных для возникновения инфекции количеств.

Врождённый иммунитет

Если микроорганизму удается проникнуть через первичные барьеры, он сталкивается с клетками и механизмами системы врождённого иммунитета. Врождённая иммунная защита неспецифична, то есть её звенья распознают и реагируют на чужеродные тела независимо от их особенностей по общепринятым механизмам. Эта система не создает длительной невосприимчивости к конкретной инфекции.

К неспецифическим иммунным реакциям относятся воспалительные реакции, система комплемента, а также механизмы киллинга, осуществляемые неспецифически, и фагоцитоз.

Данные механизмы рассмотрены в разделе "Механизмы", система комплемента - в разделе "Молекулы".

Приобретённый иммунитет

Система приобретённого иммунитета появилась в ходе эволюции низших позвоночных. Она обеспечивает более интенсивный иммунный ответ, а также иммунологическую память, благодаря которой каждый чужеродный микроорганизм «запоминается» по уникальным для него антигенам. Система приобретённого иммунитета антигенспецифична и требует распознавания специфических чужих («не своих») антигенов в процессе, называемом презентацией антигена. Специфичность антигена позволяет осуществлять реакции, которые предназначены конкретным микроорганизмам или инфицированным ими клеткам. Способность к осуществлению таких узконаправленных реакций поддерживается в организме «клетками памяти». Если макроорганизм инфицируется микроорганизмом более одного раза, эти специфические клетки памяти используются для быстрого уничтожения такого микроорганизма.

Клетки-эффекторы специфического иммунного ответа рассмотрены в разделе "Клетки", механизмы развертывания иммунного ответа с их участием - в разделе "Механизмы"

Для укрепления иммунитета, а так же в качестве профилактики вам помогут целебные китайские ягоды Годжи, подробнее http://yagodygodzhi.ru/ . Как эти ягодки действуют на организм можно прочитать в статье

В ПРОДУКТАХ ПИТАНИЯ

Чужеродные химические веществавключают соединения, которые по своему характеру и количеству не присущи натуральному продукту, но могут быть добавлены с целью совершенствования технологии сохранения или улучшения качества продукта и его пищевых свойств, или же они могут образоваться в продукте в результате технологической обработки (нагревания, жарения, облучения и др.) и хранения, а также попасть в него или в пищу вследствие загрязнения.

По данным зарубежных исследователей, из общего количества чужеродных химических веществ, проникающих из окружающей среды в организм людей, в зависимости от местных условий 30-80% и более поступает с пищей (К. Ноrn, 1976).

Спектр возможного патогенного воздействия ЧХВ, поступающих в организм с пищей, очень широк. Они могут:

1) неблагоприятно влиять на пищеварение и усвоение пищевых веществ;

2) понижать защитные силы организма;

3) сенсибилизировать организм;

4) оказывать общетоксическое действие;

5) вызывать гонадотоксический, эмбриотоксический, тератогенный и канцерогенный эффекты;

6) ускорять процессы старения;

7) нарушать функцию воспроизводства.

Проблема отрицательного влияния загрязнения окружающей среды на здоровье человека становится все более острой. Она переросла национальные границы и стала глобальной. Интенсивное развитие промышленности, химизация сельского хозяйства приводят к тому, что в окружающей среде появляются в больших количествах химические соединения, вредные для организма человека. Известно, что значительная часть чужеродных веществ поступает в организм человека с пищей (например, тяжелых металлов – до 70%). Поэтому широкая информация населения и специалистов о загрязняющих веществах в продуктах питания имеет большое практическое значение. Наличие в пищевых продуктах загрязняющих веществ, не обладающих пищевой и биологической ценностью или токсичных, угрожает здоровью человека. Естественно, что эта проблема, касающаяся как традиционных, так и новых продуктов питания, стала особенно острой в настоящее время. Понятие «чужеродное вещество» стало центром, вокруг которого до сих пор разгораются дискуссии. Всемирная организация здравоохранения и другие международные организации вот уже около 40 лет усиленно занимаются этими проблемами, а органы здравоохранения многих государств пытаются их контролировать и внедрять сертификацию пищевых продуктов. Загрязняющие вещества могут попадать в пищу случайно в виде контаминантов-загрязнителей, а иногда их вводят специально в виде пищевых добавок, когда это якобы связано с технологической необходимостью. В пище загрязняющие вещества могут в определенных условиях стать причиной пищевой интоксикации, которая представляет собой опасность для здоровья человека. При этом общая токсикологическая ситуация еще больше осложняется частым приемом других, не относящихся к пищевым продуктам, веществ, например, лекарств; попаданием в организм чужеродных веществ в виде побочных продуктов производственной и других видов деятельности человека через воздух, воду, потребляемые продукты и медикаменты. Химические вещества, которые попадают в продукты питания из окружающей нас среды, создают проблемы, решение которых является насущной необходимостью. В результате этого нужно оценить биологическое значение угрозы этих веществ для здоровья человека и раскрыть ее связь с патологическими явлениями в организме человека.

