Небезпечні речовини біологічного походження

До токсичних речовин біологічного походження відносять небезпечні речовини, що утворюються живими організмами: рослинами, тваринами, грибами тощо. Відповідно існує поділ цих сполук на токсини рослинного, тваринного, чи грибного походження. Із цими токсинами людина може стикатися підчас споживання у їжу тварин, рослин чи грибів, які містять небезпечні речовини, або при випадковому стиканні із живими організмами, які активно, чи пасивно вводять отруту до організму людини. Переважна більшість цих сполук є дуже токсичними через те, що їх основне призначення в організмі отруйних рослин, тварин чи грибів – захист від поїдання іншими тваринами.

Отруйні рослини (фітотоксикологія).

Отруйність рослин залежить від наявності у них таких хімічних речовин, які шкідливо впливають на організм. Ці сполуки, на відміну від речовин-забруднювачів, виробляються власно рослинами і залежно від багатьох причин у різних кількостях містяться у різних їх частинах. Іноді токсини починають синтезуватися рослиною лише за певних умов, наприклад, одна з найважливіших кормових рослин – конюшина (Trifolium) підчас м’якої зими (при ізотермі січня вище +5 ⁰С) накопичує у листях значну кількість цианогенних гликозидів. Таким чином конюшина захищається від знищення навесні слимаками, які масово з’являються після теплої зими. Влітку інтенсивне нарощування листя дає неможливим повне знищення конюшини слимаками, тому у цей час токсини не виробляються.

З отруйних речовин найчастіше у рослинах зустрічаються алкалоїди, стероїдні глікозиди, терпеноїди, флавоноїди, таніни тощо.

Алкалоїди – велика група азотвмісних циклічних сполук різноманітної хімічної будови. Класифікацію алкалоїдів проводять за наявністю гетероциклічних угруповань – індольні, піридинові, хінолінові алкалоїди тощо. Відомо близько 10000 видів цих сполук з більше ніж 400 видів рослин. Більшість з них має неприємний дуже гіркий смак. Їх фізіологічний вплив полягає у дії на нервову систему.

Особливо багаті на алкалоїди рослини з родин бобових, макових, пасльонових, жовтецевих, маревих, складноквітних.

Першим алкалоїдом, відкритим вченим, був морфін. Він використовувався як заспокійливий засіб. Пізніше були відкриті ксантин, антропін, стріхнін, кофеїн, конін, нікотин, кокаїн.

Більшість алкалоїдів – це кристалічні порошки, без запаху і гіркі на смак.

Алкалоїди володіють дуже високою фізіологічною активністю і тому у великих дозах – це отрути, а в малих – сильнодіючі ліки різної дії: антропін, наприклад, розширяє зіницю і підвищує внутрішньоочний тиск, а пілокарпін, навпаки його звужує і знижує внутрішньоочний тиск; кофеїн і стріхнін збуджують центральну нервову систему, а морфін – принічує її; папверин звужує кровоносні судини і підвищує артеріальний тиск.

Більшість алкалоїдів діє на нервову систему: в малих дозах вони чинять збуджуючий вплив, а у великих – пригнічуючий. Кокаїн, що широко використовується у медицині в якості місцевого знеболюючого засобу, діє на чутливі закінчення периферичної нервової системи.

Кураре – алкалоїд, що міститься у соці деяких південноамериканських рослин, діє на рухові закінчення нервової системи, тому викликає параліч.

Морфін з соку мака діє на ЦНС, викликаючи сон, він застосовується у медицині у якості загального знеболюючого засобу.

Нікотин, що міститься у тютюні, також діє на центральну і периферичну нервову систему.

В ягодах беладони і дурману міститься атропін, який чинить сильний вплив на моторні нерви ока, розширяючи зіницю.

Стероїдні (серцеві) глікозиди – є похідними циклопентанпергидрофенантрену і поділяються на дві групи: карденоліди і буфадіеноліди. Ця група речовин поширена і серед тварин (входять до складу жаб’ячої отрути). Серцеві глікозиди мають виражену кардіотонічну дію, але у великих дозах виступають як серцеві токсини.

