Conversia substanțelor străine. Forțele protectoare ale corpului uman

Versatilitatea impactului alimentelor asupra corpului uman se datorează nu numai prezenței energiei și materialelor plastice, ci și unei cantități uriașe de alimente, inclusiv componente minore, precum și compuși nenutritivi. Acesta din urmă poate avea activitate farmacologică sau poate avea efecte adverse.

Conceptul de biotransformare a substanțelor străine include, pe de o parte, procesele de transport, metabolizare și toxicitate a acestora, pe de altă parte, posibilitatea influenței nutrienților individuali și a complecșilor acestora asupra acestor sisteme, ceea ce asigură în cele din urmă neutralizarea și eliminarea xenobioticelor. Cu toate acestea, unele dintre ele sunt foarte rezistente la biotransformare și dăunează sănătății. Sub acest aspect trebuie remarcat și termenul detoxifiere - procesul de neutralizare a substanțelor nocive care au intrat într-un sistem biologic. În prezent, s-a acumulat o cantitate destul de mare de material științific privind existența mecanismelor generale de toxicitate și biotransformare a substanțelor străine, ținând cont de natura lor chimică și de starea organismului. Cele mai studiate mecanism de detoxifiere în două faze a xenobioticelor.

În prima etapă, ca răspuns al organismului, au loc transformări metabolice ale acestora în diverși compuși intermediari. Această etapă este asociată cu implementarea reacțiilor enzimatice de oxidare, reducere și hidroliză, care apar de obicei în organe și țesuturi vitale: ficat, rinichi, plămâni, sânge etc.

Oxidare xenobioticele sunt catalizate de enzimele hepatice microzomale cu participarea citocromului P-450. Enzima are un număr mare de izoforme specifice, ceea ce explică varietatea de substanțe toxice care suferă oxidare.

Recuperare realizat cu participarea flavoproteinei dependente de NADON și a citocromului P-450. Ca exemplu, putem cita reacțiile de reducere ale compușilor nitro și azoici în amine și cetonele în alcooli secundari.

Descompunere hidrolitică De regulă, esterii și amidele sunt supuse unei deesterificări și dezaminări ulterioare.

Căile de biotransformare de mai sus duc la modificări ale moleculei xenobiotice - creșterea polarității, solubilității etc.. Acest lucru contribuie la îndepărtarea lor din organism, reducând sau eliminând efectul toxic.

Cu toate acestea, metaboliții primari pot fi foarte reactivi și mai toxici decât substanțele toxice de bază. Acest fenomen se numește activare metabolică. Metaboliții reactivi ajung la celulele țintă, declanșează un lanț de procese catobiochimice secundare care stau la baza mecanismului efectelor hepatotoxice, nefrotoxice, cancerigene, mutagenice, imunogene și a bolilor corespunzătoare.

De o importanță deosebită atunci când se ia în considerare toxicitatea xenobioticelor este formarea de produse intermediare de oxidare a radicalilor liberi, care, împreună cu producerea de metaboliți reactivi ai oxigenului, duce la inducerea peroxidării lipidelor (LPO) a membranelor biologice și la deteriorarea celulelor vii. În acest caz, un rol important îl joacă starea sistemului antioxidant al organismului.

Faza a doua de detoxifiere este asociată cu așa-numita reactii de conjugare. Un exemplu sunt reacțiile de legare ale -OH activ; -NH2; -COOH; Grupuri SH de metaboliți xenobiotici. Cei mai activi participanți la reacțiile de neutralizare sunt enzimele din familia glutation transferazelor, glucoroniltransferazelor, sulfotransferazelor, aciltransferazelor etc.

În fig. Figura 6 prezintă o diagramă generală a metabolismului și mecanismului de toxicitate a substanțelor străine.

Orez. 6.

Metabolismul xenobioticelor poate fi influențat de mulți factori: genetici, fiziologici, factori de mediu etc.

Este de interes teoretic și practic să ne oprim asupra rolului componentelor individuale ale alimentelor în reglarea proceselor metabolice și implementarea toxicității substanțelor străine. O astfel de participare poate apărea în etapele de absorbție în tractul gastro-intestinal, circulație hepato-intestinală, transport sanguin, localizare în țesuturi și celule.

