Добавил:
Upload
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Shporgalki_dodelannye / Экология / Органические ксенобиотики
.txt Классификация органических ксенобиотиков и их свойства Наиболее широко используется следующая классификация токсических веществ, отражающая их практическое применение:*
- органические растворители (дихлорэтан), топливо (метан, пропан, бутан), красители (анилин), хладагенты (фреон), метиловый спирт, пластификаторы и др.;
- ядохимикаты, используемые в борьбе с вредителями сельскохозяйственных культур: хлорорганические пестициды (гексахлоран, полихлорпилен), фос-форорганические инсектициды (карбофос, хлорофос, фосфамид, трихлорме-тафос-3), ртутьорганические вещества (гранозан), производные карбамино-вой кислоты (севин). В зависимости от воздействия пестицидов различают: инсектициды; акарициды; зооциды; фунгициды; бактерициды; гербициды. К гербицидам относятся также дефолианты (для удаления листьев растений) и дессиканты (для высушивания растений); репелленты - отпугивающие насе¬комых;
- лекарственные средства;
- бытовые химикаты, средства санитарии, личной гигиены и косметики; сред¬ства ухода за одеждой, мебелью, автомобилем;
- яды животных и растений (аконит, цикута);
- боевые отравляющие вещества (БОВ) (зарин, иприт, фосген, синтетические яды военной химии).
Другие классификации ксенобиотиков основаны на специфике биологи¬ческого последствия отравлений (аллергены, тератогены, мутагены, супермута¬гены, канцерогены) и его выраженности (сильные, средние и слабые канцеро¬гены).
В медицинской практике широко используется классификация экзоген¬ных отравлений, основанная на способах поступления токсического вещества в организм, что определяет первую помощь. Бытовые отравления чаще перо-ральные. К ним относится большая группа пищевых отравлений. Среди произ-водственных отравлений преобладают ингаляционные. Кроме того, часто отме¬чаются перкутанные (через кожу) отравления.
Инъекционные отравления обусловлены парентеральным введением яда, например, при укусах змеями и насекомыми, полостные отравления - попада¬нием яда в прямую кишку, наружный слуховой проход. При отравлении имеет значение источник токсического вещества. В частности, отравления, вызванные поступлением яда из окружающей среды, называют экзогенным в отличие от эндогенных, обусловленных токсическими метаболитами, которые могут обра¬зовываться и накапливаться в организме при различных заболеваниях, чаще связанных с нарушением функции почек и печени.
Из клинической практики известно немало примеров сходного токсиче¬ского действия веществ разной химической структуры. Это объясняется тем, что химическая структура чужеродных веществ более разнообразна, чем типо¬логические реакции организма.:Обнаружены некоторые типичные виды зави¬симости токсического действия органических соединений от их состава, хими¬ческой структуры и физико-химических свойств. В соответствии с правилом «разветвленных цепей» химические соединения с нормальной углеродной це¬пью дают более выраженный токсический эффект по сравнению со своими раз¬ветвленными изомерами. Так, пропиловый или бутиловый спирт — более силь¬ный наркотик, чем соответствующие им изопропиловый и изобутиловый спир¬ты.
Замыкание цепи углеродных атомов ведет к увеличению токсического действия углеводородов при их ингаляционном поступлении в организм. На¬пример, пары циклопропана, циклопентана, циклогексана действуют сильнее, чем пары соответствующих метановых углеводородов пропана, пентана, гекса¬на.
Введение в молекулы гидроксильной группы обусловливает увеличение растворимости яда, ослабляет его токсическое действие, так спирты менее ток¬сичны, чем соответствующие углеводороды. Введение галогенов, как и других химически активных групп (нитро-, нитрозоаминогфуппы), в молекулу органи¬ческого соединения почти всегда сопровождается усилением токсичности и по¬явлением новых токсических эффектов. Это объясняется изменением физико-химических свойств вещества, его способности к определенным химическим реакциям и превращениям в организме. Например, при переходе от моно- к ди-нитроанилинам резко возрастает способность к кумуляции, а вместо гемо- и ге-патоксического действия нарастает угнетение тканевого дыхания.
На выраженность действия органических соединений заметно влияют введение в молекулу замещающих радикалов. Например, токсичность тем вы¬ше, чем больше ненасыщенность соединения: аллиловый спирт более токсичен, чем пропиловый, симметричный дихлорэтан вдвое токсичнее несимметричного.
Согласно правилу Ричардсона наркотическое действие неэлектролитов возрастает в гомологическом ряду с увеличением числа атомов углерода, с воз-растанием молекулярной массы. Однако это правило имеет ряд исключений. Первые представители гомологических рядов - производные метана оказывают более сильное общее токсическое и специфическое действие, чем последую¬щие. Так, муравьиная кислота, формальдегид, метанол значительно токсичнее, чем уксусная кислота, ацетальдегид и этанол. Дальнейшее нарастание наркоти¬ческого эффекта идет только до определенного ряда, а затем уменьшается, что связано с резким изменением растворимости.
Пестициды. Полшпропное влияние пестицидов на организм человека. Большую группу из хлорорганических ксенобиотиков составляют пес¬
тициды, которые делятся на гербициды, бактерициды, фунгициды, инсектици¬ды (ДДТ, синтетические пиретроиды, полихлорированные бифенилы (ГТХБ), полихлорированные дибензопарадиоксины, дибензофураны). Кроме того к пестицидам относятся гибериллины, ретарданты, дефолианты, хемостерилиза-торы. Пестициды - это химические соединения, используемые для защиты рас¬тений, сельскохозяйственных продуктов, древесины, изделий из шерсти, хлоп¬ка, кожи для уничтожения эктопаразитов животных и борьбы с переносчиками опасных заболеваний. Это единственный загрязнитель, который сознательно вносится человеком в окружающую среду.
Систематическое применение пестицидов началось примерно сто лет назад. До середины 30-ых годов это были в основном препараты природного происхождения или неорганические вещества (соединения меди, мышьяка, се¬ры, ртути). 40-е годы ознаменовались открытием пестицидных свойств продук¬тов органического синтеза. Период после второй мировой войны характеризо¬вался «взрывным» развитием химических средств защиты растений. Появились хлорорганические пестициды (ДДТ, гексахлоран, и др.), затем фосфороргани-ческие препараты (тиофос и др.), затем последовали- фунгициды (дитиокарба-маты, фталимиды, тиурам), гербициды (триазины). В 70-е годы начали созда¬ваться современные пиретроидные инсектициды.
По оценке ВОЗ ежегодно имеет место 1 млн. случаев неумышленного отравления пестицидами. С пестицидами связаны различные болезни, включая онкологические, неблагоприятные изменения со стороны репродуктивной функции, вплоть до стерильности. Результатом контакта (попадание на кожу, проглатывание), с пестицидами является пролиферативная легочная болезнь, аллергические дерматозы, стойкие психоневрологические нарушения. Кстати, как заявил на пресс-конференции в Москве известный эколог, член-корреспондент Российской академии наук Алексей Яблоков одной из причин распространения гомосексуализма в современном мире может быть примене-
ние пестицидов. Он пояснил, что пестициды обладают свойством вторгаться в эндокринную систему организма, что ведет к негативным изменениям в работе половых гормонов. Кроме того, применение пестицидов может постепенно привести к бесплодию. Уже сегодня, по данным ученых, число сперматозоидов в семенной жидкости мужчин вдвое меньше, чем было 40 лет назад.
Хлорорганические соединения, используемые в качестве инсектици¬дов, приобретают особое и самостоятельное значение в сельском хозяйстве. Эта группа соединений с определенным назначением имеет своим прототипом ши¬роко известное сейчас вещество — ДДТ.
