Лекция 5. Понятие о ксенобиотиках и их роли в экологии человека

Целесообразность организма – появление ксенобиотиков – экологическая токсикология – свободные радикалы

Человеческий организм имеет сложные системы обмена веществ и детоксикации опасных для него соединений. Эти системы прошли длительную эволюцию под воздействием природных токсических компонентов пищи, воды, воздуха и различных биологических ядов. В XX в. (особенно в последние десятилетия) человеческий ор­ганизм стал подвергаться воздействию разнообразных синтезиро­ванных, т.е. ранее не встречавшихся веществ. Поскольку эти веще­ства чужды организму, их стали называть "ксенобиотиками" (от греч. xenos – чужой, чужеродный). Поступление их в окружаю­щую человека среду с каждым годом возрастает. К их числу отно­сятся отходы производства (алифатические углеводороды, высоко­молекулярные соединения и др.), боевые отравляющие вещества, пестициды, нитриты, нитраты, нитрозоамины, алкоголи, дубиль­ные вещества, многие лекарственные препараты, косметические средства и др.

Современные экологические условия характеризуются также на­коплением в воде, воздухе, почве и живых организмах (средах жизни) присущих организму веществ, но в концентрациях, намного превышающих привычные для организма (например, тяжелых металов). К группе ксенобиотиков их не относят, однако значитель­ные концентрации их в организме также оказывают токсический эффект. При этом если раньше контакт с такими веществами был характерен для ограниченного контингента людей, связанных с оп­ределенным видом производственной деятельности, то теперь все большие массы населения контактируют с ними (даже дети) за счет их переноса. Кроме того, токсическое действие веществ не только проявляется в острых отравлениях ими, но и может снижать имму­нологическую реактивность организма, становиться причиной по­вышенной заболеваемости людей, разнообразных аллергических состояний, иметь неблагоприят­ные отдаленные последствия в виде генетических, тератогенных, канцерогенных эффектов. Это привело к выделению специальной отрасли знания, именуемой экологической токсикологией, которая в отличие от традиционной медицинской токсикологии подходит к проблеме с более широких общебиологических позиций:

• определяет потенциальную опасность контакта живых орга­низмов с вредными химическими веществами;

• устанавливает, как окружающая среда изменяет токсические вещества, и в каких видах они доходят до биологического объекта;

• выявляет специфику влияния окружающей среды на реакцию самого организма при его встрече с токсическим веществом;

• изучает характер влияния токсических веществ на среду, ок­ружающую организм;

• рассматривает подвергаемый воздействию вещества человеческий организм не изолированно, а как компонент экологической системы, т.е. влияние вещества на биоценоз в целом (нарушение механизмов регуляции, систем информации и связи, трофических цепей), что в конечном итоге позволяет более полно­ценно оценить опасность тех или иных химических загрязнителей для здоровья человека (И.И. Барышников и др., 1991).

Одним из важных адаптационных механизмов является также активация антирадикальной и антиперекисной защиты организма.

В процессе биотрансформации ксенобиотиков образуются супероксидные анионы, перекись водорода, органические перекиси и т.д., которые обусловливают побочное действие ксенобиотиков (от нарушения проницаемости мембран до гибели клеток). Устранение этих эффектов производится системой антиоксидантов. Ведущую роль в ней играет фермент супероксиддисмутаза, превращающая супероксидные анионы в перекись водорода и триплетный кислород и, та­ким образом, в 10 раз снижающая их токсичность. Токсические эф­фекты образовавшейся перекиси водорода предупреждаются фер­ментными системами каталазы и глютатионпероксидазы, разлага­ющими ее или использующими для окисления глютатиона и других эндогенных субстратов. Имеются и неферментативные антиоксидантные системы. Это липидорастворимые соединения: витамины А, Е, С, Р, аминокислоты (цистеин, метионин, аргинин, гистидин), мочевина, холин, восстановленный глютатион.

Таким образом, детоксикация ксенобиотиков как адаптацион­ный механизм обеспечивается 4 основными взаимосвязанными звеньями:

– микросомальными монооксигеназами;

– конъюгирующими соединениями и ферментами реакций конъ­югации;

– макроэргическими соединениями (донаторами энергии для синтеза ферментов и конъюгатов);

– ферментными и неферментными механизмами антирадикальной и антиперекисной защиты.

Реакции детоксикации ксенобиотиков являются типичными компенсаторно-приспособительными реакциями, обеспечивающими поддержание гомеостаза на молекулярном уровне.