Printre principalele mecanisme de biotransformare a xenobioticelor, sunt importante procesele de conjugare cu glutation redus - T-y-glutamil-D-cisteinil glicina (TSH) - principala componentă tiol a majorității celulelor vii. TSH are capacitatea de a reduce hidroperoxizii în reacția glutation peroxidază și este un cofactor în formaldehida dehidrogenază și glioxilază. Concentrația sa în celulă (baza celulară) depinde în mod semnificativ de proteinele și aminoacizii care conțin sulf (cisteină și metionină) din dietă, astfel încât o deficiență a acestor nutrienți crește toxicitatea unei game largi de substanțe chimice periculoase.

După cum s-a menționat mai sus, un rol important în păstrarea structurii și funcțiilor unei celule vii atunci când este expusă la metaboliți activi de oxigen și produse de oxidare a radicalilor liberi ai substanțelor străine este jucat de sistemul antioxidant al organismului. Se compune din următoarele componente principale: superoxid dismutază (SOD), glutation redus, unele forme de glutation-B-transferază, vitaminele E, C, p-caroten, oligoelementul seleniu - ca cofactor al glutation-peroxidazei, precum și componente alimentare nenutritive - o gamă largă de fitocompuși (bioflavonoide).

Fiecare dintre acești compuși are acțiune specifică în transportorul metabolic general, formând sistemul de apărare antioxidantă al organismului:

• SOD, în cele două forme ale sale - Cu-Zn-SOD citoplasmatic și mitocondrial-Mn-dependent, catalizează reacția de dismutare a 0 2 _ în peroxid de hidrogen și oxigen;
• ESH (ținând cont de funcțiile sale de mai sus) își realizează acțiunea în mai multe direcții: menține grupările sulfhidril ale proteinelor într-o stare redusă, servește ca donor de protoni pentru glutation peroxidază și glutation-D-transferaza, acționează ca un neenzimatic nespecific. stinge radicalii liberi de oxigen, transformându-se în cele din urmă în glutation oxidativ (TSSr). Reducerea acestuia este catalizată de glutation reductază solubilă dependentă de NADPH, a cărei coenzimă este vitamina B2, care determină rolul acesteia din urmă într-una din căile de biotransformare a xenobioticelor.

Vitamina E (os-tocoferol). Cel mai important rol în sistemul de reglare a peroxidării lipidelor îi revine vitaminei E, care neutralizează radicalii liberi ai acizilor grași și metaboliții redusi de oxigen. Rolul protector al tocoferolului a fost demonstrat sub influența unui număr de poluanți ai mediului care induc peroxidarea lipidelor: ozon, NO 2 , CC1 4 , Cd, Pb etc.

Alături de activitatea antioxidantă, vitamina E are proprietăți anticancerigene - inhibă N-nitrozarea aminelor secundare și terțiare în tractul gastrointestinal cu formarea de N-nitrozamine cancerigene, are capacitatea de a bloca mutagenitatea xenobioticelor și afectează activitatea sistem monooxigenază.

Vitamina C. Efectul antioxidant al acidului ascorbic în condiții de expunere la substanțe toxice care induc peroxidarea lipidelor se manifestă printr-o creștere a nivelului de citocrom P-450, a activității reductazei sale și a ratei de hidroxilare a substraturilor din microzomii hepatici.

Cele mai importante proprietăți ale vitaminei C asociate cu metabolismul compușilor străini sunt, de asemenea:

• capacitatea de a inhiba legarea covalentă la macromoleculele compușilor intermediari activi ai diferitelor xenobiotice - acetomionofen, benzen, fenol etc.;
• blochează (asemănător vitaminei E) nitrozarea aminelor și formarea de compuși cancerigeni sub expunerea la nitriți.

Multe substanțe străine, cum ar fi componentele fumului de tutun, oxidează acidul ascorbic la dehidroascorbat, reducând astfel conținutul acestuia în organism. Acest mecanism stă la baza determinării aprovizionării cu vitamina C a fumătorilor, a grupurilor organizate, inclusiv a lucrătorilor întreprinderilor industriale care sunt în contact cu substanțe străine nocive.

Pentru a preveni carcinogeneza chimică, laureatul Premiului Nobel L. Pauling a recomandat utilizarea de megadoze care depășesc necesarul zilnic de 10 sau mai multe ori. Fezabilitatea și eficacitatea unor astfel de cantități rămâne controversată, deoarece saturația țesuturilor corpului uman în aceste condiții este asigurată prin consumul zilnic de 200 mg de acid ascorbic.

Componentele alimentare nenutritive care formează sistemul antioxidant al organismului includ fibre alimentare și fitocompuși biologic activi.

