Метаболизм токсических веществ

Физиологическое действие токсических веществ на функцио­нальные системы организма во многих случаях зависит от поведе­ния этих веществ в организме. Организм с помощью защитных систем, сформировавшихся в процессе его эволюции, освобожда­ется от токсического вещества в результате выведения его через выделительные системы, или же вещество подвергается детокси-кации, когда образуются нетоксичные метаболиты или конъюга-ты. Физиологическое действие химических веществ естественного или искусственного происхождения, по существу, определяется типом химических реакций, в которые вступает вещество, т. е. его метаболизмом. Меткаф (1966) характеризует основные типы хи­мических превращений пестицидов в живом организме. Эти типы превращений характерны и для других токсикантов.

Инактивация. Это тип метаболизма, при котором происходит очень быстрое выведение токсического начала из организма, прежде чем оно достигнет «мишени», т. е. физиологических сис­тем, в которых может проявиться его токсический эффект. Этот тип метаболизма свойствен водорастворимым соединениям, кото­рые могут очень быстро выводиться мочевыделительной систе­мой.

Гидролиз. В результате гидролиза происходит расщепление жи­ров, белков и углеводов до эфиров, кислот и спиртов. Возможно, за счет этих же ферментов, которые обеспечивают гидролиз био­логических субстанций, обеспечивается гидролиз токсических ве­ществ. Наиболее быстро метаболизируют по этому пути токсичес­кие вещества, являющиеся эфирами, например пестициды, про­изводные фосфорной и карбаминовой кислот.

Окисление. Эти реакции у млекопитающих осуществляются в основном в печени в результате действия ферментов оксидаз. По этому типу происходит как дезактивация некоторых токсических веществ, так и повышение физиологической активности, напри­мер образование оксиизомеров фосфорорганических соедине­ний, производных тио- и дитиофосфорных кислот. В результате такого метаболизма возможно возрастание их физиологической активности.

Редукция. По этому типу метаболизируют ароматические со­единения, имеющие в составе нитрогруппы. Возможна их редук­ция в аминогруппы, в результате чего снижается физиологическая

активность токсических веществ, например ДНОКа, метафоса, тиофоса, гербицидов триазинового ряда. Такое превращение про­исходит в основном под действием микроорганизмов, в частности бактерий рубца жвачных животных.

Конверсия. Это редкий тип метаболических реакций, возмож­ных, по-видимому, под действием как оксидаз, так и микроорга­низмов. При этом структура соединения значительно не изменя­ется, однако повышается стабильность самого соединения. При­мером конверсии может служить образование эпоксида гептахло-ра из гептахлора.

Детоксикация. Обычно так называют реакцию, при которой об­разуется конъюгат между токсикантом и биологической субстан­цией организма, например образование конъюгатов с глюкуроно-вой кислотой.

Метаболизм одного и того же токсического вещества в орга­низме может идти одновременно несколькими путями, так как химическое соединение может быть атаковано сразу несколькими метаболизирующими агентами. Например, превращение п₁п¹ ДДТ может идти по пути образования п₁п¹ ДДД и п₁п¹ ДДЭ. В первом случае решающее значение имеют микроорганизмы, под действи­ем которых происходит восстановительное дехлорирование П;п' ДДТ в п₁п¹ ДДД и во втором — ферментов печени, в результате чего п₁п¹ ДДТ превращается в п₁п¹ ДДЭ. Преимущество того или иного пути зависит от активности обоих факторов в организме животного. Так, у жвачных животных значительную роль в обмен­ных процессах играют микроорганизмы рубца, поэтому метабо­лизм п₁п¹ ДДТ идет в основном через п₁п¹ ДДД, тогда как у птицы этот фактор не играет решающей роли. В таком случае ведущее значение имеют ферменты печени, поэтому превращение п₁п¹ ДДТ идет в основном с образованием п₁п¹ ДДЭ.

Различия в характере метаболизма токсических веществ в орга­низме животных разных видов, которые определяются преоблада­нием того или иного метаболизирующего фактора, играют веду­щую роль в избирательности токсичности физиологически актив­ных соединений.