Ксенобиотики (от греч. ξενος ) — чужеродные для живыхорганизмов химические вещества, естественно не входящие в биотический круговорот, и, как правило, прямоили косвенно порождённые хозяйственной деятельностью человека. К ним относятся: пестициды,минеральные удобрения, моющие средства (детергенты), радионуклиды, синтетическиекрасители,полиароматические углеводороды и др. Попадая в окружающую природную среду, они могутвызвать аллергические реакции, гибель организмов, изменить наследственные признаки, снизить иммунитет,нарушить обмен веществ, нарушить ход процессов в естественных экосистемах вплоть до уровня биосферыв целом. Изучение превращений ксенобиотиков путём детоксикации и деградации в живых организмах и вовнешней среде важно для организации санитарно-гигиенических мероприятий по охране природы.
Действие ксенобиотиков
Ксенобиотики — любые чуждые для организма вещества (пестициды, токсины, др. поллютанты), способныевызвать нарушение биологических процессов, не обязательно яды или токсины. Однако в большинствеслучаев ксенобиотики, попадая в живые организмы, могут вызывать различные прямые нежелательныеэффекты, либо вследствие биотрансформации образовывать токсичные метаболиты:
- токсические или аллергические реакции
- изменения наследственности
- снижение иммунитета
- специфические заболевания (болезнь минамата, итай-итай, рак)
- искажение обмена веществ, нарушение естественного хода природных процессов в экосистемах, вплоть доуровня биосферы в целом.
Примеры ксенобиотиков
- свободные металлы (кадмий, свинец, ртуть и другие)
- фреоны
- нефтепродукты
- пластмассы, особенно это относится к пластиковой упаковке (полиэтиленовые пакеты, пластиковые ПЭТФ-бутылки и т.д.)
- полициклические и галогенированные ароматические углеводороды
Некоторые вещества, относимые к ксенобиотикам, могут быть найдены в природе, но в чрезвычайно низкихконцентрациях. Так, диоксины могут синтезироваться при лесных пожарах. Многие вещества, напримерксилол, стирол, толуол, ацетон, бензол, пары бензина или хлороводород — могут быть отнесены кксенобиотикам, если будут обнаружены в окружающей среде в неестественно высоких концентрациях,связанных с промышленным производством.
Проникновение веществ через кожу осуществляется через эпидермис, сальные и потовые железы и через волосяные фолликулы. Через кожу хорошо проникают низкомолекулярные и липофильные соединения. Скорость и возможность проникновения ксенобиотиков через кожу зависят от состояния кожного покрова: повреждение рогового слоя и жировой смазки кожи приводит к увеличению всасывания.
Всасывание многих веществ происходит через слизистую оболочку полости рта путем простой диффузии и оттуда, минуя печеночный барьер, в кровеносную систему. Жирорастворимые соединения достаточно легко проникают через слизистую оболочку желудка в кровь. На протяжении желудочно-кишечного тракта существующие градиенты pH определяют скорость всасывания токсических веществ. На их всасывание также влияет кровоснабжение стенки желудка и кишечника, моторика желудочно-кишечного тракта. Из пустого желудка вещества всасываются лучше, чем из наполненного. Если ксенобиотик поступает в желудок с пищей, то возможно взаимодействие с ее компонентами: растворение в жирах и воде, абсорбция белками и т.д., что уменьшает их контакт со слизистой.
Некоторые ксенобиотики всасываются через слизистую оболочку желудочно-кишечного тракта путем пассивной диффузии неионизированных жирорастворимых молекул через мембрану клеток. Поэтому их всасывание после еды уменьшается за счет увеличения степени ионизации молекул. Другие соединения всасываются путем активного транспорта с помощью транспортных систем клеточных мембран. Если пища содержит компоненты также всасывающиеся путем активного транспорта (рибофлавин, аскорбиновую кислоту, препараты железа, мясной, растительный и молочный белок), то возникает конкуренция между элементами пищи и ксенобиотиками. Наибольшая скорость всасывания отмечена в тонкой кишке, наименьшая – в толстой. Причиной этого является меньшая площадь поверхности слизистой оболочки этого отдела, и, как правило, более низкая концентрация ксенобиотиков в сравнении с вышележащими отделами.
Влияние пищевых продуктов на всасывание ксенобиотиков:
молоко и молочные продукты на 20-80% снижают всасывание тетрациклиновых антибиотиков;
молоко увеличивает скорость всасывания нестероидных противовоспалительных средств (бутадион, вольтарен, индометацин и других), препаратов гормонов коры надпочечников (преднизолон, дексаметазон и других);
алкогольные напитки, раздражая слизистую желудка, стимулируют секрецию соляной кислоты, задерживают эвакуацию содержимого желудка, что может облегчать всасывание ксенобиотиков и повышать их токсичность.
Для уменьшения негативного влияния токсических веществ на слизистую желудка утром на завтрак полезно употреблять овсяную или рисовую крупу, которая при отваривании образует большое количество слизистого отвара. Кроме этого слизистый отвар образуют корень лопуха, ятрышник и другие диетические легкие каши, являясь эффективным средством защиты слизистой желудка от раздражающего действия токсических веществ.
После всасывания из желудочно-кишечного тракта, через кожу или легкие чужеродные соединения и их метаболиты могут проходить через барьерные ткани, например, гематоэнцефалический барьер и плаценту. Гематоэнцефалический барьер на уровнях «кровь – мозг» и «кровь – спинномозговая жидкость» – это типичные липопротеиновые мембраны, и чужеродные молекулы преодолевают их также путем простой диффузии, со скоростью, пропорциональной растворимости в липидах. Плацента состоит из активно метаболизирующей ткани, образует сложный барьер между кровообращением матери и плода. Проходя через него, сложные соединения могут далее превращаться в различные метаболиты или накапливаться.
Поступление ксенобиотиков в организм обусловлено, с одной стороны, с их собственными свойствами (способностью образовывать прочные связи с мембраной, характером этих связей, обеспечивающих длительность удерживания на белково-липидном комплексе, способностью конкурировать с обычными метаболитами), с другой – свойствами самого организма, определяющими из которых являются:
состояние иммунной системы;
половые различия;
возраст;
генетически обусловленная активность ферментов;
наличие соматических заболеваний и другие.
Ферментопатический эффект ксенобиотиков связан с повреждением ферментов тканевого дыхания, биоэнергетики, детоксикации и антиоксидантной защиты, что приводит к развитию патологических реакций.
В основе мембранопатологического действия лежит повреждение мембранных рецепторов нейромедиаторов, гормонов и других сигнальных молекул межклеточного взаимодействия, нарушение структуры мембран клеток, митохондрий и лизосом.
При метаболических нарушениях ксенобиотики связываются с клеточными рецепторами, медиаторами, гормонами, что приводит к снижению синтеза белков, нарушению окислительно-восстановительных процессов и метаболизма жирных или аминокислот.
Многие ксенобиотики могут вызывать иммунологическую сенсибилизацию организма и делать его более чувствительным к другим веществам, становиться причиной разнообразных аллергических состояний.
