Обезвреживание токсических веществ в организме. Биотрансформация лекарств 
Обезвреживание токсических веществ в организме. Биотрансформация лекарств
Обезвреживание токсических веществ в
организме. Биотрансформация лекарств
Размещено на /
Государственное
образовательное учреждение высшего
Профессионального
образования
«Орловский
Государственный Медицинский Институт»
РЕФЕРАТ
Тема
«Обезвреживание
токсических веществ в организме.
Биотрансформация
лекарств»
Студентка
Черных Анна Сергеевна
Группа 12
Преподаватель
Яроватая М.А
Орел 2010 год
Содержание реферата
Введение
Поступление яда в
организм
Действие токсических
веществ на организм
Биотрансформация
лекарственных веществ
Заключение
Список используемой
литературы
Введение
На человека в процессе
его трудовой деятельности могут воздействовать вредные (вызывающие заболевания)
производственные факторы. Вредные производственные факторы подразделяются на
четыре группы: физические, химические, биологические и психофизиологические.
Вредными для здоровья
физическими факторами являются: повышенная или пониженная температура воздуха
рабочей зоны; высокие влажность и скорость движения воздуха; повышенные уровни
шума, вибрации, ультразвука и различных излучений - тепловых, ионизирующих,
электромагнитных, инфракрасных и др. К вредным физическим факторам относятся
также запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны; недостаточная
освещенность рабочих мест, проходов и проездов; повышенная яркость света и
пульсация светового потока.
Химические вредные
производственные факторы по характеру действия на организм человека
подразделяются на следующие подгруппы: общетоксические, раздражающие,
сенсибилизирующие (вызывающие аллергические заболевания), канцерогенные
(вызывающие развитие опухолей), мутагенные (действующие на половые клетки
организма). В эту группу входят многочисленные пары и газы: пары бензола и
толуола, окись углерода, сернистый ангидрид, окислы азота, аэрозоли свинца и
др., токсичные пыли, образующиеся, например, при обработке резанием бериллия,
свинцовистых бронз и латуней и некоторых пластмасс с вредными наполнителями. К
этой группе относятся агрессивные жидкости (кислоты, щелочи), которые могут
причинить химические ожоги кожного покрова при соприкосновении с ними.
К биологическим
вредным производственным факторам относятся микроорганизмы (бактерии, вирусы и
др.) и макроорганизмы (растения и животные), воздействие которых на работающих
вызывает заболевания.
К психофизиологическим
вредным производственным факторам относятся физические перегрузки (статические
и динамические) и нервно-психические перегрузки (умственное перенапряжение,
перенапряжение анализаторов слуха, зрения и др.).
Уровни воздействия на
работающих вредных производственных факторов нормированы предельно-допустимыми
уровнями, значения которых указаны в соответствующих стандартах системы
стандартов безопасности труда и санитарно-гигиенических правилах.
Предельно допустимое
значение вредного производственного фактора - это предельное значение величины
вредного производственного фактора, воздействие которого при ежедневной
регламентированной продолжительности в течение всего трудового стажа не
приводит к снижению работоспособности и заболеванию как в период трудовой
деятельности, так и к заболеванию в последующий период жизни, а также не
оказывает неблагоприятного влияния на здоровье потомства.
Токсикометрия – это
совокупность методов и приемов исследований для количественной оценки
токсичности и опасности ядов.
Организм человека
имеет мощную систему обезвреживания и выведения токсических веществ. Печень -
главный орган, где происходит нейтрализация вредных веществ. Основное их
количество выводится почками с мочой. Много уходит и через кишечник. Этим трем
основным органам очистки - печени, почкам и кишечнику - постоянно помогают и
многие другие системы и органы нашего тела. Так, через кожу вместе с потом и
слущенными клетками, со слизистым отделяемым из бронхов постоянно выделяются
токсические вещества. А газообразные вредные вещества выводятся через легкие
при дыхании. В сумме выделительные и очистительные органы столь мощны и имеют
настолько огромные резервы активации, что могут достаточно быстро справиться с
очень большим количеством токсических веществ. Кроме того, эти органы работают
в непрерывном режиме, ибо при усвоении любой пищи, при утилизации собственных
отслуживших клеток и тканей в организме постоянно образуются токсические
продукты, которые необходимо нейтрализовать и вывести. Поэтому освобождение
организма даже от большого количества токсинов обычно происходит незаметно для
человека.
Поступление яда в
организм
Вредные химические
вещества могут поступать в организм человека с вдыхаемым воздухом, с пищей,
водой, через неповрежденную кожу, слизистые оболочки.