По своему строению хлорорганические соединения, представляющие токсикологический интерес, можно разделить на 2 группы — производные алифатического ряда (хлороформ, хлорпикрин, четыреххлористый углерод, ДДТ и др.) и производные ароматического ряда (хлорбензолы, хлорфенолы, ал-дрин и др.).
Из физических свойств их, прежде всего, имеют значение летучесть хлорорганических веществ и их растворимость. Летучие вещества, используе¬мые в качестве фумигантов, представляют опасность при вдыхании воздуха, содержащего примесь дихлорэтана, хлорпикрина и хлорбензола. Растворимость в жирах и маслах при резорбции через пищеварительный тракт обусловливает липоидотропное влияние в организме, проявляющееся прежде всего поражени¬ем нервной системы.
Накапливаясь в жировой ткани, эти вещества очень долгое время сохра¬няются в ней (гексахлоран, например, до трех и более месяцев) после исключе¬ния этих поступлений, что сообщает как жиру, так отчасти и мясу (с прослой¬ками жира) специфический привкус. В мозговой и нервной ткани кумуляции этих веществ, как правило, не наблюдается, тогда как в железах внутренней секреции (в надпочечниках) они накапливаются в тех же количествах, что и в жировой ткани.
Всасывание хлорорганических производных из кишечника происходит в сравнительно слабой степени. Большая часть при поступлении их в организм этим путем выводится с каловыми массами, выделяется с мочой в виде ацети-лированного соединения. Незначительные количества ДДТ при этом обнару¬живается и в желчи.
Хлорорганические пестициды имеют политропное действие: поражение ЦНС, паренхиматозных органов (печень, почки, сердце, легкие). Острое отрав¬ление вызывает головные боли, головокружение, боли в конечностях, под ло¬жечкой, рвоту, атоксию. Хроническое отравление: вялость, утомляемость, бес¬сонница, раздражительность, боли в сердце. Характерно развитие гепатита, га¬стрита, бронхита, полиневрита, при повторном контакте возможны аллергиче¬ские реакции. Хлорорганические пестшшды накапливаются в продуктах жи¬вотных и растительных организмов, попадают в организм через желудочно-кишечный тракт, дыхательные пути, а так/же через неповрежденную кожу. Ме¬ханизм действия, предполагается, связан с нарушением тканевого дыхания.
Симптомы отравления чаще всего проявляются в течение 5—6 часов по¬сле поступления ядовитого вещества. Отравление хлоринданом, заканчиваю¬щееся смертью, иногда может себя не обнаруживать клинически в течение двух недель после однократной дозы. Токсикоз полихлоркамфеном после разовой дозы, наоборот, проявляется бурной реакцией со стороны организма. Появле¬ние такой замедленной картины отравления хлоринданом, приводящего в неко¬торых случаях к смерти, говорит о том, что эти инсектициды могут сохраняться и медленно выделяться из организма, представляя собой кумулятивные яды.
Органические ксенобиотики атмосферы, гидросферы. Широко распространенными органическими ксенобиотиками является большая группа углеводородов, поступающих в атмосферу с выбросами нефте-перерабатывающих предприятий и транспорта. В состав углеводородов входят
десятки соединений: парафины, олефины, ацетилены, ароматические углеводо¬роды и т.д. Альдегиды представлены формальдегидом, акролеином, ацетальде-гидом. Наиболее распространенным среди них является формальдегид - ксено¬биотик антропогенного происхождения. Он содержится в выбросах предпри¬ятий химической, нефтехимической, строительной, металлургической про¬мышленности, попадает в окружающую среду при переработке изделий из пла¬стмасс, а также при неполном сгорании органических веществ. Формальдегид относится к веществам второго класса опасности, оказывает общетоксическое, раздражающее, наркотическое действие, и оценивается как канцерогенный фактор. Применяется при изготовлении и переработке искусственных смол, пластических масс, при получении красителей в кожевенной, текстильной про¬мышленности и фармации. Антисептические и консервирующие свойства фор¬мальдегида используют при дезинфекции помещений, в сельском хозяйстве, для протравливания семян, для сохранения препаратов в медицинских научных лабораториях. Источником формальдегида в быту являются различные изделия из полимеров, в частности мебель из древестностружечных плит, проклеенных фенолформальдегидными полимерами.1 Большое количество формальдегида выделяется при неполном сгорании жидкого топлива, сжигании пластмасс и полимеров, чем в определенной степени объясняется удушающее действие ды¬ма при пожарах.
ПДК формальдегида 5 мг/м3 воздуха. Поступает в организм человека че¬рез органы дыхания, а также при заглатывании пыли формалъдегидных пласт¬масс. Формальдегид обладает отрицательным эффектом, выражающимся на всех уровнях организации живых систем. Поражает слизистые ткани дыхатель¬ных путей, ткани паренхиматозных органов - печени и почек, оказывает силь¬ное токсическое воздействие на центральную нервную систему, выражающееся в локальном поражении зрительных бугров и, соответственно, нарушении зре¬ния. Кроме того, имеют место заболевания кожи - крапивница, острые и хро¬нические дерматиты и экземы, заболевания ногтей. На клеточном уровне фор¬мальдегид является щггоплазматическим экотоксикантом, вызывающим коагу¬ляцию белков, инактивирует ряд ферментов, нарушает обмен витамина С. На молекулярно-генетическом уровне угнетает синтез нуклеиновых кислот, обла¬дает мутагенным эффектом на все уровни организации наследственного веще¬ства и оценивается как канцерогенный фактор.
По городу Самаре выявлено повышенное выделение формальдегида в атмосферу. В различных районах города Самары была изучена загрязненность снегового покрова и "атмосферного воздуха формальдегидом и сопутствующими антропогенными загрязнителями (свинец, ванадий, цинк, со-единения серы, оксиды, азота, аммиак).
Исследования позволили получить информацию о пространственном распределении биоцидов и ксенобиотиков. Формальдегид и сопутствующие металлы имеют повсеместное распространение в атмосфере и литосфере г.Самары, представляя опасность для здоровья жителей. В г. Самаре основными источниками поступления формальдегида в атмосферу являются: автотранс¬порт, АЭС, автостоянки, КНПЗ. Наибольшая концентрация формальдегида в атмосфере регистрируется в Куйбышевском районе г.Самары. В районе Ново¬куйбышевского шоссе выявлены максимальные концентрации формальдегида в снеге, в 15 раз превышающие фоновые концентрации. Аналогичная ситуация установлена по цинку, свинцу и ванадию. В атмосферном воздухе зарегистри¬рованы величины формальдегида, превышающие ПДК в 3,3 - 5,7 раза. Загряз¬ненность снега в остальных районах города ниже, но, тем не менее, превышает фон. Выявлена корреляция между интенсивностью движения автотранспорта и накоплением формальдегида и свинца в снеге. В наибольшей степени загрязне¬на 10-ти метровая зона от автомагистрали. На расстоянии 100 метров содержа¬ние данных биоцидов резко падает; на расстоянии от 100 до 500 метров наблю-дается дальнейшее уменьшение их количества.
Повреждающее действие такого органического ксенобиотика как фено¬ла, содержащегося в воде, проявляется в увеличении степени метгемоглобино-образования. Чем выше концентрация токсического вещества в пробе, тем больше гемоглобина переходит в метгемоглобин. Это приводит к нарушению защитного механизма клеток крови, вызывает усиление процессов пероксида-ции, что проявляется в повреждении мембран эритроцитов, инактивации, трансформации ферментов, подавлении деления клеток.