Fibre alimentare. Acestea includ celuloza, hemiceluloza, pectinele și lignina, care sunt de origine vegetală și nu sunt afectate de enzimele digestive.

Fibrele alimentare pot influența biotransformarea substanțelor străine în următoarele domenii:

• influențând peristaltismul intestinal, accelerează trecerea conținutului și reduc astfel timpul de contact al substanțelor toxice cu membrana mucoasă;
• modificarea compoziției microflorei și a activității enzimelor microbiene implicate în metabolismul xenobioticelor sau a conjugaților acestora;
• au proprietăți de adsorbție și schimb de cationi, ceea ce face posibilă legarea agenților chimici, întârzierea absorbției acestora și accelerarea excreției din organism. Aceste proprietăți influențează și circulația hepato-intestinală și asigură metabolismul xenobioticelor care pătrund în organism pe diferite căi.

Studiile experimentale și clinice au stabilit că includerea celulozei, carageninei, gumei de guar, pectinei și tărâțelor de grâu în dietă duce la inhibarea (3-glucuronidazei și mucinazei microorganismelor intestinale. Acest efect trebuie considerat ca o altă capacitate a fibrelor alimentare). să transforme substanțele străine prin împiedicarea hidrolizei conjugatelor acestor substanțe, îndepărtarea lor din circulația hepato-intestinală și creșterea excreției din organism cu produse metabolice.

Există dovezi ale capacității pectinei cu conținut scăzut de metoxilat de a lega mercurul, cobaltul, plumbul, nichelul, cadmiul, manganul și stronțiul. Cu toate acestea, această capacitate a pectinelor individuale depinde de originea lor și necesită studiu și utilizare selectivă. De exemplu, pectina citrice nu prezintă un efect vizibil de adsorbție, activează slab 3-glucuronidaza microflorei intestinale și se caracterizează printr-o lipsă de proprietăți preventive în cazul carcinogenezei chimice induse.

Fitocompuși biologic activi. Neutralizarea substanțelor toxice cu participarea fitocompușilor este asociată cu proprietățile lor de bază:

• influențează procesele metabolice și neutralizează substanțele străine;
• au capacitatea de a lega radicalii liberi și metaboliții reactivi ai xenobioticelor;
• inhiba enzimele care activeaza substantele straine si activeaza enzimele de detoxifiere.

Mulți dintre fitocompușii naturali au proprietăți specifice ca inductori sau inhibitori ai agenților toxici. Compușii organici conținuti în dovlecei, conopidă și varza de Bruxelles și broccoli sunt capabili să inducă metabolismul substanțelor străine, ceea ce este confirmat de accelerarea metabolismului fenacetinei și accelerarea timpului de înjumătățire al antipirinei în plasma sanguină a subiecților care au primit. legume crucifere în dieta lor.

O atenție deosebită se acordă proprietăților acestor compuși, precum și fitocompușilor din ceai și cafea - catechine și diterpene (kapfeol și cafestol) - stimulând activitatea sistemului monooxigenazei și a glutation-S-transferazei hepatice și a mucoasei intestinale. Acesta din urmă stă la baza efectului lor antioxidant atunci când sunt expuși la agenți cancerigeni și la activitatea anticanceroasă.

Este recomandabil să ne oprim asupra rolului biologic al altor vitamine în procesele de biotransformare a substanțelor străine care nu sunt asociate cu sistemul antioxidant.

Multe vitamine îndeplinesc funcțiile coenzimelor direct în sistemele enzimatice asociate cu metabolismul xenobioticelor, precum și în enzimele pentru biosinteza componentelor sistemelor de biotransformare.

Tiamina (vitamina Bt). Se știe că deficiența de tiamină determină o creștere a activității și conținutului componentelor sistemului monooxigenazei, care este considerat un factor nefavorabil care contribuie la activarea metabolică a substanțelor străine. Prin urmare, furnizarea de vitamine în dietă poate juca un anumit rol în mecanismul de detoxifiere a xenobioticelor, inclusiv a otrăvurilor industriale.

Riboflavină (vitamina B2). Funcțiile riboflavinei în procesele de biotransformare a substanțelor străine sunt realizate în principal prin următoarele procese metabolice:

• participarea la metabolismul flavoproteinelor microzomale NADPH-citocrom P-450 reductază, NADPH-citocrom b 5 reductază;
• asigurarea lucrului aldehidoxidazelor, precum și a glutation reductază prin rolul coenzimatic al FAD cu generarea de TSH din glutation oxidat.