Через дыхательную
систему яды поступают в организм в виде газов, паров и аэрозолей. Это основной
и наиболее быстрый путь, так как всасывание веществ происходит с очень большой
поверхности легочных альвеол (100 – 120 м2).
Постоянный ток крови
по легочным капиллярам способствует проникновению веществ из альвеол в кровь,
которая транспортирует поступивший яд по всему организму (малый круг
кровообращения, затем, минуя печень, через сердце в большой круг
кровообращения). К реагирующим газам относятся такие яды, как аммиак, сернистый
газ, оксиды азота и др. Поступление ядов через желудочно-кишечный тракт.
В пищеварительном
канале всасывание веществ может идти во всех отделах. Из полости рта
всасываются все липидорастворимые соединения, фенолы, некоторые соли, особенно
цианиды.
При всасывании через
слизистые оболочки полости рта и прямой кишки химические агенты попадают в
кровь, минуя печень.
В кислой среде
желудочного содержимого яды могут распадаться с образованием более токсичных
соединений.
Так, соединения
свинца, плохо растворимые в воде, хорошо растворяются в желудочном соке и
поэтому легко всасываются. Из желудка попадают в кровь все липидорастворимые
соединения, неионизированные молекулы органических веществ. Большая часть ядов,
проникающих через стенки пищеварительного канала в кровь и через систему
воротной вены, поступают в печень, где и обезвреживаются.
В тонком кишечнике на
резорбцию (поглощение, всасывание) ядов существенно влияют изменения реакции
среды, ферменты. А такие металлы, как медь, уран, соединения ртути, церий,
повреждают эпителиальный покров и нарушают всасывание. Поступление ядов через
кожу. Через неповрежденную кожу (эпидермис, потовые и сальные железы, волосяные
фолликулы) могут проникать химические вещества, хорошо растворимые в жирах и
липоидах неэлектролиты.
Наиболее опасны ароматические
нитро- и аминосоединения, фосфорорганические инсектициды, металлоорганические
соединения.
Однако для
проникновения через кожу эти вещества должны обладать растворимостью в воде
(крови). Преодолевают кожный барьер и такие газы, как циановодород, оксиды
углерода, сероводород и др. Распределение ядов подчиняется определенным
закономерностям.
Сразу после
поступления в кровь яды разносятся по всем тканям и органам. В первой фазе
распределения основное значение для накопления вредного вещества играет
кровоснабжение этих тканей и органов – чем оно больше, тем больше содержание
яда.
Таким образом, в
первый период можно говорить о динамическом распределении вещества,
определяемом интенсивностью кровоснабжения. В дальнейшем картина меняется,
происходит перераспределение веществ и преимущественное их накопление в тех
тканях, сорбционная емкость которых для данного вещества оказывается
наибольшей. Окончательное распределение можно назвать статическим.
Для липидорастворимых
веществ наибольшей емкостью, например, обладает жировая ткань и органы, богатые
липидами (костный мозг, семенники и другие). Достаточно быстро исчезают из
крови и накапливаются в печени и почках серебро, марганец, хром, кобальт,
ванадий, кадмий, цинк.
Депо для ртути –
выделительные органы. В костной ткани преимущественно накапливаются соединения
свинца, фтора, бария, урана, бериллия. Метаболизм (биотрансформация,
превращение) направлен в основном на обезвреживание (детоксикацию) ядов. Почти
все органические вещества метаболизируются путем различных химических реакций:
окисления, восстановления, гидролиза, дезаминирования, метилирования,
ацетилирования и т.д. Не подвергаются превращениям лишь инертные вещества, как,
например, бензин, выделяющийся легкими в неизменном виде. Бензол окисляется до
фенолов, диоксибензола, пирокатехина, гидрохинона.
Толуол окислятся до
бензойной кислоты, ксилол – до толуоловой кислоты, некоторые спирты жирного
ряда – до углекислоты и воды. Ароматические амины подвергаются дезаминированию,
например бензиламин превращается в бензиловый спирт, в дальнейшем окисляется в
бензойную кислоту. Нитросоединения восстанавливаются до аминофенолов.
Неорганические химические вещества также подвергаются изменениям. Например,
свинец откладывается в костях в виде трифосфат-свинца, фтор – в виде
известковых соединений. Некоторые неорганические соединения окисляются: нитраты
– в нитриты, сульфиды – в сульфаты, цианистые соединения – в роданистые,
мышьяковистая кислота – в мышьяковую. Результатом превращения ядов в организме
большей частью является их обезвреживание, получение менее токсичных веществ.