Полициклические ароматические углеводороды -ксенобиотики супермута¬генного действия В составе отработанных газов содержатся такие органические ксенобио¬тики как полициклические ароматические углеводороды, бенза(а)-пирен, ан¬трацен, 3,4 бензпирен, полихлорированные дибензо-п-диоксины (ПХДД) и по¬лихлорированные дибензофураны (ПХДФ). Рассматриваемые полициклические ароматические углеводороды содержатся в воздухе, почве, донных осадках в водных организмах, в конечном итоге по пищевым цепям попадают в организм человека. Эти вещества не образуются естественным путем и не производятся специально. Существует 75 изомеров ПХДД и 135 изомеров ПХДФ. Основны¬ми источниками загрязнения ПХДД и ПХДФ являются:
- конвитаминированные промышленные химические продукты, такие, как хлорированные фенолы и их производные;
- сжигание муниципальных, больничных отходов и осадка сточных вод;
- эксплуатация автотранспорта; сжигание твердого топлива; перегрев и выбросы при пожарах;
- ликвидация промышленных отходов, образующихся в результате та¬ких процессов, как производство хлорфенолов и их производных, об¬работка древесины хлорфенолом.
Некоторые рабочие, занятые в производстве уничтожения материалов, содержащих ПХДД и ПХДФ и их предшественников, могут подвергаться зна¬чительному воздействию этих соединений.
Источниками этих ядов являются предприятия практически всех отрас¬лей промышленности, где используется хлор, но химические, нефтехимические и целлюлозно-бумажные заводы опаснее прочих источников диоксинов. Боль¬шое количество диоксинов выделяется при утилизации бытового мусора. Сжи¬гая один килограмм ПВХ - а это многие виды линолеума, обоев, пластиковых бутылок, - мы получаем до 50 мкг диоксинов. Эффективное же их разрушение возможно только при температурах выше 1150-1200 градусов.
Мощный источник диоксиновых загрязнений - уничтожение химическо¬го оружия. Не менее мощный источник - старты твердотопливных стратегиче¬ских ракет. Диоксины в большом количестве образуются в процессе катастроф. В биосфере диоксин быстро поглощается растениями, сорбируется почвой и различными материалами, где практически не изменяется под влиянием физи¬ческих, химических и биологических факторов среды. Благодаря способности к образованию комплексов, он прочно связывается с органическими веществами почвы, купируется в остатках погибших почвенных микроорганизмов и омерт¬вевших частях растений. Комплексы диоксина с органическими веществами, а также содержащие его остатки погибших организмов выдуваются с поверхно¬сти почвы ветром, вымываются дождевыми потоками и в итоге устремляются в низменности и акватории, создавая новые очаги заражения (места скопления дождевой воды, озера, донные отложения рек, каналов, прибрежной зоны мо-рей и океанов). Период полураспада диоксина в природе превышает 10 лет. Та¬ким образом, различные объекты окружающей среды являются надежными хранилищами этого яда.
Существует еще перенос этого ксенобиотика по цепям питания, который способствует его постоянному накоплению в районах максимального потреб¬
ления зараженных им продуктов питания, то есть концентрированию в густона-селенных районах.
Семейство диоксинов и их ближайшие родственники хорошо растворя¬ются в жире. В растительных жирах диоксинов практически нет, так как расте¬ния не способны усваивать липофильные вещества* Диоксины содержатся так¬же в молоке, сливочном масле, мясе - везде, где присутствуют животные жиры. Молоко, образующееся в тесном контакте с кровью матери, впитывает все за¬грязнения, которые попали и накопились в ее организме. Исследования ученых привели к парадоксальному выводу: кормящая мать выбрасывает из организма с молоком и всеми другими исходящими из нее продуктами гораздо больше диоксинов, чем получает с пищей и другими путями. Оказалось: таинственный источник избыточного диоксина - сама мать. Во время лактации молоко экстра¬гирует из организма женщины диоксины и концентрирует их в молочном жире. За весь период вскармливания мать может очиститься от 20-40% содержавших¬ся в ней до этого диоксинов, которые, увы, попадают в организм младенца. Та¬ким образом, грудные младенцы образуют группу риска, подвергающуюся осо¬бой опасности от поражения диоксинами.
Что касается Самарской области, то известно,что длительное время на заводе химических удобрений г. Чапаевска для производства гербицидов ис¬пользуются высокохлорированные диоксины. Несовершенная технология, от¬сутствие на выпусках и выбросах специальных очистных сооружений, вязкая культура производства и отсутствие лабораторного контроля привели к загряз¬нению водоемов, воздушной среды, почвы на значительной территории, в том числе продуктов питания, и что, особенно важно, молока кормящих женщин. Воздействие ксенобиотиков на организм ребенка продолжается и в период лак¬тации. Как показали исследования, концентрация высокотоксичных полихло-рированных бифенилов (класс диоксинов) в грудном молоке прямо пропорцио¬нально зависела от источника загрязнения. Чем'дальше проживала мать, тем
меньше было поступление ксенобиотиков в организм новорожденных.
Высокая чувствительность организма антенатального периода развития плода к действию органических ксенобиотиков способствует задержке внутри-утробного развития плода. Проведенными эпидемиолого-гигиеническими ис-следованиями по этой проблеме в г. Самаре выявлена гипотрофия плода.
Нарушение внутриутробного развития плода может в последующем быть причиной таких характерных заболеваний XXI века, как ишемия сердца, гипер-тоническая болезнь, инсулинозависимый сахарный диабет и т. д.
Механизм действия ксенобиотиков на различные уровни организации живых систем Под механизмом токсического действия ксенобиотиков понимают ту биохимическую реакцию, в которую он вступает в организме и результаты ко¬торой определяют весь развертывающийся патологический процесс отравле¬ния.
Установлено, что в основе механизма действия синильной кислоты и цианидов лежит их способность взаимодействовать с окисленной формой желе-зоцитохромоксидазы. В результате этого железо теряет способность переходить в восстановленную форму, процесс активации кислорода блокируется, кисло¬род перестает реагировать с электроположительными атомами водорода, в ми-тохондриях клеток накапливаются протоны и свободные электроны, прекраща¬ется образование АТФ. Таким образом, блокада цитохромоксидазы ведет к пре¬кращению тканевого дыхания, и, несмотря на насыщенность артериальной кро¬ви кислородом, отравленный погибает от асфиксии.
При воздействии окислителей, анилина и родственных ему соединений, окислов азота, метиленового синего гемоглобин превращается в метгемогло-бин, содержащий трехвалентное железо, и не способен переносить кислород от легких к тканям. В случае образования большого количества метгемоглобина развивается отравление вследствие гемической гипоксии.
Типичными ферментными ядами являются многие карбаматы и фосфо-роргаиические вещества. Проникая в организм, они очень быстро угнетают ак-тивность ацетилхолинэстеразы. Фермент ацетилхолинэстераза обеспечивает передачу нервных импульсов в холинергических синапсах как центральной, так и периферической нервной системы, поэтому его инактивация ведет к накопле¬нию медиатора ацетилхолина. Последний вызывает вначале резкое возбужде¬ние всех холинореактивных систем, которое в дальнейшем может смениться их параличом.
Метаболические превращения метанола приводят к образованию фор-мальдегида и муравьиной кислоты. Указанные метаболиты обладают способно¬стью избирательно поражать зрительный нерв. Образующаяся в процессе мета¬болизма гликолей щавелевая кислота избирательно поражает почки.