Un experiment pe animale a arătat că deficiența de vitamine duce la o scădere a activității UDP-glucuroniltransferazei în microzomii hepatici, pe baza scăderii ratei de conjugare glucuronidică a /7-nitrofenolului și o-aminofenolului. Există dovezi ale creșterii conținutului de citocrom P-450 și ale vitezei de hidroxilare a aminopirinei și anilinei în microzomi cu deficit nutrițional de riboflavină la șoareci.

Cobalamine (vitamina B 12) și acid folic. Efectul sinergic al vitaminelor luate în considerare asupra proceselor de biotransformare a xenobioticelor se explică prin efectul lipotrop al complexului acestor nutrienți, cel mai important element al căruia este activarea glutation-D-transferazei și inducerea organică a sistemului monooxigenazei. .

Studiile clinice au arătat dezvoltarea deficienței de vitamina B12 atunci când organismul este expus la protoxid de azot, ceea ce se explică prin oxidarea CO 2+ în inelul CO e+ corin al cobalaminei și inactivarea acestuia. Acesta din urmă provoacă deficit de acid folic, care se bazează pe lipsa regenerării formelor sale metabolic active în aceste condiții.

Formele coenzimatice ale acidului tetrahidrofolic, împreună cu vitamina B 12 și Z-metionina, sunt implicate în oxidarea formaldehidei, astfel încât o deficiență a acestor vitamine poate duce la creșterea toxicității formaldehidei și a altor compuși cu un singur carbon, inclusiv metanolul.

În general, putem concluziona că factorul nutrițional poate juca un rol important în procesele de biotransformare a substanțelor străine și prevenirea efectelor adverse ale acestora asupra organismului. O mulțime de materiale teoretice și date factuale au fost acumulate în această direcție, dar multe întrebări rămân deschise și necesită cercetări experimentale suplimentare și confirmare clinică.

Este necesar să se sublinieze necesitatea unor modalități practice de implementare a rolului preventiv al factorului nutrițional în procesele de metabolizare a substanțelor străine. Aceasta include dezvoltarea unor diete bazate pe știință pentru anumite grupuri de populație în care există riscul de expunere la diverse xenobiotice alimentare și complexele acestora sub formă de suplimente alimentare, alimente specializate și diete.

Imunitatea: ce este.

Scopul final al sistemului imunitar este distrugerea unui agent străin, care poate fi un agent patogen, un corp străin, o substanță toxică sau o celulă degenerată a corpului însuși. În sistemul imunitar al organismelor dezvoltate, există multe modalități de a detecta și elimina agenții străini, totalitatea lor se numește răspuns imun.

Toate formele de răspuns imun pot fi împărțite în reacții dobândite și înnăscute.

Imunitatea dobândită se formează după „prima întâlnire” cu un antigen specific - celulele de memorie (limfocitele T) sunt responsabile pentru stocarea informațiilor despre această „întâlnire”. Imunitatea dobândită este foarte specifică unui anumit tip de antigen și vă permite să le distrugeți rapid și eficient la întâlniri repetate.

Antigene sunt molecule care provoacă reacții specifice în organism și sunt percepute ca agenți străini. De exemplu, persoanele care au avut varicela (rujeolă, difterie) dezvoltă adesea imunitate pe tot parcursul vieții la aceste boli.

Imunitatea înnăscută caracterizat prin capacitatea organismului de a neutraliza biomaterialul străin și potențial periculos (microorganisme, transplant, toxine, celule tumorale, celule infectate cu un virus), care există inițial, înainte de prima intrare a acestui biomaterial în organism.

Morfologia sistemului imunitar

Sistemul imunitar al oamenilor și al altor vertebrate este un complex de organe și celule capabile să îndeplinească funcții imunologice. În primul rând, răspunsul imun este realizat de leucocite. Majoritatea celulelor sistemului imunitar provin din țesuturi hematopoietice. La adulți, dezvoltarea acestor celule începe în măduva osoasă. Doar limfocitele T se diferențiază în timus (glanda timus). Celulele mature se stabilesc în organele limfoide și la granițele cu mediul, în apropierea pielii sau pe mucoasele.