Одним из возможных путей поступления ЧХВ в продукты питания является включение их в так называемую пищевую цепь.

Таким образом, в пище, поступающей в организм человека, могут содержаться очень большие концентрации веществ, получивших название чужеродных веществ (ЧХВ).

Пищевые цепи представляют собой одну из основных форм взаимосвязи между различными организмами, каждый из которых пожирается другим видом, В этом случае происходит непрерывный ряд превращений веществ в последовательных звеньях жертва – хищник. Основные варианты таких пищевых цепей представлены на рисунке. Наиболее простыми могут считаться цепи, при которых в растительные продукты: грибы, пряные растения (петрушка, укроп, сельдерей и т.д.), овощи и фрукты, зерновые культуры – поступают загрязнители из почвы в результате полива растений (из воды), при обработке растений пестицидами с целью борьбы с вредителями; фиксируются и в ряде случаев накапливаются в них и затем вместе с пищей поступают в организм человека, приобретая возможность оказывать на него положительное или, чаще, неблагоприятное воздействие.

Более сложными являются цепи, при которых имеется несколько звеньев. Например, трава – травоядные животные – человек или зерно – птицы и животные – человек. Наиболее сложные пищевые цепи, как правило, связаны с водной средой. Растворенные в воде вещества извлекаются фитопланктоном, последний затем поглощается зоопланктоном (простейшими, рачками), далее поглощается «мирными» и затем хищными рыбами, поступая с ними после этого в организм человека. Но цепь может быть продолжена за счет поедания рыбы птицами и всеядными животными (свиньями, медведями) и лишь затем – поступления в организм человека. Особенностью пищевых цепей является то, что в каждом последующем ее звене происходит кумуляция (накопление) загрязнителей в значительно большем количестве, чем в предыдущем звене. Так, по данным В. Эйхлера, применительно к препаратам ДДТ водоросли при извлечении из воды могут увеличивать (накапливать) концентрацию препарата в 3000 раз; в организме ракообразных эта концентрация увеличвается еще в 30 раз; в организме рыбы – еще в 10-15 раз; а в жировой ткани чаек, питающихся этой рыбой, – в 400 раз. Конечно, степень накопления тех или иных загрязнений в звеньях пищевой цепи может отличаться весьма существенно в зависимости от вида загрязнений и характера звена цепи. Известно, например, что в грибах концентрация радиоактивных веществ может быть в 1000-10 000 раз выше, чем в почве.

Варианты поступления чужеродных веществ

Кровь состоит из форменных элементов - эритроцитов, лейкоцитов, кровяных пластинок и жидкости плазмы.

Эритроциты у большинства млекопитающих безъядерные клетки, живут 30-120 дней.

Соединяясь с кислородом, гемоглобин эритроцитов образует оксигемоглобин, переносящий кислород в ткани и углекислый газ от тканей к легким. В 1 мм 3 кропи у крупного рогатого скота 5-7, у овец - 7-9, у свиньи - 5-8, у лошади 8-10 млн эритроцитов.

Лейкоциты способны к самостоятельному движению, проходят через стенки капилляров. Они делятся на две группы: зернистые - гранулоциты и незернистые - агранулоциты. Зернистые лейкоциты разделяются па: эозинофилы, базофилы и нейтрофилы. Эозинофилы обезвреживают чужеродные белки. Базофилы транспортируют биологически активные вещества и участвуют в свертывании крови. Нейтрофилы осуществляют фагоцитоз - поглощение микробов и погибших клеток.

Агранулоциты состоят из лимфоцитов и моноцитов. По величине лимфоциты делятся на большие, средние и малые, а по функции на Б-лимфоциты и Т-лимфоциты. Б-лимфоциты или иммуноциты образуют защитные белки - антитела, нейтрализующие яды микробов, вирусов. Т-лимфоциты или тимусзависящие лимфоциты обнаруживают чужеродные вещества в организме и регулируют с помощью Б-лимфоцитов сто защитные функции. Моноциты способны к фагоцитозу, поглощая отмершие клетки, микробов и инородные частицы.