Другим примером так называемого летального синтеза являются мета-болические превращения фторуксусной кислоты. Это соединение само по себе не токсично, но в организме превращается во фторлимонную кислоту. Послед¬няя представляет собой высоко токсичный метаболит, поскольку угнетает фер¬мент аконитазу и блокирует цикл трикарбоновых кислот. В связи с этим фто-руксусная кислота и фторацетамид — высоко токсичные вещества для боль¬шинства видов животных.
Диоксин - тотальный яд, поскольку даже в относительно малых дозах (концентрациях) он поражает практически все формы живой материи - от бак¬терий до теплокровных. В организме человека диоксин первоначально попада¬ет в жировые ткани, а затем перераспределяется, накапливаясь преимуществен¬но в печени, затем и в других органах. Его разрушение в организме незначи¬тельно: он выводится в основном неизменным, в виде комплексов неустанов¬ленной пока природы. Период полувыведения колеблется от нескольких десят¬ков дней (мышь) до года и более (приматы) и обычно возрастает при медлен¬ном поступлении в организм. С повышением удерживаемости в организме и избирательного накопления в печени чувствительность к диоксину возрастает.
В нелетальных дозах диоксин вызывает тяжелые специфические заболе-вания. У высокочувствительных особей первоначально появляется заболевание кожи - хлоракне (поражение сальных желез, сопровождающееся дерматитами и образованием долго незаживающих язв), причем у людей хлоракне может про-являться снова и снова даже через многие годы после излечения. Более сильное поражение диоксином приводит к нарушению обмена порфиринов - важных предшественников гемоглобина и простетических групп железосодержащих ферментов (цитохромов). Порфирия - так называется это заболевание - прояв¬ляется в повышенной фоточувствительности кожи: она становится хрупкой, покрывается многочисленными микропузырьками. При хроническом отравле¬нии диоксином развиваются также различные заболевания, связанные с пора¬жениями печени, иммунных систем и центральной нервной системы.
Диоксины - универсальные яды, поражающие все живое даже в ни¬чтожных концентрациях. По уровню токсичности они превосходят яды типа кураре и синильной кислоты, но при этом не разлагаются в окружающей среде десятки лет, накапливаются в верхнем слое почвы и попадают в организм чело¬века в основном с пищей, водой и воздухом. Причем для диоксинов не сущест¬вует «порога действия»: даже одна молекула способна спровоцировать ненор¬мальную клеточную деятельность и вызвать цепь реакций, нарушающих функ¬ции организма.
Действие диоксинов на клеточном уровне обусловлено их влиянием на рецепторы клеток, ответственных за работу гормональных систем. При этом возникают эндокринные и гормональные расстройства, изменяется содержание половых гормонов, гормонов щитовидной и поджелудочной желез, что увели¬чивает риск развития сахарного диабета, нарушаются процессы полового со¬зревания и развития плода. Дети отстают в развитии, их обучение затрудняется.
у молодых людей появляются заболевания, свойственные старческому возрас¬ту. В целом повышается вероятность бесплодия, самопроизвольного прерыва¬ния беременности, врожденных пороков и прочих аномалий. Изменяется также иммунный ответ, а значит, увеличивается восприимчивость организма к ин¬фекциям, возрастает частота аллергических реакций, онкологических заболева¬ний.
Они влияют на клетки, ответственные за работу гормональных систем. Возрастает риск развития диабета, нарушается половое созревание. Организм теряет сопротивляемость инфекциям, множатся аллергические реакции и онко¬логические заболевания.
Все эти заболевания проявляются на фоне резкой активации диоксином (в десятки и сотни раз) важного железосодержащего фермента - цитохрома Р-448. Особенно сильно активируется этот фермент в плаценте и в плоде, в связи с чем диоксин даже в ничтожных количествах подавляет жизнеспособность, нарушает процессы формирования и развития нового организма. В ничтожных концентрациях диоксин вызывает генетические изменения в клетках поражен¬ных особей и повышает частоту возникновения опухолей, то есть обладает му¬тагенным и канцерогенным действием. Наибольших концентраций это ядови¬тое вещество достигает в женском молоке и жировых тканях.
Токсификация и обезвреживание органических ксенобиотиков
в организме человека Жирорастворимые перетроидные инсектициды в организме гидролизу-ются до водорастворимых фракций, которые затем выводятся. Иногда метабо¬лический процесс ведет к повышению токсичности пестицида. Например, гид¬ролиз карбосульфата приводит к образованию более токсичного соединения -карбофурана. Некоторые жирорастворимые ксенобиотики способны к биокон¬центрации и хранятся в жировых тканях, например хлорорганическое соедине-
ние ДДТ. Такие вещества, по мере прохождения пищевой цепи,откладываются и накапливаются в жировых тканях. При недоедании или относительном голо¬дании жировые депо мобилизуются, находящиеся там ксенобиотики выбрасы¬ваются в кровоток и если их концентрация достигнет достаточно высокого уровня, есть вероятность развития токсических эффектов. Особенно опасно на¬личие хлорорганических инсектицидов типа ДДТ, дильдрина, полихлоркамфе¬на в молоке, так как концентрации, безопасные для взрослых, весьма опасны для грудных детей. Учитывая это обстоятельство, применение хлорорганиче¬ских инсектицидов в экономически развитых странах, в том числе и в России, прекращено с 70-х гг. Благодаря резкому сокращению объемов применения хлорорганических веществ их содержание в живых системах окружающей сре¬ды постепенно снижается, однако, следует иметь в виду, что период полураспа¬да ДДТ составляет 12 лет, вследствии чего присутствие этого соединения в ок¬ружающей среде будет наблюдаться еще в течении многих лет.
Под механизмом токсического действия ксенобиотиков понимают ту биохимическую реакцию, в которую он вступает в организме и результаты ко¬торой определяют весь развертывающийся патологический процесс отравле¬ния. Вполне очевидно, что выяснение механизма действия ядов относится к важнейшим задачам токсикологии, поскольку только на основе знания интим¬ных сторон действия яда могут быть разработаны наиболее эффективные, ан-тидотные средства борьбы с отравлениями.
Метаболические превращения ксенобиотиков в организме происходят с помощью ряда реакций окисления, восстановления, гидролиза. Перечисленные реакции происходят за счет микросомальных ферментов печени. Последние иг¬рают особо важную роль в детоксикации многих ядовитых веществ, поступаю¬щих в организм.
Однако, иногда метаболические превращения приводят к появлению бо¬лее ядовитых метаболитов.
На заключительной стадии метаболических превращений многие мета¬болиты ксенобиотиков подвергаются конъюгации, которую можно отнести к реакциям синтеза. Она заключается в присоединении к метаболитам опреде¬ленных эндогенных субстратов (глюкуроновая кислота, сульфат, ацетил, метил, и др.).
Если печень играет главную роль в метаболических превращениях ядов в организме, то ведущая роль в выведении ядов и их метаболитов принадлежит почкам. Правда, какая-то часть чужеродных для организма веществ может вы¬водиться через органы дыхания, пищеварения, кожу, молочные железы. Однако основная часть большинства веществ выводится из организма с мочой. Это об¬стоятельство с успехом используется на практике. Искусственно повышая диу¬рез, удается значительно ускорить выведение некоторых ядовитых веществ из организма.
Не все выводимые из организма яды безразличны для почек. Высокая концентрация выводимых веществ в почках приводит к их поражению. Так, при отравлениях щавелевой кислотой развивается поражение почек вследствие образования в почечных канальцах кристаллов оксалата кальция. Возможно образование в почках камней после применения высоких доз сульфаниламидов.
Нет ни одной группы населения, которая была бы абсолютно защищена от воздействия органических ксенобиотиков и от развития потенциально серь¬езных нарушений здоровья. Высокие уровни заболеваемости обусловленные острыми и хроническими поражениями подчеркивают необходимость обеспе¬чения медицинского и реабилитационного обслуживания.
