- •II. Основы токсикологии
- •1. Основные понятия о природе жизненных процессов
- •2. Формы и уровни жизни
- •3.Обмен веществ
- •4. Структурный обмен
- •5. Энергетический обмен
- •6. Регуляция обмена веществ
- •7. Понятие о гомеостазе
- •8. Нормы и типы реакций человека на действие факторов среды
- •9. Классификация ядов
- •10. Специфическое и неспецифическое действие ядов
- •11. Зависимость токсических эффектов от химического состава и строения вещества
- •12. Понятие о рецепторе
- •13. Классификация отравлений
- •14. Особенности повторного воздействия ядов на организм
- •15. Одновременное действие на организм комплекса неблагоприятных факторов
- •16. Предмет и задачи токсикокинетики
- •17. Основные пути проникновения ксенобиотиков в организм
- •Области локализации пыли в дыхательной системе
- •18. Механизмы действия ксенобиотиков в организме
- •19. Биохимические основы токсического действия ксенобиотиков
- •Изменение активности фермента вызывают соединения, проявляющие высокую реакционную способность по отношению к функциональным группировкам ферментов. К числу таких функциональных группировок относятся:
- •20. Системы и механизмы защиты организма от ксенобиотиков
- •21. Системы защиты от чужеродных белков
- •22. Количественная оценка токсического воздействия ксенобиотиков на организм
- •23. (Продолжение 22) Параметры токсикометрии
- •24. (Продолжение 23) Характеристики токсичности вещества
- •25. (Продолжение 23) Порог вредного действия
- •26. (Продолжение 23) Характеристики опасности развития отравления
- •Классификация опасности веществ
- •Классификация веществ, обладающих раздражающими свойствами, по величине Lim ir для человека
- •27. Санитарно-гигиенические нормативы допустимого поступления ксенобиотиков в организм
- •28. Предельно допустимые концентрации
19. Биохимические основы токсического действия ксенобиотиков
Механизмы токсического повреждения биохимических структур ядами могут быть ферментативной и неферментативной природы.
Биохимические основы токсического действия ферментативной природы
Наиболее распространенные механизмы повреждения биохимических структур ядами основаны на воздействии последних на ферментные системы организма. Этот процесс может осуществляться по двум направлениям. По механизмам первого направления токсичные вещества модифицируют активность ферментов путем прямого взаимодействия с ними. По механизмам второго направления токсичные вещества нарушают ферментативную активность путем косвенного воздействия на ферментные системы.
Механизмы токсического действия первого направления могут быть объединены в четыре группы:
подавление активности ферментов путем действия на них антихолин-эстеразных соединений;
блокирование токсичными веществами атомов металлов, входящих в состав ферментов;
взаимодействие ядов с реакционно-способными функциональными группами, блокада или разрушение которых приводит к утрате или снижению активности фермента;
воздействие по типу летального синтеза.
К группе антихолинэстеразных соединений относятся вещества, способные угнетать активность ацетилхолинэстеразы. К ним относятся многочисленные фосфорорганические соединения (алкилпирофосфаты, алкилтиофосфаты, хлоралкиловые эфиры фосфорной кислоты, эфиры тиофосфорной кислоты и др.), производные сульфоновой кислоты (C6H5CH2SO2F и др.), карбаматы (эзерин и др.) и четвертичные аммониевые основания.
При катализе отрицательно заряженный анионный участок каталитического центра фермента взаимодействует с аммонийной группировкой ацетилхолина, а затем в находящемся рядом так называемом эстеразном участке происходит расщепление сложноэфирной связи.
Фосфорорганические соединения, производные сульфоновой кислоты, карбаматы блокируют эстеразную, а четвертичные аммониевые основания – анионную часть каталитического центра. Являясь структурным аналогом субстрата, токсичное вещество выступает в роли квазисубстрата или псевдосубстрата и легко вступает во взаимодействие с нуклеофильной группировкой активного центра фермента. При воздействии на ацетилхолинэстеразу антихолинэстеразных соединений образуется устойчивый фермент – ингибиторный комплекс. Прочность связи такого комплекса значительно выше ферментсубстратного комплекса. Связь фермента с ядом разрушается медленно, и фермент перестает функционировать.
Ацетилхолинэтераза присутствует в центральной нервной системе (преимущественно в области постсинаптических мембран), в эритроцитах. При инактивации ацетилхолинэстеразы и изъятии ее из цепи биохимических реакций происходит чрезмерное накопление в нервной клетке физиологического ацетилхолина, что приводит к блокированию передачи нервных импульсов и к различным проявлениям токсического действия ядов.
Блокирование токсичными веществами атомов металлов, входящих в состав ферментов, вызывают цианиды (неорганические соединения, содержащие CN-группу), нитрилы (органические соединения, содержащие одну или несколько цианогрупп -CºN), монооксид углерода СО, сероводород H2S и др. Наиболее тяжелые формы проявления токсического действия они вызывают при воздействии на дыхательные ферменты, обеспечивающие нормальное протекание окислительных реакций, которые являются основным источником образования и аккумулирования энергии в клетке (сопряженных с фосфорилированием), и окислительных реакций, которые протекают в мембране эндоплазматического ретикулума (несопряженные с фосфорилированием и не сопровождающиеся аккумулированием энергии в микроэргах). Монооксид углерода и ионы CN– и HS– соединяются с атомами железа в цитохромах, представляющих собой гемсодержащие ферменты, катализирующие внутриклеточные реакции окисления (тканевое дыхание).