Кровяные пластинки участвуют в свертывании крови, выделяют серотонин, суживающий кровеносные сосуды.

Кровь вместе с лимфой и тканевом жидкостью образует внутреннюю среду организма. Для нормальных условий жизни необходимо поддержание постоянства внутренней среды. В организме на относительно постоянном уровне удерживаются количество крови и тканевой жидкости, осмотическое давление, реакция крови и тканевой жидкости, температура тела и т. д. Постоянство состава и физических свойств внутренней среды называют гомеостазом . Он поддерживается благодаря непрерывной работе органов и тканей организма.

В плазме содержатся белки, глюкоза, липиды, молочная и пировиноградная кислоты, небелковые азотистые вещества, минеральные соли, ферменты, гормоны, витамины, пигменты, кислород, углекислый газ, азот. Больше всего в плазме белков (6-8%) альбуминов и глобулинов. Глобулин-фиброноген участвует в свертывании крови. Белки, создавая онкотическое давление, поддерживают нормальный объем крови и постоянное количество воды в тканях. Из гамма-глобулинов образуются антитела, которые создают иммунитет в организме и защищают его от бактерий и вирусов.

Кровь выполняет следующие функции:

питательную - переносит питательные вещества (продукты расщепления белков, углеводов, липидов, а также витамины, гормоны, минеральные соли и воду) от пищеварительного тракта к клеткам организма;
выделительную - удаление из клеток организма продуктов обмена веществ. Они поступают из клеток в тканевую жидкость, а из нее в лимфу и кровь. Кровью они переносятся в выделительные органы - почки и кожу - и удаляются из организма;
дыхательную - переносит кислород от легких к тканям, а образующийся в них углекислый газ к легким. Проходя через капилляры легких, кровь отдает углекислый газ и поглощает кислород;
регуляторную - осуществляет гуморальную связь между органами. Железы внутренней секреции выделяют в кровь гормоны. Эти вещества разносятся кровью ею организму, действуя на органы, изменяя их деятельность;
защитную . Лейкоциты крови обладают способностью поглощать микробы и другие инородные вещества, поступающие в организм, вырабатывают антитела, образующиеся при проникновении в кровь или лимфу микробов, их ядов, чужеродных белков и других веществ. Наличие антител в организме обеспечивает его иммунитет;
терморегуляторную . Кровь выполняет терморегуляцию благодаря непрерывной циркуляции и большой теплоемкости. В работающем органе в результате обмена веществ выделяется тепловая энергия. Тепло поглощается кровью и разносится по всему организму, в результате этого кровь способствует распространению тепла по организму и поддержанию определенной температуры тела.

У животных в состоянии покоя примерно половина всей крови циркулирует в кровеносных сосудах, а другая половина задерживается в селезенке, печени, коже - в депо крови. При необходимости организму запас крови поступает в кровяное русло. Количество кропи у животных в среднем 8% массы тела. Потеря 1/3-1/2 крови может привести животного к гибели.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Вконтакте

Одноклассники

Дополнительные материалы по теме

Многогранность воздействия пищи на организм человека обусловлена не только наличием энергетических и пластических материалов, но и огромного количества пищевых, в том числе минорных компонентов, а также соединений неалиментарного характера. Последние могут обладать фармакологической активностью или оказывать неблагоприятное действие.

Понятие биотрансформации чужеродных веществ включает с одной стороны процессы их транспорта, метаболизма и реализации токсичности, с другой - возможность влияния отдельных нутриентов и их комплексов на эти системы, что в конечном счете обеспечивает обезвреживание и элиминацию ксенобиотиков. Вместе с тем некоторые из них обладают высокой стойкостью к биотрансформации и наносят ущерб здоровью. В этом аспекте следует также отметить термин детоксикация - процесс обезвреживания внутри биологической системы попавших в нее вредных веществ. В настоящее время накоплен достаточно большой научный материал о существовании общих механизмов токсичности и биотрансформации чужеродных веществ с учетом их химической природы и состояния организма. Наиболее изучен механизм двухфазной детоксикации ксенобиотиков.

На первом этапе, в качестве ответной реакции организма, происходят их метаболические превращения в различные промежуточные соединения. Этот этап связан с реализацией ферментативных реакций окисления, восстановления и гидролиза, протекающих, как правило, в жизненноважных органах и тканях: печени, почках, легких, крови и др.