- органические растворители (дихлорэтан), топливо (метан, пропан, бутан), красители (анилин), хладагенты (фреон), метиловый спирт, пластификаторы и др.;
- ядохимикаты, используемые в борьбе с вредителями сельскохозяйственных культур: хлорорганические пестициды (гексахлоран, полихлорпилен), фос-форорганические инсектициды (карбофос, хлорофос, фосфамид, трихлорме-тафос-3), ртутьорганические вещества (гранозан), производные карбамино-вой кислоты (севин). В зависимости от воздействия пестицидов различают: инсектициды; акарициды; зооциды; фунгициды; бактерициды; гербициды. К гербицидам относятся также дефолианты (для удаления листьев растений) и дессиканты (для высушивания растений); репелленты - отпугивающие насе¬комых;
- лекарственные средства;
- бытовые химикаты, средства санитарии, личной гигиены и косметики; сред¬ства ухода за одеждой, мебелью, автомобилем;
- яды животных и растений (аконит, цикута);
- боевые отравляющие вещества (БОВ) (зарин, иприт, фосген, синтетические яды военной химии).
Другие классификации ксенобиотиков основаны на специфике биологи¬ческого последствия отравлений (аллергены, тератогены, мутагены, супермута¬гены, канцерогены) и его выраженности (сильные, средние и слабые канцеро¬гены).
В медицинской практике широко используется классификация экзоген¬ных отравлений, основанная на способах поступления токсического вещества в организм, что определяет первую помощь. Бытовые отравления чаще перо-ральные. К ним относится большая группа пищевых отравлений. Среди произ-водственных отравлений преобладают ингаляционные. Кроме того, часто отме¬чаются перкутанные (через кожу) отравления.
Инъекционные отравления обусловлены парентеральным введением яда, например, при укусах змеями и насекомыми, полостные отравления - попада¬нием яда в прямую кишку, наружный слуховой проход. При отравлении имеет значение источник токсического вещества. В частности, отравления, вызванные поступлением яда из окружающей среды, называют экзогенным в отличие от эндогенных, обусловленных токсическими метаболитами, которые могут обра¬зовываться и накапливаться в организме при различных заболеваниях, чаще связанных с нарушением функции почек и печени.
Из клинической практики известно немало примеров сходного токсиче¬ского действия веществ разной химической структуры. Это объясняется тем, что химическая структура чужеродных веществ более разнообразна, чем типо¬логические реакции организма.:Обнаружены некоторые типичные виды зави¬симости токсического действия органических соединений от их состава, хими¬ческой структуры и физико-химических свойств. В соответствии с правилом «разветвленных цепей» химические соединения с нормальной углеродной це¬пью дают более выраженный токсический эффект по сравнению со своими раз¬ветвленными изомерами. Так, пропиловый или бутиловый спирт — более силь¬ный наркотик, чем соответствующие им изопропиловый и изобутиловый спир¬ты.
Замыкание цепи углеродных атомов ведет к увеличению токсического действия углеводородов при их ингаляционном поступлении в организм. На¬пример, пары циклопропана, циклопентана, циклогексана действуют сильнее, чем пары соответствующих метановых углеводородов пропана, пентана, гекса¬на.
Введение в молекулы гидроксильной группы обусловливает увеличение растворимости яда, ослабляет его токсическое действие, так спирты менее ток¬сичны, чем соответствующие углеводороды. Введение галогенов, как и других химически активных групп (нитро-, нитрозоаминогфуппы), в молекулу органи¬ческого соединения почти всегда сопровождается усилением токсичности и по¬явлением новых токсических эффектов. Это объясняется изменением физико-химических свойств вещества, его способности к определенным химическим реакциям и превращениям в организме. Например, при переходе от моно- к ди-нитроанилинам резко возрастает способность к кумуляции, а вместо гемо- и ге-патоксического действия нарастает угнетение тканевого дыхания.
На выраженность действия органических соединений заметно влияют введение в молекулу замещающих радикалов. Например, токсичность тем вы¬ше, чем больше ненасыщенность соединения: аллиловый спирт более токсичен, чем пропиловый, симметричный дихлорэтан вдвое токсичнее несимметричного.
Согласно правилу Ричардсона наркотическое действие неэлектролитов возрастает в гомологическом ряду с увеличением числа атомов углерода, с воз-растанием молекулярной массы. Однако это правило имеет ряд исключений. Первые представители гомологических рядов - производные метана оказывают более сильное общее токсическое и специфическое действие, чем последую¬щие. Так, муравьиная кислота, формальдегид, метанол значительно токсичнее, чем уксусная кислота, ацетальдегид и этанол. Дальнейшее нарастание наркоти¬ческого эффекта идет только до определенного ряда, а затем уменьшается, что связано с резким изменением растворимости.
Пестициды. Полшпропное влияние пестицидов на организм человека. Большую группу из хлорорганических ксенобиотиков составляют пес¬
тициды, которые делятся на гербициды, бактерициды, фунгициды, инсектици¬ды (ДДТ, синтетические пиретроиды, полихлорированные бифенилы (ГТХБ), полихлорированные дибензопарадиоксины, дибензофураны). Кроме того к пестицидам относятся гибериллины, ретарданты, дефолианты, хемостерилиза-торы. Пестициды - это химические соединения, используемые для защиты рас¬тений, сельскохозяйственных продуктов, древесины, изделий из шерсти, хлоп¬ка, кожи для уничтожения эктопаразитов животных и борьбы с переносчиками опасных заболеваний. Это единственный загрязнитель, который сознательно вносится человеком в окружающую среду.
Систематическое применение пестицидов началось примерно сто лет назад. До середины 30-ых годов это были в основном препараты природного происхождения или неорганические вещества (соединения меди, мышьяка, се¬ры, ртути). 40-е годы ознаменовались открытием пестицидных свойств продук¬тов органического синтеза. Период после второй мировой войны характеризо¬вался «взрывным» развитием химических средств защиты растений. Появились хлорорганические пестициды (ДДТ, гексахлоран, и др.), затем фосфороргани-ческие препараты (тиофос и др.), затем последовали- фунгициды (дитиокарба-маты, фталимиды, тиурам), гербициды (триазины). В 70-е годы начали созда¬ваться современные пиретроидные инсектициды.
По оценке ВОЗ ежегодно имеет место 1 млн. случаев неумышленного отравления пестицидами. С пестицидами связаны различные болезни, включая онкологические, неблагоприятные изменения со стороны репродуктивной функции, вплоть до стерильности. Результатом контакта (попадание на кожу, проглатывание), с пестицидами является пролиферативная легочная болезнь, аллергические дерматозы, стойкие психоневрологические нарушения. Кстати, как заявил на пресс-конференции в Москве известный эколог, член-корреспондент Российской академии наук Алексей Яблоков одной из причин распространения гомосексуализма в современном мире может быть примене-
ние пестицидов. Он пояснил, что пестициды обладают свойством вторгаться в эндокринную систему организма, что ведет к негативным изменениям в работе половых гормонов. Кроме того, применение пестицидов может постепенно привести к бесплодию. Уже сегодня, по данным ученых, число сперматозоидов в семенной жидкости мужчин вдвое меньше, чем было 40 лет назад.
Хлорорганические соединения, используемые в качестве инсектици¬дов, приобретают особое и самостоятельное значение в сельском хозяйстве. Эта группа соединений с определенным назначением имеет своим прототипом ши¬роко известное сейчас вещество — ДДТ.