Corpul animalelor cu mecanisme de imunitate dobândită produce multe varietăți de celule imune specifice, fiecare dintre acestea fiind responsabilă pentru un antigen specific. Prezența unui număr mare de soiuri de celule imunitare este necesară pentru a respinge atacurile microorganismelor care pot muta și modifica compoziția lor antigenică. O parte semnificativă a acestor celule își completează ciclul de viață fără a lua parte la apărarea organismului, de exemplu, fără a întâlni antigeni adecvati.

Sistemul imunitar protejează organismul de infecție în mai multe etape, fiecare etapă crescând specificitatea protecției. Cea mai simplă linie de apărare o reprezintă barierele fizice (piele, mucoase) care împiedică pătrunderea infecțiilor – bacterii și viruși – în organism. Dacă un agent patogen pătrunde aceste bariere, o reacție intermediară nespecifică la acesta este efectuată de sistemul imunitar înnăscut. Sistemul imunitar înnăscut se găsește la toate plantele și animalele. În cazul în care agenții patogeni depășesc cu succes influența mecanismelor imune înnăscute, vertebratele au un al treilea nivel de apărare - apărarea imună dobândită. Această parte a sistemului imunitar își adaptează răspunsul în timpul procesului infecțios pentru a îmbunătăți recunoașterea materialului biologic străin. Acest răspuns îmbunătățit persistă după eradicarea agentului patogen sub forma memoriei imunologice. Permite mecanismelor imunității dobândite să dezvolte un răspuns mai rapid și mai puternic ori de câte ori apare același agent patogen.

Atât imunitatea înnăscută, cât și cea dobândită depind de capacitatea sistemului imunitar de a-și distinge moleculele proprii de cele străine. În imunologie, automoleculele sunt înțelese ca acele componente ale corpului pe care sistemul imunitar este capabil să le distingă de cele străine. În schimb, moleculele care sunt recunoscute ca străine sunt numite non-self. Moleculele recunoscute se numesc antigene, care sunt definite în prezent ca substanțe care sunt legate de receptori imuni specifici ai sistemului imunitar dobândit.

Bariere de suprafață

Organismele sunt protejate de infecții printr-o serie de bariere mecanice, chimice și biologice.

Exemple bariere mecaniceÎnvelișul ceros al multor frunze de plante, exoscheletul artropodelor, cojile de ou și pielea pot servi ca primă etapă de protecție împotriva infecțiilor. Cu toate acestea, organismul nu poate fi separat complet de mediul extern, așa că există și alte sisteme care protejează mesajele externe ale organismului - sistemele respirator, digestiv și genito-urinar. Aceste sisteme pot fi împărțite în permanent active și activate ca răspuns la o intruziune.

Un exemplu de sistem care funcționează constant sunt firele de păr minuscule de pe pereții traheei, numite cili, care fac mișcări rapide în sus pentru a îndepărta orice praf, polen sau alte obiecte străine mici, astfel încât să nu poată pătrunde în plămâni. La fel, expulzarea microorganismelor se realizează prin acțiunea de spălare a lacrimilor și a urinei. Mucusul secretat în sistemul respirator și digestiv servește la legarea și imobilizarea microorganismelor.

Dacă mecanismele de funcționare constantă nu sunt suficiente, atunci sunt activate mecanismele „de urgență” pentru curățarea corpului, cum ar fi tusea, strănutul, vărsăturile și diareea.

Pe lângă aceasta, există bariere de protectie chimica. Pielea și tractul respirator eliberează peptide antimicrobiene (proteine)

Enzime precum lizozima și fosfolipaza A se găsesc în salivă, lacrimi și laptele matern și au, de asemenea, efecte antimicrobiene. Secrețiile vaginale acționează ca o barieră chimică după începerea menstruației, când devin ușor acide. Spermatozoizii conțin defensine și zinc pentru a distruge agenții patogeni. În stomac, acidul clorhidric și enzimele proteolitice servesc ca factori de protecție chimici puternici împotriva microorganismelor ingerate cu alimente.

În tractul genito-urinar și gastrointestinal există bariere biologice, reprezentat de microorganisme prietenoase - comensale. Microflora nepatogenă, care s-a adaptat să trăiască în aceste condiții, concurează cu bacteriile patogene pentru hrană și spațiu, deplasându-le astfel din zonele de barieră. Acest lucru reduce probabilitatea ca agenții patogeni să atingă niveluri suficiente pentru a provoca infecția.