Найбільша кількість видів рослин, що містять серцеві глікозиди, відносяться до родин жовтецевих, хрестоцвітних, куторових, лілейних, норичнікових.

Терпеноїди – кисеньвмісні похідні терпенів – вуглеводнів, що складаються з ізопренових одиниць (C₅H₈). Терпеноїди у рослинах, як правило, представлені спиртами, альдегідами та кетонами. Монотерпени (C₁₀H₁₆) та сесквітерпени (C₁₅H₂₄) входять до складу летких ефірних олій, дитерпени (C₂₀H₃₂) та тритерпени (C₃₀H₄₈) звичайні складові нелетких камедей та смол. Політерпеноїди утворюють каучук та гутаперчу. Терпеноїди є дуже поширеними токсинами рослин.

Флавоноїди – розповсюджена група фенольних сполук, більшість з яких (крім катехінів та лейкоантоцианидинів) зустрічаються у формі різноманітних глікозидів.

Дубильні речовини (таніни) – високомолекулярні поліфеноли, характерні для представників родин бобових, миртових та розоквітних. Підчас процесу дубіння відбувається хімічна взаємодія фенольних груп танінів із молекулами колагенів, в результаті чого білки отримують стійкість до дії вологи та мікроорганізмів, що використовується для вичинки шкір.

Кумарини – кисеньвмісні гетероциклічні сполуки, що є похідними бенз-a-пірону і широко розповсюджені серед рослин.

Антрахінони – велика група антраценових похідних, що у більшості випадків є глікозидами. Характерною їх фізіологічною дією на тваринний організм є посилення перистальтики товстого кишечнику (послаблююча дія).

Серед всього різноманіття отруйних рослин виділяють: безумовно отруйні (з підгрупою особливо отруйних) та умовно отруйні. Перші викликають отруєння, іноді дуже важке, з можливим летальними кінцем, при надходженні до організму людини певної частини (органу) рослини. Токсичність інших проявляється лише за певних умов, наприклад при зростанні у певних місцях або при порушенні умов зберігання рослинної сировини, ферментативній дії грибів або мікроорганізмів. Відомості щодо властивостей токсинів найбільш розповсюджених отруйних рослини флори України зведені до таблиці.

Крім отруйних рослин значну небезпеку для людини представляють токсини грибів. Найчастіше отруєння спостерігається при вживанні плодових тіл деяких макроміцетів, які помилково приймають за їстівні, або через приготування грибів, які зіпсувалися при зберіганні чи у процесі природного розкладання. Багато із їстівних грибів у певні періоди розвитку своїх плодових тіл починають накопичувати продукти їх автолітичного розкладення. Гриби, що ростуть у районах, де грунти містять підвищену концентрацію важких металів, органічних забруднень та радіонуклідів, через розвинену сітку свого міцелію здатні нагромаджувати ці речовини, і тому представляють небезпеку для здоров’я людини при їх споживанні у їжу.

Отруєння грибами відбувається переважно через наявність в їх плодових тілах певних речовин – мікотоксинів. Крім того, цвілеві гриби, що відносять до так званих мікроміцетів, які розмножуються на продуктах харчування, можуть викликати їх токсичне псування.

Основними мікотоксинами є:

Афлатоксини – за структурою переважно є фурокумарінами. Синтезуються цвілевими грибами Aspergillus flavus та A. parasiticus. Афлатоксини переважно уражують печінку та інгибують синтез білку. Це призводить до наступних симптомів: загальна в’ялість, відсутність апетиту, порушення координації рухів, судоми, парези, численні гемораргії, набряки, жовтуха.

Ерготоксини – похідні лизергінової кислоти. Синтезуються у плодових тілах паразитичного грибу спориньї (Claviceps purpurea), який паразитує на культурних та диких злаках. Для них характерна виражена фізіологічна активність, що полягає у виникненні спазму гладенької мускулатури кровоносних судин матки, знижуються ефекти адреналіну та серотоніну, розвиваються галюцинації, стимулюється дихальний центр. Ці властивості спориньї раніше використовували у офіційній медицині як засіб для покращення пологової діяльності та зупинки маткових кровотеч. При вживанні хлібу з склероціями цього грибу розвивається симптоми отруєння, які можуть проявлятися у двох клінічних формах: гангренозній (розвивається суха гангрена з відторгненням м’яких тканин та цілих кінцівок) та конвульсивній (психічні розлади з психомоторним збудженням).