По своему строению хлорорганические соединения, представляющие токсикологический интерес, можно разделить на 2 группы — производные алифатического ряда (хлороформ, хлорпикрин, четыреххлористый углерод, ДДТ и др.) и производные ароматического ряда (хлорбензолы, хлорфенолы, ал-дрин и др.).
Из физических свойств их, прежде всего, имеют значение летучесть хлорорганических веществ и их растворимость. Летучие вещества, используе¬мые в качестве фумигантов, представляют опасность при вдыхании воздуха, содержащего примесь дихлорэтана, хлорпикрина и хлорбензола. Растворимость в жирах и маслах при резорбции через пищеварительный тракт обусловливает липоидотропное влияние в организме, проявляющееся прежде всего поражени¬ем нервной системы.
Накапливаясь в жировой ткани, эти вещества очень долгое время сохра¬няются в ней (гексахлоран, например, до трех и более месяцев) после исключе¬ния этих поступлений, что сообщает как жиру, так отчасти и мясу (с прослой¬ками жира) специфический привкус. В мозговой и нервной ткани кумуляции этих веществ, как правило, не наблюдается, тогда как в железах внутренней секреции (в надпочечниках) они накапливаются в тех же количествах, что и в жировой ткани.
Всасывание хлорорганических производных из кишечника происходит в сравнительно слабой степени. Большая часть при поступлении их в организм этим путем выводится с каловыми массами, выделяется с мочой в виде ацети-лированного соединения. Незначительные количества ДДТ при этом обнару¬живается и в желчи.
Хлорорганические пестициды имеют политропное действие: поражение ЦНС, паренхиматозных органов (печень, почки, сердце, легкие). Острое отрав¬ление вызывает головные боли, головокружение, боли в конечностях, под ло¬жечкой, рвоту, атоксию. Хроническое отравление: вялость, утомляемость, бес¬сонница, раздражительность, боли в сердце. Характерно развитие гепатита, га¬стрита, бронхита, полиневрита, при повторном контакте возможны аллергиче¬ские реакции. Хлорорганические пестшшды накапливаются в продуктах жи¬вотных и растительных организмов, попадают в организм через желудочно-кишечный тракт, дыхательные пути, а так/же через неповрежденную кожу. Ме¬ханизм действия, предполагается, связан с нарушением тканевого дыхания.
Симптомы отравления чаще всего проявляются в течение 5—6 часов по¬сле поступления ядовитого вещества. Отравление хлоринданом, заканчиваю¬щееся смертью, иногда может себя не обнаруживать клинически в течение двух недель после однократной дозы. Токсикоз полихлоркамфеном после разовой дозы, наоборот, проявляется бурной реакцией со стороны организма. Появле¬ние такой замедленной картины отравления хлоринданом, приводящего в неко¬торых случаях к смерти, говорит о том, что эти инсектициды могут сохраняться и медленно выделяться из организма, представляя собой кумулятивные яды.
Органические ксенобиотики атмосферы, гидросферы. Широко распространенными органическими ксенобиотиками является большая группа углеводородов, поступающих в атмосферу с выбросами нефте-перерабатывающих предприятий и транспорта. В состав углеводородов входят
десятки соединений: парафины, олефины, ацетилены, ароматические углеводо¬роды и т.д. Альдегиды представлены формальдегидом, акролеином, ацетальде-гидом. Наиболее распространенным среди них является формальдегид - ксено¬биотик антропогенного происхождения. Он содержится в выбросах предпри¬ятий химической, нефтехимической, строительной, металлургической про¬мышленности, попадает в окружающую среду при переработке изделий из пла¬стмасс, а также при неполном сгорании органических веществ. Формальдегид относится к веществам второго класса опасности, оказывает общетоксическое, раздражающее, наркотическое действие, и оценивается как канцерогенный фактор. Применяется при изготовлении и переработке искусственных смол, пластических масс, при получении красителей в кожевенной, текстильной про¬мышленности и фармации. Антисептические и консервирующие свойства фор¬мальдегида используют при дезинфекции помещений, в сельском хозяйстве, для протравливания семян, для сохранения препаратов в медицинских научных лабораториях. Источником формальдегида в быту являются различные изделия из полимеров, в частности мебель из древестностружечных плит, проклеенных фенолформальдегидными полимерами.1 Большое количество формальдегида выделяется при неполном сгорании жидкого топлива, сжигании пластмасс и полимеров, чем в определенной степени объясняется удушающее действие ды¬ма при пожарах.
ПДК формальдегида 5 мг/м3 воздуха. Поступает в организм человека че¬рез органы дыхания, а также при заглатывании пыли формалъдегидных пласт¬масс. Формальдегид обладает отрицательным эффектом, выражающимся на всех уровнях организации живых систем. Поражает слизистые ткани дыхатель¬ных путей, ткани паренхиматозных органов - печени и почек, оказывает силь¬ное токсическое воздействие на центральную нервную систему, выражающееся в локальном поражении зрительных бугров и, соответственно, нарушении зре¬ния. Кроме того, имеют место заболевания кожи - крапивница, острые и хро¬нические дерматиты и экземы, заболевания ногтей. На клеточном уровне фор¬мальдегид является щггоплазматическим экотоксикантом, вызывающим коагу¬ляцию белков, инактивирует ряд ферментов, нарушает обмен витамина С. На молекулярно-генетическом уровне угнетает синтез нуклеиновых кислот, обла¬дает мутагенным эффектом на все уровни организации наследственного веще¬ства и оценивается как канцерогенный фактор.
По городу Самаре выявлено повышенное выделение формальдегида в атмосферу. В различных районах города Самары была изучена загрязненность снегового покрова и "атмосферного воздуха формальдегидом и сопутствующими антропогенными загрязнителями (свинец, ванадий, цинк, со-единения серы, оксиды, азота, аммиак).
Исследования позволили получить информацию о пространственном распределении биоцидов и ксенобиотиков. Формальдегид и сопутствующие металлы имеют повсеместное распространение в атмосфере и литосфере г.Самары, представляя опасность для здоровья жителей. В г. Самаре основными источниками поступления формальдегида в атмосферу являются: автотранс¬порт, АЭС, автостоянки, КНПЗ. Наибольшая концентрация формальдегида в атмосфере регистрируется в Куйбышевском районе г.Самары. В районе Ново¬куйбышевского шоссе выявлены максимальные концентрации формальдегида в снеге, в 15 раз превышающие фоновые концентрации. Аналогичная ситуация установлена по цинку, свинцу и ванадию. В атмосферном воздухе зарегистри¬рованы величины формальдегида, превышающие ПДК в 3,3 - 5,7 раза. Загряз¬ненность снега в остальных районах города ниже, но, тем не менее, превышает фон. Выявлена корреляция между интенсивностью движения автотранспорта и накоплением формальдегида и свинца в снеге. В наибольшей степени загрязне¬на 10-ти метровая зона от автомагистрали. На расстоянии 100 метров содержа¬ние данных биоцидов резко падает; на расстоянии от 100 до 500 метров наблю-дается дальнейшее уменьшение их количества.
Повреждающее действие такого органического ксенобиотика как фено¬ла, содержащегося в воде, проявляется в увеличении степени метгемоглобино-образования. Чем выше концентрация токсического вещества в пробе, тем больше гемоглобина переходит в метгемоглобин. Это приводит к нарушению защитного механизма клеток крови, вызывает усиление процессов пероксида-ции, что проявляется в повреждении мембран эритроцитов, инактивации, трансформации ферментов, подавлении деления клеток.