Однако имеются
исключения, когда в результате превращений образуются более токсические
соединения. Например, метиловый спирт окисляется в ядовитые продукты –
формальдегид и муравьиную кислоту. В дальнейшем формальдегид также окисляется в
муравьиную кислоту. Метилацетат гидролизуется и расщепляется на метиловый спирт
и уксусную кислоту; тионовые эфиры фосфорной кислоты окисляются до
высокотоксичных тиоловых. Основным органом, метаболизирующим вредные химические
вещества, является печень – главный барьер для распространения ядов по всему
организму.
Способность к
детоксикации имеют также почки, стенки желудка и кишечника, легкие и т.д. При
изучении обезвреживающего метаболизма веществ следует учитывать зависимость его
интенсивности от уровня интоксикации. При малых действиях химических веществ
резервы защитных реакций организма достаточны.
С увеличением
интенсивности воздействия ядов относительная активность метаболизма снижается.
Изучение процессов биотрансформации позволяет решить ряд практических вопросов
токсикологии. Знание молекулярной сущности детоксикации дает возможность
оценить защитные функции организма и направить воздействия на токсический
процесс (влияя с помощью определенных веществ на активность индуцированных
ферментов, можно ускорить или затормозить биохимические процессы). О величине,
поступившей в организм дозы яда (лекарства), можно судить по количеству
выделяющихся из почек, кишечника и легких продуктов их превращений –
метаболитов, что дает возможность контролировать состояние здоровья людей,
занятых производством и применением токсичных веществ.
Действие токсических
веществ на организм
Проникающие в организм
яды, как и другие чужеродные соединения, могут подвергаться разнообразным
биохимическим превращениям (биотрансформации), в результате которых чаще всего
образуются менее токсичные вещества (обезвреживание, или детоксикация). Но
известно немало случаев усиления токсичности ядов при изменении их структуры в
организме. Есть и такие соединения, характерные свойства которых начинают
проявляться только вследствие биотрансформации. В то же время определенная
часть молекул яда выделяется из организма без каких-либо изменений или вообще
остается в нем на более или менее длительный период, фиксируясь белками плазмы
крови и тканей. В зависимости от прочности образующегося комплекса «яд—белок»
действие яда при этом замедляется или же утрачивается совсем. Кроме того
белковая структура может быть лишь переносчиком ядовитого вещества,
доставляющим его к соответствующим рецепторам.18
Изучение процессов
биотрансформации позволяет решить ряд практических вопросов токсикологии.
Во-первых, познание молекулярной сущности детоксикации ядов дает возможность
оценить защитные механизмы организма и на этой основе наметить пути
направленного воздействия на токсический процесс. Во-вторых, о величине
поступившей в организм дозы яда (лекарства) можно судить но количеству
выделяющихся через почки, кишечник и легкие продуктов их превращения —
метаболитов, что дает возможность контролировать состояние здоровья людей,
занятых производством и применением токсичных веществ; к тому же при различных
заболеваниях образование и выделение из организма многих продуктов
биотрансформации чужеродных веществ существенно нарушается. В-третьих,
появление ядов в организме часто сопровождается индукцией ферментов,
катализирующих (ускоряющих) их превращения. Поэтому, влияя с помощью
определенных веществ на активность индуцированных ферментов, можно ускорить или
затормозить биохимические процессы превращений чужеродных соединений.
В настоящее время установлено,
что процессы биотрансформации чужеродных веществ, протекают в печени,
желудочно-кишечном тракте, легких, почках (рис. 1). Кроме того, согласно
результатам исследований профессора И. Д. Гадаскиной, немалое число токсичных
соединений подвергается необратимым превращениям и в жировой ткани. Однако
главное значение здесь имеет печень, точнее — микросомальная фракция ее клеток.
Именно в клетках печени, в их эндоплазматическом ретикулуме, локализуется
большинство ферментов, катализирующих превращения чужеродных веществ. Сам
ретикулум представляет собой сплетение линопротеидных канальцев, пронизывающих
цитоплазму (рис. 2). Наивысшая ферментативная активность связывается с так
называемым гладким ретикулумом, который, в отличие от шероховатого не имеет на своей
поверхности рибосом. Неудивительно поэтому, что при заболеваниях печени резко
повышается чувствительность организма ко многим чужеродным веществам. Надо
отметить, что, хотя число микросомальных ферментов невелико, они обладают очень
важным свойством — высоким сродством к различным чужеродным веществам при
относительной химической неспецифичности. Это создает им возможность вступать в
реакции обезвреживания практически с любым химическим соединением, попавшим во
внутренние среды организма. В последнее время доказано присутствие ряда таких
ферментов в других органоидах клетки (например, в митохондриях), а также в
плазме крови и в микроорганизмах кишечника.
