2.1. Биологические ксенобиотики

Эпидемиологическая безопасность пищевых продуктов как животного, так и растительного происхождения определяется, прежде всего, по микро­биологическим показателям.

Загрязнение продуктов питания микроорганизмами происходит в про­цессе их переработки и транспортировки. Источниками микроорганизмов могут быть оборудование, обслуживающий персонал, воздух, вода и вспомо­гательные материалы. Некоторые виды микроорганизмов вызывают ухудше­ние качества и снижают стойкость продуктов при хранении. Однако наибо­лее существенна другая опасность - нанесение ущерба здоровью человека.

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) разработала следующий перечень пищевых продуктов по степени загрязнения микроорганизмами и часто­те случаев пищевых отравлений.

Категория 1 - пищевые продукты или их компоненты, которые наиболее часто служат прямым источником пищевых отравлений.

Категория 2 - пищевые продукты или их компоненты, являющиеся источни­ком пищевых отравлений человека при нарушении технологии производства, ра­нения и транспортировки.

Категория 3 - пищевые продукты или их компоненты, которые могут быть причиной пищевых отравлений при несоблюдении санитарных требований при переработке.

Категория 4 - пищевые продукты или их компоненты, в редких случаях яв­ляющиеся причиной пищевых отравлений.

Категория 5 - пищевые продукты или их компоненты, подвергающиеся тер­мической обработке, обеспечивающей их безопасность.

Категория 6 - пищевые добавки, загрязняющие основной продукт.

С учетом приведенной классификации обязателен микробиологический кон­троль продовольственного сырья и пищевых продуктов.

Воздействие токсичных соединений на организм проявляется различно. Кроме того, оказывается, что количественно характеризовать токсичность веществ достаточно сложно, поскольку судят о ней по результатам воздействия вещества на живой организм, для которого характерна индивидуальная реакция, индивидуальная вариабельность, поскольку в группе испытуемых животных всегда присутствуют более или менее восприимчивые к действию изучаемого токсина индивидуумы.

Существуют две основные характеристики токсичности – ЛД₅₀ и ЛД₁₀₀. ЛД – аббревиатура летальной дозы, т.е. дозы, вызывающей при однократном введении гибель 50 или 100% экспериментальных животных. Дозу обычно определяют в размерности концентрации. Токсичными считают те вещества, для которых ЛД мала.

Величина t_0,5 характеризует время полувыведения токсина и продуктов его превращения из организма. Для разных токсинов оно может составлять от нескольких часов до нескольких десятков лет.

Кроме ЛД, времени выведении токсина в токсикологических экспериментах принято еще указывать и время 100 или 50% гибели объектов. Но для этого такие эксперименты должны проводится в течение многих месяцев и лет, а при существующем непродолжительном контроле можно отнести к малотоксичным веществам – высокотоксичные, но проявляющие свое негативное, губительное действие лишь через длительное время.

Кроме того, необходимо учитывать еще ряд факторов. Это индивидуальность различных экспериментальных животных, и различное распределение токсинов в органах и тканях, и биотрансформация токсинов, которая затрудняет их определение в организме.

При хронической интоксикации решающее значение приобретает способность вещества проявлять кумулятивные свойства, т.е. накапливаться в организме и передаваться по пищевым цепям. Необходимо также учитывать комбинированное действие нескольких чужеродных веществ при одновременном или последовательном поступлении в организм и их взаимодействие с макро- и микронутриентами пищевых продуктов (т.к. человек может получать в течение всей жизни вместе с пищей целый комплекс чужеродных веществ либо в виде загрязнителей, либо в виде добавок к пищевым продуктам).

Комбинированный эффект является результатом физических или химических взаимодействий, индукции или ингибирования ферментных систем. Действие одного вещества может быть усилено или ослаблено под влиянием других веществ (антагонизм – эффект воздействия двух или нескольких веществ, при котором одно вещество ослабляет действие другого вещества, например, действие ртути и селена в организме животных и человека; синергизм – эффект воздействия, превышающий сумму эффектов воздействия каждого фактора, например, комбинированное воздействие хлорсодержащих соединений, фосфорорганических пестицидов, комбинированное воздействие ксенобиотиков и некоторых медикаментов).

Токсическое воздействие. Под острой токсичностью подразумевают вредное действие какого-либо вещества, введенного в определенной дозе однократно или дробно за несколько часов, наступающее в течение 24 часов или за более короткий срок. Для измерения острой токсичности определяются два параметра: верхний параметр токсичности определяет смертельную дозу для подопытных животных, нижний – минимальную действующую дозу. Чем меньше разность между указанными параметрами, тем опаснее вещество и тем меньше должна быть его наивысшая допустимая доза.