Окисление ксенобиотиков катализируют микросомальные ферменты печени при участии цитохрома Р-450. Фермент имеет большое количество специфичных изоформ, что объясняет многообразие токсикантов, подвергающихся окислению.

Восстановление осуществляется с участием НАДОН-зависимого флавопротеида и цитохрома Р-450. В качестве примера можно привести реакции восстановления нитро- и азосоединений в амины, кетонов - во вторичные спирты.

Гидролитическому распаду подвергаются, как правило, сложные эфиры и амиды с последующей деэтерификацией и дезаминированием.

Вышеуказанные пути биотрансформации приводят к изменениям в молекуле ксенобиотика - увеличиваются полярность, растворимость и др. Это способствует их выведению из организма, уменьшению или исчезновению токсического эффекта.

Однако первичные метаболиты могут обладать высокой реакционной способностью и большей токсичностью по сравнению с исходными токсическими веществами. Такой феномен получил название метаболической активации. Реакционноспособные метаболиты достигают клеток-мишеней, запускают цепь вторичных катобиохимических процессов, лежащих в основе механизма гепатотоксического, нефротоксического, канцерогенного, мутагенного, иммуногенного действий и соответствующих заболеваний.

Особое значение при рассмотрении токсичности ксенобиотиков имеет образование свободнорадикальных промежуточных продуктов окисления, что наряду с продукцией реакционноспособных метаболитов кислорода приводит к индукции перекисного окисления липидов (ПОЛ) биологических мембран и поражению живой клетки. В этом случае немаловажная роль отводится состоянию антиоксидантной системы организма.

Вторая фаза детоксикации связана с так называемыми реакциями конъюгации. Примером могут служить реакции связывания активных -ОН; -NH 2 ; -СООН; SH-групп метаболитов ксенобиотика. Наиболее активное участие в реакциях обезвреживания принимают ферменты семейства глутатионтрансфераз, глюкоронилтрансфераз, сульфотрансфераз, ацилтрансфераз и др.

На рис. 6 представлена общая схема метаболизма и механизма токсичности чужеродных веществ.

Рис. 6.

На метаболизм ксенобиотиков могут оказывать влияние многие факторы: генетические, физиологические, факторы окружающей среды и т.д.

Представляет теоретический и практический интерес остановиться на роли отдельных компонентов пищи в регуляции процессов метаболизма и реализации токсичности чужеродных веществ. Такое участие может осуществляться на этапах всасывания в желудочно- кишечном тракте, печеночно-кишечной циркуляции, транспорта кровью, локализации в тканях и клетках.

Среди основных механизмов биотрансформации ксенобиотиков важное значение имеют процессы конъюгации с восстановленным глютатионом - Т-у-глутамил-Б-цистеинил глицин (TSH) - основным тиоловым компонентом большинства живых клеток. TSH обладает способностью восстанавливать гидроперекиси в глутатионперокси- дазной реакции, является кофактором в составе формальдегидде- гидрогеназы и глиоксилазы. Его концентрация в клетке (клеточный пул) в существенной степени зависит от содержания в рационе белка и серосодержащих аминокислот (цистеина и метионина), поэтому дефицит указанных нутриентов повышает токсичность широкого круга опасных химических веществ.

Как было отмечено выше немаловажная роль в сохранении структуры и функций живой клетки при воздействии активных метаболитов кислорода и свободнорадикальных продуктов окисления чужеродных веществ отводится антиоксидантной системе организма. Она состоит из следующих основных компонентов: супероксидисмутазы (СОД), восстановленного глутатиона, некоторых форм глутатион-Б-трансферазы, витаминов Е, С, р-каротина, микроэлемента селена - как кофактора глутатионпероксидазы, а также неалиментарных компонентов пищи - широкого круга фитосоединений (биофлавоноидов).

Каждое из этих соединений обладает специфичностью действия в общем метаболическом конвейере, формирующем антиоксидантную систему защиты организма:

СОД, в двух своих формах - цитоплазматической Cu-Zn-СОД и митохондриально-Мп-зависимой, катализирует реакцию дисмутации 0 2 _ в перекись водорода и кослород;
ESH (с учетом его вышеизложенных функций) реализует свое действие по нескольким направлениям: поддерживает сульфгидрильные группы белков в восстановленном состоянии, служит донором протонов для глутатионпероксидазы и глутатион-Б-трансферазы, действует в качестве неспецифического неферментативного гасителя свободных радикалов кислорода, превращаясь, в конечном счете, в окислительный глутатион (TSSr). Его восстановление катализируется растворимой НАДФН-зависимой глутатионредуктазой, коферментом которой является витамин В 2 , что определяет роль последнего в одном из путей биотрансформации ксенобиотиков.

