27. Выделение ксенобиотиков из организма

Освобождение организма от ксенобиотиков и их метаболитов происходит разными путями, главные из которых – почки и кишечник. Элиминация (выделение) летучих соединений, нередко присутствующих в производственной среде, атмосферном воздухе или жилых помещениях, в значительной степени осуществляется с выдыхаемым воздухом. Как правило, с выдыхаемым воздухом выделяются неизменные вещества сами по себе или вместе со своими ближайшими летучими метаболитами. Очень редко в процессе метаболизма из нелетучих соединений образуются летучие.

Растворимые в воде соединения выделяются главным образом через почки, то есть с мочой. Меньшую роль играет выделение через желудочно-кишечный тракт; большое практическое значение этот путь выделения имеет для солей тяжелых металлов. Некоторое количество отдельных ксенобиотиков может выделяться с потом, слюной и молоком.

Достаточно часто токсические вещества и их метаболиты выделяются сразу несколькими путями, причем преимущественное значение имеет какой-либо один из них. Примером может быть этиловый спирт. Большая часть спирта подвергается в организме превращениям. Остальная часть, примерно 10% от общего количества, выделяется в неизменном виде главным образом с выдыхаемым воздухом, затем с мочой и в небольшом количестве с калом, слюной и молоком.

Если биологический объект, из которого выделяется ксенобиотик, можно моделировать одночастевой системой, то процесс выделения описывается простой экспонентой, которая имеет вид: C = λC_te^-xt,

где C_t – концентрация ксенобиотика в организме в момент времени t; x – постоянная выделения, показывающая, какая часть от имеющегося в биологической системе количества вещества выделяется за каждую единицу времени; t – текущее время выделения.

Следует сказать, что накопления и выделения ксенобиотиков довольно стабильны, то есть являются величинами статическими, а их определение должно проводиться с учетом возможного влияния биологических процессов, происходящих в организме.

28. Основные токсикокинетические зависимости

Периодическое поступление ксенобиотиков. Рассмотрим процесс накопления ксенобиотика в организме на примере вдыхания газообразного вещества на производстве в условиях пятидневной рабочей недели.

Для возможности математического описания процесса примем постоянство основных условий: концентрации вдыхаемого вещества в воздухе рабочего помещения, времени ежедневного пребывания работника в этом помещении t, сменяемого постоянным периодом отдыха и сна τ, при этом в конце недели период отдыха составляет два дня Т. Примем также, что очищение организма от вещества происходит достаточно медленно (альтернатива – время свободного выделения вещества мало по сравнению со временем накопления). Графическая модель процесса представлена на рис.

Если представить, что накопление ксенобиотика в организме и его выделение следуют кинетике первого порядка, то есть организм является одночастевой системой, накопление ксенобиотика в организме (его отдельных тканях) описывается уже известным уравнением C_t = λC₀(1 – e^-kt), а выделение – простой экспонентой C = λC_t(e^-xt). Содержание ксенобиотика в организме после любого n-го рабочего дня первой недели описывается уравнением:

.

К началу следующего рабочего дня первой недели содержание ксенобиотиков составит: .

Накопление ксенобиотиков, претерпевающих биотрансформацию. В этом случае картина накопления ксенобиотика усложняется по сравнению с накоплением вещества инертного, не подверженного метаболизму:

Модель процесса такова: среда содержит ксенобиотик в постоянной концентрации С₀; биологическая система, в которую он проникает в соответствии с кинетикой первого порядка, может быть интерпретирована одночастевой моделью; метаболизм ксенобиотика в биологической системе зависит от ее особенностей и природы ксенобиотика. Математическая модель выглядит так:

где С – концентрация ксенобиотика в биологической системе в момент времени t; k – постоянная накопления вещества; λ – коэффициент распределения ксенобиотиков между средой и биологической системой; k_m – постоянная его метаболизма.

Возможны три частных случая.

1) k > k_m, тогда

2) k = k_m, то

3) k < k_m, тогда .