Полициклические ароматические углеводороды -ксенобиотики супермута¬генного действия В составе отработанных газов содержатся такие органические ксенобио¬тики как полициклические ароматические углеводороды, бенза(а)-пирен, ан¬трацен, 3,4 бензпирен, полихлорированные дибензо-п-диоксины (ПХДД) и по¬лихлорированные дибензофураны (ПХДФ). Рассматриваемые полициклические ароматические углеводороды содержатся в воздухе, почве, донных осадках в водных организмах, в конечном итоге по пищевым цепям попадают в организм человека. Эти вещества не образуются естественным путем и не производятся специально. Существует 75 изомеров ПХДД и 135 изомеров ПХДФ. Основны¬ми источниками загрязнения ПХДД и ПХДФ являются:
- конвитаминированные промышленные химические продукты, такие, как хлорированные фенолы и их производные;
- сжигание муниципальных, больничных отходов и осадка сточных вод;
- эксплуатация автотранспорта; сжигание твердого топлива; перегрев и выбросы при пожарах;
- ликвидация промышленных отходов, образующихся в результате та¬ких процессов, как производство хлорфенолов и их производных, об¬работка древесины хлорфенолом.
Некоторые рабочие, занятые в производстве уничтожения материалов, содержащих ПХДД и ПХДФ и их предшественников, могут подвергаться зна¬чительному воздействию этих соединений.
Источниками этих ядов являются предприятия практически всех отрас¬лей промышленности, где используется хлор, но химические, нефтехимические и целлюлозно-бумажные заводы опаснее прочих источников диоксинов. Боль¬шое количество диоксинов выделяется при утилизации бытового мусора. Сжи¬гая один килограмм ПВХ - а это многие виды линолеума, обоев, пластиковых бутылок, - мы получаем до 50 мкг диоксинов. Эффективное же их разрушение возможно только при температурах выше 1150-1200 градусов.
Мощный источник диоксиновых загрязнений - уничтожение химическо¬го оружия. Не менее мощный источник - старты твердотопливных стратегиче¬ских ракет. Диоксины в большом количестве образуются в процессе катастроф. В биосфере диоксин быстро поглощается растениями, сорбируется почвой и различными материалами, где практически не изменяется под влиянием физи¬ческих, химических и биологических факторов среды. Благодаря способности к образованию комплексов, он прочно связывается с органическими веществами почвы, купируется в остатках погибших почвенных микроорганизмов и омерт¬вевших частях растений. Комплексы диоксина с органическими веществами, а также содержащие его остатки погибших организмов выдуваются с поверхно¬сти почвы ветром, вымываются дождевыми потоками и в итоге устремляются в низменности и акватории, создавая новые очаги заражения (места скопления дождевой воды, озера, донные отложения рек, каналов, прибрежной зоны мо-рей и океанов). Период полураспада диоксина в природе превышает 10 лет. Та¬ким образом, различные объекты окружающей среды являются надежными хранилищами этого яда.
Существует еще перенос этого ксенобиотика по цепям питания, который способствует его постоянному накоплению в районах максимального потреб¬
ления зараженных им продуктов питания, то есть концентрированию в густона-селенных районах.
Семейство диоксинов и их ближайшие родственники хорошо растворя¬ются в жире. В растительных жирах диоксинов практически нет, так как расте¬ния не способны усваивать липофильные вещества* Диоксины содержатся так¬же в молоке, сливочном масле, мясе - везде, где присутствуют животные жиры. Молоко, образующееся в тесном контакте с кровью матери, впитывает все за¬грязнения, которые попали и накопились в ее организме. Исследования ученых привели к парадоксальному выводу: кормящая мать выбрасывает из организма с молоком и всеми другими исходящими из нее продуктами гораздо больше диоксинов, чем получает с пищей и другими путями. Оказалось: таинственный источник избыточного диоксина - сама мать. Во время лактации молоко экстра¬гирует из организма женщины диоксины и концентрирует их в молочном жире. За весь период вскармливания мать может очиститься от 20-40% содержавших¬ся в ней до этого диоксинов, которые, увы, попадают в организм младенца. Та¬ким образом, грудные младенцы образуют группу риска, подвергающуюся осо¬бой опасности от поражения диоксинами.
Что касается Самарской области, то известно,что длительное время на заводе химических удобрений г. Чапаевска для производства гербицидов ис¬пользуются высокохлорированные диоксины. Несовершенная технология, от¬сутствие на выпусках и выбросах специальных очистных сооружений, вязкая культура производства и отсутствие лабораторного контроля привели к загряз¬нению водоемов, воздушной среды, почвы на значительной территории, в том числе продуктов питания, и что, особенно важно, молока кормящих женщин. Воздействие ксенобиотиков на организм ребенка продолжается и в период лак¬тации. Как показали исследования, концентрация высокотоксичных полихло-рированных бифенилов (класс диоксинов) в грудном молоке прямо пропорцио¬нально зависела от источника загрязнения. Чем'дальше проживала мать, тем
меньше было поступление ксенобиотиков в организм новорожденных.
Высокая чувствительность организма антенатального периода развития плода к действию органических ксенобиотиков способствует задержке внутри-утробного развития плода. Проведенными эпидемиолого-гигиеническими ис-следованиями по этой проблеме в г. Самаре выявлена гипотрофия плода.
Нарушение внутриутробного развития плода может в последующем быть причиной таких характерных заболеваний XXI века, как ишемия сердца, гипер-тоническая болезнь, инсулинозависимый сахарный диабет и т. д.
Механизм действия ксенобиотиков на различные уровни организации живых систем Под механизмом токсического действия ксенобиотиков понимают ту биохимическую реакцию, в которую он вступает в организме и результаты ко¬торой определяют весь развертывающийся патологический процесс отравле¬ния.
Установлено, что в основе механизма действия синильной кислоты и цианидов лежит их способность взаимодействовать с окисленной формой желе-зоцитохромоксидазы. В результате этого железо теряет способность переходить в восстановленную форму, процесс активации кислорода блокируется, кисло¬род перестает реагировать с электроположительными атомами водорода, в ми-тохондриях клеток накапливаются протоны и свободные электроны, прекраща¬ется образование АТФ. Таким образом, блокада цитохромоксидазы ведет к пре¬кращению тканевого дыхания, и, несмотря на насыщенность артериальной кро¬ви кислородом, отравленный погибает от асфиксии.
При воздействии окислителей, анилина и родственных ему соединений, окислов азота, метиленового синего гемоглобин превращается в метгемогло-бин, содержащий трехвалентное железо, и не способен переносить кислород от легких к тканям. В случае образования большого количества метгемоглобина развивается отравление вследствие гемической гипоксии.
Типичными ферментными ядами являются многие карбаматы и фосфо-роргаиические вещества. Проникая в организм, они очень быстро угнетают ак-тивность ацетилхолинэстеразы. Фермент ацетилхолинэстераза обеспечивает передачу нервных импульсов в холинергических синапсах как центральной, так и периферической нервной системы, поэтому его инактивация ведет к накопле¬нию медиатора ацетилхолина. Последний вызывает вначале резкое возбужде¬ние всех холинореактивных систем, которое в дальнейшем может смениться их параличом.
Метаболические превращения метанола приводят к образованию фор-мальдегида и муравьиной кислоты. Указанные метаболиты обладают способно¬стью избирательно поражать зрительный нерв. Образующаяся в процессе мета¬болизма гликолей щавелевая кислота избирательно поражает почки.
Другим примером так называемого летального синтеза являются мета-болические превращения фторуксусной кислоты. Это соединение само по себе не токсично, но в организме превращается во фторлимонную кислоту. Послед¬няя представляет собой высоко токсичный метаболит, поскольку угнетает фер¬мент аконитазу и блокирует цикл трикарбоновых кислот. В связи с этим фто-руксусная кислота и фторацетамид — высоко токсичные вещества для боль¬шинства видов животных.