Витамин Е (ос-токоферол). Наиболее значимая роль в системе регуляции ПОЛ принадлежит витамину Е, который нейтрализует свободные радикалы жирных кислот и восстановленных метаболитов кислорода. Протекторная роль токоферола показана при воздействии целого ряда загрязнителей окружающей среды, индуцирующих ПОЛ: озона, N0 2 , СС1 4 , Cd, Pb и др.

Наряду с антиоксидантной активностью витамин Е обладает антиканцерогенными свойствами - ингибирует в желудочно-кишечном тракте N-нитрозирование вторичных и третичных аминов с образование канцерогенных N-нитрозаминов, обладает способностью блокировать мутагенность ксенобиотиков, оказывает влияние на активность монооксигеназной системы.

Витамин С. Антиоксидантное действие аскорбиновой кислоты в условиях воздействия токсичных веществ, индуцирующих ПОЛ, проявляет в повышении уровня цитохрома Р-450, активности ее редуктазы и скорости гидроксилирования субстратов в микросомах печени.

Важнейшими свойствами витамина С, связанными с метаболизмом чужеродных соединений, являются также:

способность ингибировать ковалентное связывание с макромолекулами активных промежуточных соединений различных ксенобиотиков - ацетомиоонофена, бензола, фенола и др.;
блокировать (аналогично витамину Е) нитрозирование аминов и образование канцерогенных соединений в условиях воздействия нитрита.

Многие чужеродные вещества, например компоненты табачного дыма, окисляют аскорбиновую кислоту до дегидроаскорбата, снижая тем самым ее содержание в организме. Этот механизм положен в основу определения обеспеченности витамином С курильщиков, организованных коллективов, в том числе рабочих промышленных предприятий, контактирующих с вредными чужеродными веществами.

Для профилактики химического канцерогенеза лауреат Нобелевской премии Л. Полинг рекомендовал использование мегадоз, превышающих суточную потребность в 10 и более раз. Целесообразность и эффективность таких количеств остается спорным, поскольку насыщение тканей человеческого организма в этих условиях обеспечивается ежедневным потреблением 200 мг аскорбиновой кислоты .

Неалиментарные компоненты пищи, формирующие антиоксидантную систему организма включают пищевые волокна и биологически активные фитосоединения.

Пищевые волокна. К ним относят целлюлозу, гемицеллюлозу, пектины и лигнин, которые имеют растительное происхождение и не подвергаются воздействию пищеварительных ферментов.

Пищевые волокна могут оказывать влияние на биотрансформацию чужеродных веществ по следующим направлениям:

влияя на перестальтику кишечника, ускоряют прохождение содержимого и уменьшают тем самым время контакта токсических веществ со слизистой оболочкой;
изменяют состав микрофлоры и активность микробных ферментов, участвующих в метаболизме ксенобиотиков или их конъюгатов;
обладают адсорбционными и катионообменными свойствами, что дает возможность связывать химические агенты, задерживать их всасывание и ускорять выведение из организма. Эти свойства оказывают также влияние на печеночно-кишечную циркуляцию и обеспечивают метаболизм ксенобиотиков, поступающих в организм различными путями.

Экспериментальными и клиническими исследованиями установлено, что включение в рацион целлюлозы, каррагинина, смолы гуара, пектина, пшеничных отрубей приводит к ингибированию (3-глюкоронидазы и муциназы микроорганизмов кишечника. Такой эффект следует рассматривать как еще одну способность пищевых волокон трансформировать чужеродные вещества путем препятствия гидролизу конъюгатов этих веществ, удаления их из печеночно-кишечной циркуляции и усиления экскреции из организма с продуктами обмена.

Имеются данные о способности низкометоксилированного пектина связывать ртуть, кобальт, свинец, никель, кадмий, марганец и стронций. Однако такая способность отдельных пектинов зависит от их происхождения, требует изучения и избирательного применения. Так, например, пектин цитрусовых не проявляет видимого адсорбционного эффекта, слабо активирует (3-глюкоронидазу микрофлоры кишечника, характеризуется отсутствием профилактических свойств при индуцированном химическом канцерогенезе.