Imunitatea înnăscută

Daca un microorganism reuseste sa patrunda in barierele primare, intalneste celulele si mecanismele sistemului imunitar innascut. Apărarea imună înnăscută este nespecifică, adică componentele sale recunosc și răspund la corpurile străine, indiferent de caracteristicile acestora, conform mecanismelor general acceptate. Acest sistem nu creează imunitate pe termen lung la o anumită infecție.

Reacțiile imune nespecifice includ reacțiile inflamatorii, sistemul complementului, precum și mecanismele de ucidere nespecifice și fagocitoza.

Aceste mecanisme sunt discutate în secțiunea „Mecanisme”, iar sistemul de complement este discutat în secțiunea „Molecule”.

Imunitatea dobândită

Sistemul imunitar dobândit a apărut în timpul evoluției vertebratelor inferioare. Oferă un răspuns imun mai intens, precum și memorie imunologică, datorită căreia fiecare microorganism străin este „rememorat” de antigenele sale unice. Sistemul imunitar dobândit este specific antigenului și necesită recunoașterea antigenelor străine specifice („non-self”) într-un proces numit prezentare de antigen. Specificitatea antigenului permite reacții care sunt destinate unor microorganisme specifice sau celulelor infectate de acestea. Capacitatea de a efectua astfel de reacții îngust direcționate este menținută în organism de „celulele de memorie”. Dacă o gazdă este infectată de un microorganism de mai multe ori, aceste celule de memorie specifice sunt folosite pentru a ucide rapid acel microorganism.

Celulele-efectori ai unui răspuns imun specific sunt discutate în secțiunea „Celele”; mecanismele de desfășurare a răspunsului imun cu participarea lor sunt discutate în secțiunea „Mecanisme”.

Pentru a întări sistemul imunitar, precum și ca măsură preventivă, vindecarea fructelor de Goji chinezești vă va ajuta, citiți mai multe http://yagodygodzhi.ru/. Cum acţionează aceste fructe de pădure asupra organismului poate fi citit în articol

Otrăvurile care pătrund în organism, ca și alți compuși străini, pot suferi o varietate de transformări biochimice ( biotransformare), care de cele mai multe ori are ca rezultat formarea de substanțe mai puțin toxice ( neutralizare, sau detoxifiere). Dar există multe cazuri cunoscute de toxicitate crescută a otrăvurilor atunci când structura lor în organism se modifică. Există și compuși ale căror proprietăți caracteristice încep să apară doar ca urmare a biotransformării. În același timp, o anumită parte a moleculelor otrăvitoare este eliberată din organism fără nicio modificare sau chiar rămâne în el pentru o perioadă mai mult sau mai puțin lungă, fixată de proteinele din plasma sanguină și țesuturi. În funcție de puterea complexului „otrăvire-proteină” format, efectul otrăvii încetinește sau se pierde complet. În plus, structura proteinei poate fi doar un purtător al unei substanțe toxice, livrând-o către receptorii corespunzători. *

* (Prin termenul de „receptor” (sau „structură de receptor”) vom desemna „punctul de aplicare” al otrăvurilor: enzima, obiectul acțiunii sale catalitice (substrat), precum și proteine, lipide, mucopolizaharide și alte corpuri care alcătuiesc structura celulelor sau participă la metabolism. Ideile farmacologice moleculare despre esența acestor concepte vor fi discutate în capitolul. 2)

Studiul proceselor de biotransformare ne permite să rezolvăm o serie de probleme practice în toxicologie. În primul rând, cunoașterea esenței moleculare a detoxificării otrăvurilor face posibilă izolarea mecanismelor de apărare ale organismului și, pe această bază, schițarea modalităților de influență direcționată asupra procesului toxic. În al doilea rând, mărimea dozei de otravă (medicament) care intră în organism poate fi judecată după cantitatea de produse de transformare a acestora eliberate prin rinichi, intestine și plămâni - metaboliți, * ceea ce face posibilă monitorizarea stării de sănătate a persoanelor implicate în producerea și utilizarea substanțelor toxice; În plus, în diferite boli, formarea și eliberarea din organism a multor produse de biotransformare a substanțelor străine este afectată semnificativ. În al treilea rând, apariția otrăvurilor în organism este adesea însoțită de inducerea enzimelor care catalizează (accelerează) transformările acestora. Prin urmare, prin influențarea activității enzimelor induse cu ajutorul anumitor substanțe, este posibilă accelerarea sau inhibarea proceselor biochimice de transformare a compușilor străini.