Біциклічні токсичні поліпептиди (аманітіни та фалоїдіни) у великих кількостях містяться у плодових тілах блідої поганки (Amanita phalloides). Для цих мікотоксинів характерна виражена гепатотоксична дія, яка полягає в ураженні ендоплазматичного ретикулюма та ядер гепатоцитів. Розвивається некроз печінки та її жирове переродження. Крім того спостерігається гемолітична активність, характерне блокування К⁺-каналів збудливих мембран. Отруєння розвивається при споживанні у їжу половини або, навіть, третини плодового тіла середнього розміру. Основні симптоми з’являються через 1-2 доби: з’являється неспинна блювота, кишкові коліки, біль у м’язах, спрага, жовтуха та збільшення печінки. В результаті токсичного гепатиту та гострої серцево-судинної недостатності у більшості випадків спостерігається летальний кінець.

Мускарин, мускаридін, холін, бетаїн, путресцин, буфотеїн іботенова кислота тощо характерні для мухоморів: червоного (Amanita muscaria), пантероподібного (A. panterina), поганкоподібного (A. citrina) та інших. Найбільш токсичними є мускарин та мускаридин, які стимулюють М-холинореактивні системи вегетативної нервової системи. Буфотенін характеризується вираженою галюциногенною дією. Основні симптоми проявляються через 30-40 хв. після споживання гриба: нудота, блювота, біль у животі, підвищене слиновиділення та пітливість, звуження зіниць, зниження артеріального тиску, судоми, можливі колапс та коматозний стан.

Отруйні тварини

Всіх отруйних тварин можна розділити на дві групи: первинно-отруйні та вторинно-отруйні. До первинно-отруйних відносять тварин, що виробляють токсичний секрет у спеціальних залозах або тих, які характеризуються отруйними продуктами метаболізму. Таким чином, отруйність цих тварин є видовою ознакою. Первинно-отруйні тварини розрізняються за способами утворення отрути та його застосуванню і тому їх поділяють на активно - та пасивно - отруйних. А ктивно-отруйні тварин, які мають спеціалізований отруйний апарат, який слугує для введення отрути до організму інших тварин мають назву озброєних активно-отруйних тварин. у типовому вигляді такий апарат складається із отруйної залози з вивідною протокою та вражаючого пристрою (зуби у змій, жало у комах, гачки та шипи у риб). У такому випадку отрута потрапляє до організму іншої тварини парентерально. Ефективність такого способу введення отрути найбільша. Ніша група активно-отруйних тварин позбавлені пристрою для введення отрути і тому мають назву неозброєних активно-отруйних тварин. Наприклад, отруйні шкірні залози амфібій, анальні залози комах. Токсичний ефект таких отрут виникає при контакті з покривами тіла тварини.

У пасивно-отруйних тварин токсичні метаболіти накопичуються у органах та тканинах, що перешкоджає їх поїданню іншими тваринами. Для попередження про токсичність часто такі тварини мають яскраве забарвлення (апосематичне забарвлення).

До вторинно-отруйних відносять тварин, які здатні акумулювати екзогенні токсини і тому проявляють свою отруйність лише при вживанні у їжу. Наприклад молюски або риби, що за певних умов здатні накопичувати у своєму тілі токсини синьозелених водоростей, комахи, що живляться отруйними рослинами тощо.

Спосіб введення отрути залежить від її хімічної будови. Так, білкові токсини (отрути змій, комах та павукоподібних) вводяться то тіла жертв парентерально, бо при їх надходженні через шлунково-кишковий тракт вони швидко руйнуються травними ферментами. Навпаки, токсини небілкової природи (алкалоїди амфібій, токсини деяких риб та молюсків) ефективні при аліментарному надходженні.