Биологически активные фитосоединения. Обезвреживание токсических веществ с участием фитосоединений связано с их основными свойствами:

влияют на процессы метаболизма и обезвреживают чужеродные вещества;
обладают способностью связывать свободные радикалы и реакционно-способные метаболиты ксенобиотиков;
ингибируют ферменты, активирующие чужеродные вещества и активируют ферменты детоксикации.

Многие из природных фитосоединений обладают конкретными свойствами индукторов или ингибиторов токсических агентов. Органические соединения, содержащиеся в кабачках, цветной и брюссельской капусте, броколли, способны индуцировать метаболизм чужеродных веществ, что подтверждается ускорением обмена фенацетина, ускорением периода полужизни антипирина в плазме крови испытуемых, получавших с рационом овощи семейства крестоцветных.

Особое внимание обращают на себя свойства этих соединений, а также фитосоединений чая и кофе - катехинов и дитерпенов (ка- феола и кафестола) стимулировать активность монооксигеназной системы и глутатион-S-трансферазы печени и слизистой оболочки кишечника. Последнее лежит в основе их антиоксидантного эффекта при воздействии канцерогенов и противораковой активности.

Представляет целесообразным остановиться на биологической роли других витаминов в процессах биотрансформации чужеродных веществ, не связанных с антиоксидантной системой.

Многие витамины выполняют функции коферментов непосредственно в ферментных системах, связанных с обменом ксенобиотиков, а также в ферментах биосинтеза компонентов систем биотрансформации.

Тиамин (витамин B t). Известно, что недостаточность тиамина является причиной повышения активности и содержания компонентов монооксигеназной системы, что рассматривается как неблагоприятный фактор, способствующий метаболической активации чужеродных веществ. Поэтому обеспеченность рациона витаминами может играть определенную роль в механизме детоксикации ксенобиотиков, в том числе промышленных ядов.

Рибофлавин (витамин В 2). Функции рибофлавина в процессах биотрансформации чужеродных веществ реализуются главным образом через следующие обменные процессы:

участие в метаболизме микросомальных флавопротеидов НАДФН-цитохром Р-450 редуктазы, НАДФН-цитохром-Ь 5 - редуктазы;
обеспечение работы альдегидоксидаз, а также глютатионре- дуктазы через коферментную роль ФАД с осуществлением генерации TSH из окисленного глутатиона.

В эксперименте над животными показано, что дефицит витамина приводит к снижению активности УДФ-глюкоронилтрансферазы в микросомах печени на основании показателя снижения скорости глюкуронидной конъюгации /7-нитрофенола и о-аминофенола. Имеются данные о повышении содержания цитохрома Р-450 и скорости гидроксилирования аминопирина и анилина в микросомах при алиментарной недостаточности рибофлавна у мышей .

Кобаламины (витамин В 12) и фолиевая кислота. Синергическое действие рассматриваемых витаминов на процессы биотрансформации ксенобиотиков объясняется липотропным действием комплекса этих нутриентов, важнейшим элементом которого является активация глутатион-Б-трансферазы и органические индукции моноксигена- зной системы.

При проведении клинических испытаний показано развитие дефицита витамина В 12 при воздействии на организм закиси азота, что объясняется окислением С0 2+ в СО э+ корриновом кольце коба- ламина и его инактивацией. Последнее вызывает недостаточность фолиевой кислоты, в основе которой лежит отсутствие регенерации ее метаболически активных форм в данных условиях.

Коферментные формы тетрагидрофолиевой кислоты наряду с витамином В 12 и Z-метионином участвуют в окислении формальдегида, поэтому дефицит этих витаминов может привести к усилению токсичности формальдегида, других одноуглеродных соединений, в том числе метанола.

В целом можно заключить, что пищевой фактор может играть важную роль в процессах биотрансформации чужеродных веществ и профилактике их неблагоприятного воздействия на организм. В этом направлении накоплены большой теоретический материал и фактические данные, однако многие вопросы остаются открытыми, требуют дальнейших экспериментальных исследований и клинических подтверждений.

Необходимо подчеркнуть необходимость практических путей реализации профилактической роли фактора питания в процессах метаболизма чужеродных веществ. Это включает разработку научнообоснованных рационов для отдельных групп населения, где присутствует риск воздействия на организм различных ксенобиотиков пищи и их комплексов в форме биологически активных добавок, специализированных продуктов питания и рационов.