* (Metaboliții sunt, de asemenea, înțeleși în mod obișnuit ca diverși produse biochimice ale metabolismului normal (metabolism))

S-a stabilit acum că procesele de biotransformare a substanțelor străine au loc în ficat, tractul gastrointestinal, plămâni și rinichi (Fig. 1). În plus, conform rezultatelor cercetării profesorului I. D. Gadaskina, * un număr considerabil de compuși toxici suferă transformări ireversibile în țesutul adipos. Totuși, importanța principală aici este ficatul, sau mai precis, fracția microzomală a celulelor sale. În celulele hepatice, în reticulul lor endoplasmatic, sunt localizate majoritatea enzimelor care catalizează transformarea substanțelor străine. Reticulul în sine este un plex de tubuli linoproteici care pătrund în citoplasmă (Fig. 2). Cea mai mare activitate enzimatică este asociată cu așa-numitul reticul neted, care, spre deosebire de reticulul aspru, nu are ribozomi pe suprafața sa. ** Nu este deci surprinzător că, în cazul bolilor hepatice, sensibilitatea organismului la multe substanțe străine crește brusc. Trebuie remarcat faptul că, deși numărul de enzime microzomale este mic, acestea au o proprietate foarte importantă - afinitate mare pentru diferite substanțe străine cu nespecificitate chimică relativă. Acest lucru le creează oportunitatea de a intra în reacții de neutralizare cu aproape orice compus chimic care intră în mediul intern al corpului. Recent, prezența unui număr de astfel de enzime a fost dovedită în alte organele celulare (de exemplu, în mitocondrii), precum și în plasma sanguină și microorganismele intestinale.

* (Gadaskina I. D. Țesut adipos și otrăvuri. - În cartea: Probleme actuale în toxicologie industrială / Ed. N. V. Lazareva, A. A. Golubeva, E. T. Lykhipoy. L., 1970, p. 21-43)

** (Ribozomii sunt formațiuni celulare sferice cu diametrul de 15-30 nm, care sunt centre pentru sinteza proteinelor, inclusiv a enzimelor; conțin acid ribonucleic (ARN))

Se crede că principiul principal al transformării compușilor străini în organism este acela de a asigura cea mai mare viteză de eliminare a acestora prin transferul lor de la structuri chimice solubile în grăsimi la structuri chimice mai solubile în apă. În ultimii 10-15 ani, când se studiază esența transformărilor biochimice ale compușilor străini de la solubili în grăsimi la solubili în apă, se acordă o importanță tot mai mare așa-numitului sistem enzimatic monooxigenază cu funcție mixtă, care conține o proteină specială - citocromul P-450. Are o structură apropiată de hemoglobina (în special, conține atomi de fier cu valență variabilă) și este veriga finală în grupul de enzime microzomale oxidante - biotransformatoare, concentrate în principal în celulele hepatice. * În organism, citocromul P-450 poate fi găsit sub 2 forme: oxidat și redus. În starea oxidată, formează mai întâi un compus complex cu o substanță străină, care este apoi redusă de o enzimă specială - citocrom reductază. Acest compus redus reacţionează apoi cu oxigenul activat, rezultând formarea unei substanţe oxidate şi, de regulă, netoxice.

* (Kovalev I. E., Malenkov A. G. Fluxul de substanțe străine: impactul asupra umanității, - Natura, 1980, nr. 9, p. 90-101)