Отруйні членистоногі. На території України мешкає багато отруйних членистоногих. З активно-отруйних озброєних членистоногих слід назвати кримського скорпіона (Euscorpius tauricus), тарантула (Lycosa singoriensis) та павука-хрестовика (Araneus diadematus), медоносну бджолу (Apis melifera), джмелів (рід Bombus) та ос (рід Vespa). Для всіх цих тварин характерний жалючій отруйний апарат, за допомогою якого вони здатні вводити до тіла жертви відповідний токсин. Більшість отрут є білкової природи і характеризуються гемолітичною або нейротоксичною дією. Крім того до цієї групи можна віднести комах, що вводять отруту до тіла жертви за допомогою ротового апарату: двокрилі – гедзі (Tabanidae), ктирі (Asilidae) та мошки (Simuliidae), клопи – клопи-хижаки (Reduviidae). У даному випадку важко розрізнити у секреті справжні отрути та травні ферменти.

До активно-отруйних неозброєних членистоногих відносяться деякі жуки (родин Meloidae, Staphylinidae, Chrysomelidae) та лускокрилі (гусінь златогузки Euproctis chrysorrhoea та медведиць Arctiidae). Всі вищезазначені жуки мають отруйну гемолімфу, яка виділяється у вигляді жовтих крапель на кінцівках та по боках тіла. За механізмом дії токсини гемолімфи жуків поділяються на подразнюючі, що викликають дерматити та нейротоксини, які призводять до порушення передачі нервових імпульсів по синапсах. Гусінь деяких лускокрилих на поверхні сегментів має тонкі волоски, в основі яких розміщуються отрутосекретуючі клітини. При торканні гусені у шкіру людини проникають волоски, які викликають подразнення, що призводять до дерматитів. Також небезпеку представляє надходження цих волосків із їжею до травного тракту або їх вдихання.

Отруйні хребетні. Найбільш відомими активно-отруйними хребетними є риби (акула катран – Squalus acanthias, скати-хвостоколи – родина Dasyatidae, морський дракончик – Trachinus draco тощо) та змії (звичайна гадюка – Vipera berus та степова гадюка – V. ursini). Отрути цих хребетних тварин представляють суміш токсичних поліпептидів та ферментів із переважною місцевою подразнюючою та загальною нейротоксичною дією. Під час введення отрути виникає місцевих алгогенний (больовий) ефект завдяки наявності у її складі серотоніну та гістаміну. За рахунок дії протеолітичних ферментів розвивається місцевий набряк тканин. Загальна дія цих отрут проявляється у порушенні передачі збуджень у нервово-м’язових синапсах, що призводить до паралічу скелетної та дихальної мускулатури, або викликає численні гемораргічні набряки та коагулопатії (порушення згортання крові).

Перша допомога при укусах отруйних змій полягає у тому, що потерпілого треба покласти у горизонтальному положенні, щоб голова була опущена нижче рівня тіла для зниженні важкості можливих порушень мозкового кровообігу. Потім негайно необхідно приступити до відсмоктування отрути з ранки з одночасним масуванням області укусу. Інтенсивне висмоктування у перші хвилини дає можливість видалити до 40% отрути. Причому рідину, яку вдалося відсмоктати необхідно спльовувати, що не відбулося надходження отрути через можливі ранки у роті. У подальшому необхідно забезпечити повну нерухомість ураженої частини тіла, щоб зменшити інтенсивність дренування отрути лімфатичною системою та негайно доставити постраждалого до найближчого медичного закладу.

Неозброєними активно-отруйними тваринами є амфібії, шкірні альвеолярні залози яких секретують широкий спектр отрут, у складі яких на перше місце виходять токсичні стероїдні алкалоїди, що не руйнуються травними ферментами. Всі отрути амфібій характеризуються вираженою нейротоксичною, серцево-судинною та антибактеріальною дією.

Пасивно-отруйні хребетні тварини переважно представлені рибами (деякі з родини коропових Cyprinidae). Встановлено, що основним токсином, який у певні періоди нагромаджується у статевих продуктах та печінці деяких коропових риб є небілкова отрута ципринидин.