Считается, что главным
принципом превращения в организме чужеродных соединений, является; обеспечение
наибольшей скорости их выведения, путем перевода из жирорастворимых в более
водорастворимые химические структуры. В последние 10—15 лет при изучении
сущности биохимических превращений чужеродных соединений из жирорастворимых в
водорастворимые все большее значение придается так называемой монооксигеназной
ферментной системе со смешанной функцией, которая содержит особый белок —
цитохром Р-450.
Он близок по строению
к гемоглобину (в частности, содержит атомы железа с переменной валентностью) и
является конечным звеном в группе окисляющих микросомальных ферментов —
биотрансформаторов, сосредоточенных преимущественно в клетках печени. В
организме цитохром Р-450 может находиться в 2 формах: окисленной и
восстановленной. В окисленном состоянии он вначале образует с чужеродным
веществом комплексное соединение, которое после этого восстанавливается
специальным ферментом — ци-тохромредуктазой. Затем это, уже восстановленное,
соединение реагирует с активированным кислородом, в результате чего образуется
окисленное и, как правило, нетоксичное вещество.
В основе
биотрансформации токсичных веществ лежит несколько типов химических реакций, в
результате которых происходит присоединение или же отщепление метальных (—СН3),
ацетильных (СН3СОО—), карбоксильных (—СООН), гидроксилышх (—ОН) радикалов
(групп), а также атомов серы и серосодержащих группировок. Немалое значение
имеют процессы распада молекул ядов вплоть до необратимой трансформации их
циклических радикалов. Но особую роль среди механизмов обезвреживания ядов играют
реакции синтеза, пли конъюгации, в результате которых образуются нетоксичные
комплексы — конъюгаты. При этом биохимическими компонентами внутренней среды
организма, вступающими в необратимое взаимодействие с ядами, являются:
глюкуроновая кислота (C6H8O) ,цистеин (СН—СН—СH—СООН), глицин (NH2-CH2-COOH).
Серная кислота и др.
Молекулы ядов, содержащие несколько функциональных групп, могут
трансформироваться по средством 2 и более метаболических реакций. Попутно
отметим одно существенное обстоятельство: поскольку превращение и детоксикация
ядовитых веществ за счет реакций конъюгации связаны с расходованием важных для
жизнедеятельности веществ, то эти процессы могут вызвать дефицит последних в
организме. Таким образом, появляется опасность другого рода возможность
развития вторичных болезненных состояний из-за нс-хватки необходимых
метаболитов. Так, детокспкацня многих чужеродных веществ находится в
зависимости от запасов гликогена в печени, поскольку из него образуется
глюкуроновая кислота. Поэтому при поступлении в организм больших доз веществ,
обезвреживание которых осуществляется посредством образования эфиров
глюкуроновой кислоты (например, бензольных производных), снижается содержание
гликогена — основного легко мобилизуемого резерва углеводов. С другой стороны,
есть вещества, которые под воздействием ферментов способны отщеплять молекулы
глюкуроновой кислоты и тем самым способствовать обезвреживанию ядов. Одним из
таких веществ оказался глицирризин, входящий в состав солодкового корня.
Глицирризин содержит 2 молекулы глюкуроновой кислоты в связанном состоянии,
которые освобождаются в организме, и это, по-видимому, определяет защитные
свойства солодкового корня при многих отравлениях, известные издавна медицине
Китая, Тибета, Японии.
Что касается выведения
из организма токсичных веществ и продуктов их превращения, то в этом процессе
определенную роль играют легкие, органы пищеварения, кожа, различные железы. Но
наибольшее значение здесь имеют почки. Вот почему при многих отравлениях с
помощью специальных средств, усиливающих отделение мочи, добиваются быстрейшего
удаления ядовитых соединений из организма. Вместе с тем приходится считаться и
с повреждающим воздействием на почки некоторых выводимых с мочой ядов
(например, ртути). Кроме того, в почках могут задерживаться продукты
превращения токсичных веществ, как это имеет место при тяжелых отравлениях
этиленгликолем. При его окислении в организме образуется щавелевая кислота и в
почечных канальцах выпадают кристаллы оксалата кальция, препятствующие
мочеотделению. Вообще подобные явления наблюдаются тогда, когда концентрация
выводимых через почки веществ высока.
Страницы: 1, 2
|
|