Диоксин - тотальный яд, поскольку даже в относительно малых дозах (концентрациях) он поражает практически все формы живой материи - от бак¬терий до теплокровных. В организме человека диоксин первоначально попада¬ет в жировые ткани, а затем перераспределяется, накапливаясь преимуществен¬но в печени, затем и в других органах. Его разрушение в организме незначи¬тельно: он выводится в основном неизменным, в виде комплексов неустанов¬ленной пока природы. Период полувыведения колеблется от нескольких десят¬ков дней (мышь) до года и более (приматы) и обычно возрастает при медлен¬ном поступлении в организм. С повышением удерживаемости в организме и избирательного накопления в печени чувствительность к диоксину возрастает.
В нелетальных дозах диоксин вызывает тяжелые специфические заболе-вания. У высокочувствительных особей первоначально появляется заболевание кожи - хлоракне (поражение сальных желез, сопровождающееся дерматитами и образованием долго незаживающих язв), причем у людей хлоракне может про-являться снова и снова даже через многие годы после излечения. Более сильное поражение диоксином приводит к нарушению обмена порфиринов - важных предшественников гемоглобина и простетических групп железосодержащих ферментов (цитохромов). Порфирия - так называется это заболевание - прояв¬ляется в повышенной фоточувствительности кожи: она становится хрупкой, покрывается многочисленными микропузырьками. При хроническом отравле¬нии диоксином развиваются также различные заболевания, связанные с пора¬жениями печени, иммунных систем и центральной нервной системы.
Диоксины - универсальные яды, поражающие все живое даже в ни¬чтожных концентрациях. По уровню токсичности они превосходят яды типа кураре и синильной кислоты, но при этом не разлагаются в окружающей среде десятки лет, накапливаются в верхнем слое почвы и попадают в организм чело¬века в основном с пищей, водой и воздухом. Причем для диоксинов не сущест¬вует «порога действия»: даже одна молекула способна спровоцировать ненор¬мальную клеточную деятельность и вызвать цепь реакций, нарушающих функ¬ции организма.
Действие диоксинов на клеточном уровне обусловлено их влиянием на рецепторы клеток, ответственных за работу гормональных систем. При этом возникают эндокринные и гормональные расстройства, изменяется содержание половых гормонов, гормонов щитовидной и поджелудочной желез, что увели¬чивает риск развития сахарного диабета, нарушаются процессы полового со¬зревания и развития плода. Дети отстают в развитии, их обучение затрудняется.
у молодых людей появляются заболевания, свойственные старческому возрас¬ту. В целом повышается вероятность бесплодия, самопроизвольного прерыва¬ния беременности, врожденных пороков и прочих аномалий. Изменяется также иммунный ответ, а значит, увеличивается восприимчивость организма к ин¬фекциям, возрастает частота аллергических реакций, онкологических заболева¬ний.
Они влияют на клетки, ответственные за работу гормональных систем. Возрастает риск развития диабета, нарушается половое созревание. Организм теряет сопротивляемость инфекциям, множатся аллергические реакции и онко¬логические заболевания.
Все эти заболевания проявляются на фоне резкой активации диоксином (в десятки и сотни раз) важного железосодержащего фермента - цитохрома Р-448. Особенно сильно активируется этот фермент в плаценте и в плоде, в связи с чем диоксин даже в ничтожных количествах подавляет жизнеспособность, нарушает процессы формирования и развития нового организма. В ничтожных концентрациях диоксин вызывает генетические изменения в клетках поражен¬ных особей и повышает частоту возникновения опухолей, то есть обладает му¬тагенным и канцерогенным действием. Наибольших концентраций это ядови¬тое вещество достигает в женском молоке и жировых тканях.
Токсификация и обезвреживание органических ксенобиотиков
в организме человека Жирорастворимые перетроидные инсектициды в организме гидролизу-ются до водорастворимых фракций, которые затем выводятся. Иногда метабо¬лический процесс ведет к повышению токсичности пестицида. Например, гид¬ролиз карбосульфата приводит к образованию более токсичного соединения -карбофурана. Некоторые жирорастворимые ксенобиотики способны к биокон¬центрации и хранятся в жировых тканях, например хлорорганическое соедине-
ние ДДТ. Такие вещества, по мере прохождения пищевой цепи,откладываются и накапливаются в жировых тканях. При недоедании или относительном голо¬дании жировые депо мобилизуются, находящиеся там ксенобиотики выбрасы¬ваются в кровоток и если их концентрация достигнет достаточно высокого уровня, есть вероятность развития токсических эффектов. Особенно опасно на¬личие хлорорганических инсектицидов типа ДДТ, дильдрина, полихлоркамфе¬на в молоке, так как концентрации, безопасные для взрослых, весьма опасны для грудных детей. Учитывая это обстоятельство, применение хлорорганиче¬ских инсектицидов в экономически развитых странах, в том числе и в России, прекращено с 70-х гг. Благодаря резкому сокращению объемов применения хлорорганических веществ их содержание в живых системах окружающей сре¬ды постепенно снижается, однако, следует иметь в виду, что период полураспа¬да ДДТ составляет 12 лет, вследствии чего присутствие этого соединения в ок¬ружающей среде будет наблюдаться еще в течении многих лет.
Под механизмом токсического действия ксенобиотиков понимают ту биохимическую реакцию, в которую он вступает в организме и результаты ко¬торой определяют весь развертывающийся патологический процесс отравле¬ния. Вполне очевидно, что выяснение механизма действия ядов относится к важнейшим задачам токсикологии, поскольку только на основе знания интим¬ных сторон действия яда могут быть разработаны наиболее эффективные, ан-тидотные средства борьбы с отравлениями.
Метаболические превращения ксенобиотиков в организме происходят с помощью ряда реакций окисления, восстановления, гидролиза. Перечисленные реакции происходят за счет микросомальных ферментов печени. Последние иг¬рают особо важную роль в детоксикации многих ядовитых веществ, поступаю¬щих в организм.
Однако, иногда метаболические превращения приводят к появлению бо¬лее ядовитых метаболитов.
На заключительной стадии метаболических превращений многие мета¬болиты ксенобиотиков подвергаются конъюгации, которую можно отнести к реакциям синтеза. Она заключается в присоединении к метаболитам опреде¬ленных эндогенных субстратов (глюкуроновая кислота, сульфат, ацетил, метил, и др.).
Если печень играет главную роль в метаболических превращениях ядов в организме, то ведущая роль в выведении ядов и их метаболитов принадлежит почкам. Правда, какая-то часть чужеродных для организма веществ может вы¬водиться через органы дыхания, пищеварения, кожу, молочные железы. Однако основная часть большинства веществ выводится из организма с мочой. Это об¬стоятельство с успехом используется на практике. Искусственно повышая диу¬рез, удается значительно ускорить выведение некоторых ядовитых веществ из организма.
Не все выводимые из организма яды безразличны для почек. Высокая концентрация выводимых веществ в почках приводит к их поражению. Так, при отравлениях щавелевой кислотой развивается поражение почек вследствие образования в почечных канальцах кристаллов оксалата кальция. Возможно образование в почках камней после применения высоких доз сульфаниламидов.
Нет ни одной группы населения, которая была бы абсолютно защищена от воздействия органических ксенобиотиков и от развития потенциально серь¬езных нарушений здоровья. Высокие уровни заболеваемости обусловленные острыми и хроническими поражениями подчеркивают необходимость обеспе¬чения медицинского и реабилитационного обслуживания.
Соседние файлы в папке Экология