Для проявления хронической интоксикации важное значение имеет способность вещества накапливаться (кумуляция вещества) и суммировать свое действие (кумуляция действия). Кумулятивные свойства характерны для многих веществ и зависят от физических и химических факторов.

К этим факторам относятся слабая растворимость в воде, хорошая растворимость в жирах, что препятствует быстрому выведению токсинов из организма. К таким соединениям относятся все хлорорганические соединения, органические соединения цинка и ртути.

Для кумуляции решающее значение имеет химическое сродство соединений. К таким веществам относятся фториды, которые способны накапливаться в костях и вызывать флюороз. Типичными кумулятивными веществами являются соединения мышьяка.

При оценке хронического токсического воздействия необходимым является суммирование эффектов. Сущность его заключается в том, что попавшее в организм вещество разлагается или выводится, однако вызванная им реакция организма, являющаяся причиной вредного эффекта, остается и вызывает в некоторых тканях необратимые изменения, поскольку причина исчезает, но действие не прекращается. Последующий индуцируемый эффект суммируется с предыдущим.

Аллергенное действие. Многие вещества, находящиеся в продуктах питания вызывают аллергию. Аллергическим заболеваниям подвержены главным образом сверхчувствительные люди. Часто аллергическим действием обладают антибиотики.

В связи с хроническим воздействием посторонних веществ на организм человека и возникающей опасностью отдаленных последствий, важнейшее значение приобретают канцерогенное, мутагенное и тератогенное действия ксенобиотиков.

Канцерогенное действие. В связи с хроническим действием посторонних веществ, все большее значение приобретает проблема возникновения раковых заболеваний, поэтому безопасность продуктов питания в плане возникновения опухолей в результате воздействия различных химических веществ приобретает особое значение. Согласно международным данным, раковые заболевания пищеварительного тракта вызываются преимущественно химическими веществами, попадающими в организм вместе с продуктами питания и водой.

Мутагенное действие. Мутагенным действием называют индукцию качественных и количественных изменений в генетическом аппарате организма.

Различают два основных типа генетических изменений – хромосомные аберрации и генные мутации. Оба типа мутаций могут проявиться как в соматических, так и в зародышевых клетках.

Мутация в соматических клетках может проявиться в появлении новых отклонившихся от нормы незлокачественных клеток. Если эти клетки функционально менее продуктивны или угрожают целостности органа, то следует учитывать возможность превращения нормальных клеток в злокачественные. В таких случаях отмечается непосредственная связь с канцерогенезом.

Если в организме родителя не возникает летальных мутаций, то генетический эффект может проявиться в последующих поколениях. Такой эффект чаще может наблюдаться там, где большие группы населения находятся в контакте с широко распространенными мутагенными химическими веществами.

Терратогенное действие. Под терратогенным действием подразумевают аномалии в развитии плода, вызванные структурными, функциональными и биохимическими изменениями в организме матери и плода. Частота терратогенных поражений определенных тканей и органов эмбриона зависит от генотипа. Решающим фактором в реализации терратогенного эффекта в ткани или органе является стадия эмбрионального развития.

На основе токсикологических критериев (с точки зрения гигиены питания) международными организациями ООН – ВОЗ, ФАО и другими, а также органами здравоохранения отдельных государств приняты следующие базисные (основные) показатели: ПДК, ДСД и ДСП.

Предельно-допустимая концентрация (ПДК). Предельно-допустимая концентрация – предельно-допустимые количества чужеродных веществ в атмосфере, воде, продуктах питания с точки зрения безопасности их для здоровья человека. ПДК в продуктах питания – установленное законом предельно-допустимое с точки зрения здоровья человека количество вредного (чужеродного вещества). ПДК – это такие концентрации, которые при ежедневном воздействии не могут вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований, в жизни настоящего и последующих поколений.

ДСД (допустимая суточная доза) – ежедневное поступление вещества, которое не оказывает влияния на здоровье человека в течение всей жизни.

ДСП (допустимое суточное потребление) – величина, рассчитываемая как произведение ДСД на среднюю величину массы тела (60 кг).

Однако, как правило, применение критерия ПДК не обеспечивает необходимую степень безопасности живых организмов.

Недостатки концепции ПДК:

4. ПДК отражает токсичность только для конкретного типа организма и поэтому не является универсальным критерием безопасности вещества (различие в метаболических превращениях веществ-загрязнителей у разных организмов).

