Пути поступления ксенобиотиков в организм человека

Известно, что человеческий организм проявляет избирательность при поглощении веществ и выделении продуктов метаболизма. Некоторые эффекты антропогенного влияния, накапливаясь, до определенного времени не проявляют своего действия. В настоящее время при взаимодействии организма человека с окружающей средой наблюдаются следующие явления:

- загрязнение биосферы приобрело глобальный характер, изменился геохимический фон, нарушилось равновесие в биосфере;

- рост числа ксенобиотиков происходит лавинообразно, что привело к превышению адаптационных возможностей человека, срыву адаптации, снижению иммунологической защиты, то есть сам механизм избирательности оказался нарушенным;

- многие ксенобиотики обладают реакционной способностью, могут изменять свойства клеточных мембран, образовывать связи с их рецепторами;

- ксенобиотики могут выступать в качестве антиметаболитов, то есть конкурировать с естественными лигандами за связь с рецепторами;

- для ксенобиотиков характерна высокая растворимость в жирах и липидах;

- многие ксенобиотики легко вступают в прочные связи с макромолекулами клетки, нарушая ключевые метаболические реакции (экспрессию генов, биосинтез белка, энергетические процессы и др.).

По мнению В.Н. Немых и А.Н. Пашкова (1997), поступление ксенобиотиков в организм обусловлено, с одной стороны, их собственными свойствами (способностью образовывать прочные связи с мембраной, характером этих связей, обусловливающих длительность удерживания на белково-липидном комплексе, способностью конкурировать с обычными метаболитами), с другой – свойствами самого организма. При этом определяющими свойствами организма являются:

- состояние иммунной системы (расстройство звеньев формирования этой системы, качественный и количественный дефицит, нарушение созревания иммунологически компетентных клеток и др.);

- половые различия;

- возраст;

- генетически обусловленная активность ферментов;

- наличие соматических заболеваний и др.

По мнению В.Н. Немых и А.Н. Пашкова (1997) существует три пути поступления ксенобиотиков в организм:

1. ИНГАЛЯЦИОННЫЙ:

- при дыхании:

что поступает: пыль, туманы, дымы, парообразные вещества;

барьер: липидная пленка, мукоидная пленка, слой протоплазмы альвеолярных клеток, базальные мембраны эпителия, базальные мембраны капилляров;

что влияет на проникновение: размер частиц (более крупные оседают в носовых ходах, немного крупнее – проникают в верхние дыхательные пути, еще крупнее оседают в легких), плотность (чем меньше плотность, тем дальше проникновение), высокая растворимость в воде;

- в том числе через верхние дыхательные пути:

что поступает: ацетон, эфиры, бензол;

механизм проникновения: простая диффузия по градиенту концентрации.

2. АЛИМЕНТАРНЫЙ:

- с пищей и водой:

барьер: эпителий, мембрана эпителия, базальная мембрана капилляра;

что влияет на проникновение: валентность металла, концентрация вещества;

- в том числе в полости рта:

что поступает: водорастворимые соединения;

механизм проникновения: диффузия через слизистую в кровь;

что влияет на проникновение: характер растворимости (нерастворимые соли не всасываются, а переводятся в растворимые, при этом может изменяться валентность металла), изменение рН, ферменты, метаболиты, целостность слизистой (медь, ртуть повреждают слизистую и уменьшают всасывание), степень ионизации, сильные кислоты и основания всасываются медленно;

- в кишечнике:

что поступает: вещества, близкие по структуре к природным соединениям;

механизм проникновения: активный транспорт пиноцитов;

что влияет на проникновение: растворимость соединений (щелочные металлы всасываются легко и полностью), способность к образованию комплексов (щелочноземельные металлы образуют труднорастворимые комплексы с фосфатами, жирными кислотами, белками и гидроокиси).

3. ТРАНСКУТАННЫЙ (через кожу):

- при дыхании:

что поступает: вещества, растворимые в жирах и липидах (анилин, паратион, галогенозамещенные углеводороды);

барьер: эпидермис;

механизм проникновения: диффузия через эпидермис (липорастворимые вещества), волосяные фолликулы (водорастворимые вещества);

что влияет на проникновение: распределение в системе «масло – вода».

Итак, пути поступления ксенобиотиков в организм человека могут быть различными: через кожу, через пищеварительный тракт, через легкие. Самый простой путь – через дыхательные пути, так как поверхность мембран очень велика. Всасывание многих веществ происходит через слизистую оболочку полости рта путем простой диффузии и оттуда (минуя печеночный барьер) – в кровеносную систему. Многие ксенобиотики легко всасываются таким образом из желудка.

Тот же механизм (степень ионизации вещества и его растворимость в липидах) обусловливает всасывание через кишечный эпителий. После всасывания из желудочно-кишечного тракта, через кожу или легкие чужеродные соединений 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. Возможен здесь и активный транспорт (аминокислоты, сахара), которым могут переноситься соединения, похожие на естественные субстраты. Плацента состоит из активно метаболизирующей ткани, образует сложный барьер между кровообращением матери и плода. Проходя через него, сложные соединения могут еще и превращаться в различные метаболиты или накапливаться.

Транспорт ксенобиотиков внутри организма осуществляется разными путями: в неионизированном состоянии (неэлектролиты), в виде ионов (нещелочные электролиты), комплексов с аминокислотами и белками (нещелочные электролиты и органические соединения). Распределение ксенобиотиков в организме определяется их свойствами и особенностями тканей. Многие ксенобиотики жирорастворимы (особенно пестициды), поэтому могут накапливаться в жировых депо. Другие (соли тяжелых металлов, тетрациклиновые антибиотики) – остеотропны, поэтому накапливаются в костях. Чужеродные соединения могут также связываться с белками (и в таком состоянии не могут выводиться через мембраны) и нуклеиновыми кислотами (некоторые антибиотики, афлатоксины), приводя к мутациям. Многие ксенобиотики под действием обычных детоксицирующих ферментов превращаются, напротив, в метаболиты, более токсичные и даже обладающие канцерогенным действием.

Многие ксенобиотики могут вызывать иммунологическую сенсибилизацию организма и делать его более чувствительным к другим веществам.

Загрязнение окружающей среды существенно видоизменяет многие эффекты влияния природных факторов окружающей среды, непосредственно воздействует на различные показатели здоровья человека, выступая как фактор, стимулирующий возникновение специфической патологии населения.