5. Реально в продуктах питания может присутствовать сложная смесь исходных веществ и веществ вторичного происхождения, возникающих как продукты исходных реакций. Это приводит к обесцениванию ПДК применительно к одному индивидуальному веществу: очевидно, что содержание каждого из компонентов такой смеси в концентрациях, ниже ПДК не гарантирует ее безопасности.

6. Дороговизна установления одной нормы ПДК. Согласно американским данным, стоимость составляет около миллиона долларов. Российские авторы назвали меньшие оценочные суммы, хотя тоже довольно значительные – от 43 до 200 тыс. руб.

К пищевым инфекциям относятся заболевания, при которых пищевой про­дукт является лишь передатчиком патогенных микроорганизмов; в продукте они обычно не размножаются, но могут долго сохраняться. Пищевые инфекции вы­зывают вирусы, энтеропатогенные кишечные палочки, энтерококки, патогенные галофилы и т.д. К пищевым инфекциям относятся: дизентерия, вызываемая бактериями рода шигелла (Shigella); брюшной тиф и паратиф, вызываемые бактериями рода сальмонелла (Salmonella typhi и Salmonella paratyphi A,B,C); бруцеллез, возбудитель - бактерии рода бруцелла (Brucella). На территории России циркулируют туберкулез, возбудитель - микобактерии туберкулеза (Mycobacterium tuberculosis), и сибирская язва, возбудитель - бактерии се­мейства бацилл (Bacillaceae anthracis). Возбудители данных заболеваний яв­ляются патогенными микроорганизмами.

Дизентерия, брюшной тиф и паратиф относятся к кишечным инфекциям, возбудители которых входят в состав семейства Enterobacteria ceae, которое также включает условно-патогенные бактерии рода Escherichia (основной представитель - кишечная палочка E.coli). Общие свойства представителей данного семейства: локализация бактерий в кишечнике человека и животных, выделение во внешнюю среду с фекалиями. Морфологические свойства: па­лочки длинной 0,5...2 мкм, грамотрицательные, некоторые виды имеют кап­сулы, не образуют спор, подвижны. Все бактерии этого семейства - факуль­тативные анаэробы. Биохимические свойства различны. Наибольшей биохи­мической активностью обладают наименее патогенные виды семейства, т. е. кишечные палочки. Все представители семейства отличаются сахаролитическими свойствами. Возбудители кишечных инфекций содержат в основном эндотоксины, которые по своей химической природе и структуре отличаются строгой специфичностью, но по физиологическому действию эндотоксины одинаковы: вызывают повышение температуры, изменение сахара в крови (гипергликемию), оказывают энтеротропное и нейротропное действие. Во время течения инфекции наблюдается поражение тонкого или толстого ки­шечника, сопровождающееся лихорадкой, общей слабостью, бредовым со­стоянием, повышенной температурой. Многие после выздоровления продол­жают выделять возбудителей в окружающую среду. Однако бактерии во внешней среде длительно не сохраняются. Они довольно чувствительны к препаратам хлора, который используется как дезинфицирующее средство. Общим для всех кишечных инфекций является отсутствие эффективныхсредств специфической профилактики, сложность организации необходимо­го комплекса противоэпидемических мероприятий.

Пищевые отравления (пищевые интоксикации) - это заболевания раз­личной природы, возникающие при употреблении пищи, содержащей болез­нетворные микроорганизмы развивающиеся в продуктах. Пищевые интокси­кации (токсикозы) могут возникать и при отсутствии в пище клеток микробов, но при наличии микробных токсинов. Токсикозы по своей природе бывают бактериальные и грибные. Примерами пищевой интоксикации являются стафи­лококковое отравление, ботулизм и септическая ангина.

В отличие от кишечных инфекций, пищевые отравления не передаются от больного человека к здоровому. Эти заболевания могут возникать в виде массовых вспышек, охватывая значительное число людей, а также групповых и отдельных случаев. Для пищевых отравлений характерны внезапное нача­ло, короткое течение. Возникновение отравлений нередко связано с потреб­лением какого-то одного пищевого продукта, содержащего вредное начало. Клинические проявления отравлений чаще носят характер расстройств желу­дочно-кишечного тракта. Однако в ряде случаев эти симптомы отсутствуют (при ботулизме и др.). Наиболее чувствительны к пищевым отравлениям де­ти, лица пожилого возраста и больные желудочно-кишечными заболевания­ми. У них отравление нередко протекает в более тяжелой форме.

Заражение пищевых продуктов микроорганизмами и их токсинами про­исходит различными путями. Так, продукты могут заражаться вследствие са­нитарных и технологических нарушений производства, транспортировки, хранения и реализации продуктов. Продукты животного происхождения (мя­со, яйца, рыба) могут быть поражены еще при жизни животного (в случаях инфекционных заболеваний или бактерионосительства у животных). Однако при употреблении зараженных микробами пищевых продуктов не всегда возникают пищевые отравления. Продукт становится причиной заболевания только при массовом размножении в нем микроорганизмов или значитель­ном накоплении токсинов. Этим объясняется наибольшее количество пище­вых отравлений в теплый период года, когда создаются оптимальные условия для развития микроорганизмов.

Способность микроорганизмов (вирусов, хламидий, микоплазм, риккет-сий, грибков) вызывать заболевания людей, животных, растений обусловлена их патогенностью. Патогенность - потенциальная способность микроорганизмов при соответствующих условиях оказывать болезнетворное воздейст­вие на макроорганизмы, вызывая патологические изменения в органах и тка­нях с нарушением их физиологических функций.

По степени патогенности микроорганизмы подразделяют на 3 группы: сапрофиты, условно-патогенные и патогенные. Однако подобное разделение относительно, т. к. не учитывает особенностей макроорганизма и условий окружающей среды. Так, например, некоторые сапрофиты — легионеллы, сарцины, лактобактерии при определенных условиях (иммунодефицит, на­рушение барьерных защитных механизмов) могут вызывать инфекцию. С другой стороны, даже высокопатогенные микроорганизмы (возбудитель чу­мы, брюшного тифа и др.), попадая в иммунный организм, не вызывают ин­фекций. Большая группа микроорганизмов относится к условно-патогенным. Как правило, это микроорганизмы, обитающие на наружных покровах (коже, слизистых оболочках) и способные вызывать инфекции лишь при снижении резистентности макроорганизма (в результате переутомления организма, его перегревания, охлаждения, интоксикации). К патогенным относятся микро­организмы, которые, как правило, вызывают инфекционный процесс. Есть микроорганизмы, патогенные только для человека (менингококк), для чело­века и животных (сальмонеллы, иерсинии, хламидии и др.), или только для животных.

Патогенные свойства микроорганизмов в значительной степени обу­словлены различными токсическими субстанциями, образуемыми микроор­ганизмами, прежде всего экзо- и эндотоксинами.

Экзотоксины легко переходят из микробной клетки в окружающую среду. Они поражают определенные органы и ткани, с характерными внеш­ними признаками, то есть обладают специфичностью действия.

Экзотоксины, образующиеся и выделяющиеся микробами в процессе жизнедеятельности, обычно имеют белковую природу и обладают специфич­ностью действия, в значительной степени определяющей физиологию и мор­фологию инфекционного процесса, а при развитии инфекционной болезни -ее клиническую картину. Они очень ядовиты. Например, 0,005 мл жидкого столбнячного токсина или 0,0000001 мл ботулинического токсина убивает морскую свинку. От момента введения экзотоксина в организм животного до начала заболевания проходит период, который колеблется от нескольких ча­сов до нескольких суток. Экзотоксины малоустойчивы к действию света, ки­слорода и температуры (разрушаются при 60...80 °С в течение 10...60 мин). Под действием некоторых химических веществ они теряют свою токсич­ность. Способностью к образованию экзотоксинов обладают возбудители бо­тулизма, столбняка, дифтерии, холерный вибрион, некоторые шигеллы и др. В настоящее время известно более 50 видов экзотоксинов.

Эндотоксины не выделяются из микробной клетки во время ее жизне­деятельности; они высвобождаются только после ее гибели. Эндотоксины не обладают строгой специфичностью действия и в организме вызывают общие при­знаки отравления.

Выделение эндотоксинов, которые представляют собой липополисаха-риды клеточной мембраны, свойственно грамотрицательным микроорганиз­мам (сальмонеллы, шигеллы, менингококк, возбудители брюшного тифа, па-ратифов и др.). Они освобождаются при разрушении микробной клетки, про­являют свое токсическое действие, взаимодействуя со специфическими ре­цепторами клеточной мембраны клеток макроорганизма, и оказывают разно­стороннее и малоспецифическое воздействие на макроорганизм. Эндотокси­ны менее токсичны, поражают организм в больших дозах; скрытый период у них обычно исчисляется часами. Они термоустойчивы: некоторые эндоток­сины выдерживают кипячение при 120 °С в течение 30 мин, под влиянием формалина и температуры частично обезвреживаются.

Гигиенические нормативы включают контроль за 4 группами микроор­ганизмов.