Biotransformarea substanțelor toxice se bazează pe mai multe tipuri de reacții chimice, care au ca rezultat adăugarea sau eliminarea radicalilor metil (-CH 3), acetil (CH 3 COO-), carboxil (-COOH), hidroxil (-OH) ( grupuri), precum și atomi de sulf și grupări care conțin sulf. De o importanță considerabilă sunt procesele de descompunere a moleculelor otrăvitoare până la transformarea ireversibilă a radicalilor lor ciclici. Dar un rol deosebit între mecanismele de neutralizare a otrăvurilor îl joacă reacții de sinteză, sau conjugare, în urma cărora se formează complexe netoxice - conjugate. În același timp, componentele biochimice ale mediului intern al organismului care intră în interacțiune ireversibilă cu otrăvurile sunt: ​​acidul glucuronic (C 5 H 9 O 5 COOH), cisteina ( ), glicină (NH 2 -CH 2 -COOH), acid sulfuric etc. Moleculele de otrăvuri care conţin mai multe grupe funcţionale pot fi transformate prin 2 sau mai multe reacţii metabolice. În treacăt, remarcăm o împrejurare semnificativă: întrucât transformarea și detoxifierea substanțelor toxice din cauza reacțiilor de conjugare sunt asociate cu consumul de substanțe importante pentru viață, aceste procese pot provoca o deficiență a acestora din urmă în organism. Astfel, apare un alt tip de pericol - posibilitatea de a dezvolta afecțiuni secundare dureroase din cauza lipsei metaboliților necesari. Astfel, detoxifierea multor substanțe străine depinde de rezervele de glicogen din ficat, deoarece din acesta se formează acidul glucuronic. Prin urmare, atunci când doze mari de substanțe intră în organism, a căror neutralizare se realizează prin formarea de esteri ai acidului glucuronic (de exemplu, derivați de benzen), conținutul de glicogen, principala rezervă de carbohidrați ușor de mobilizat, scade. Pe de altă parte, există substanțe care, sub influența enzimelor, sunt capabile să despartă moleculele de acid glucuronic și contribuie astfel la neutralizarea otrăvurilor. Una dintre aceste substanțe s-a dovedit a fi glicirizina, care face parte din rădăcina de lemn dulce. Glicirizina conține 2 molecule de acid glucuronic în stare legată, care sunt eliberate în organism, iar acest lucru, aparent, determină proprietățile protectoare ale rădăcinii de lemn dulce împotriva multor otrăviri, cunoscute de mult timp în medicina Chinei, Tibetului și Japoniei. . *

* (Salo V. M. Plante și medicină. M.: Nauka, 1968)

În ceea ce privește îndepărtarea substanțelor toxice și a produselor lor de transformare din organism, plămânii, organele digestive, pielea și diferitele glande joacă un anumit rol în acest proces. Dar nopțile sunt cele mai importante aici. De aceea, în cazul multor intoxicații, cu ajutorul unor mijloace speciale care sporesc separarea urinei, se realizează cea mai rapidă îndepărtare a compușilor toxici din organism. În același timp, trebuie luate în considerare și efectele dăunătoare asupra rinichilor ale unor otrăvuri excretate prin urină (de exemplu, mercur). În plus, produsele transformării substanțelor toxice pot fi reținute în rinichi, așa cum este cazul intoxicației severe cu etilenglicol. * Când este oxidat, în organism se formează acid oxalic, iar cristalele de oxalat de calciu cad în tubii renali, împiedicând urinarea. În general, astfel de fenomene se observă atunci când concentrația de substanțe excretate prin rinichi este mare.

* (Ca antigel este folosit etilenglicolul - o substanță care scade punctul de îngheț al lichidelor inflamabile din motoarele cu ardere internă.)

Pentru a înțelege esența biochimică a proceselor de transformare a substanțelor toxice în organism, să luăm în considerare câteva exemple referitoare la componentele comune ale mediului chimic al omului modern.

Asa de, benzen, care, ca și alte hidrocarburi aromatice, este utilizat pe scară largă ca solvent pentru diferite substanțe și ca produs intermediar în sinteza coloranților, materialelor plastice, medicamentelor și a altor compuși, se transformă în organism în 3 direcții cu formarea metaboliților toxici ( Fig. 3). Acestea din urmă sunt excretate prin rinichi. Benzenul poate rămâne în organism foarte mult timp (conform unor rapoarte, până la 10 ani), în special în țesutul adipos.

Un interes deosebit este studiul proceselor de transformare din organism metale toxice, care au un impact din ce în ce mai larg asupra oamenilor în legătură cu dezvoltarea științei și tehnologiei și dezvoltarea resurselor naturale. În primul rând, trebuie remarcat faptul că, ca urmare a interacțiunii cu sistemele tampon redox ale celulei, în timpul cărora are loc transferul de electroni, valența metalelor se modifică. În acest caz, trecerea la o stare de valență mai scăzută este de obicei asociată cu o scădere a toxicității metalelor. De exemplu, ionii de crom hexavalent se transformă în organism într-o formă trivalentă cu toxicitate scăzută, iar cromul trivalent poate fi îndepărtat rapid din organism cu ajutorul anumitor substanțe (pirosulfat de sodiu, acid tartric etc.). Un număr de metale (mercur, cadmiu, cupru, nichel) se leagă activ de biocomplexuri, în primul rând de grupe funcționale de enzime (-SH, -NH 2, -COOH etc.), ceea ce determină uneori selectivitatea acțiunii lor biologice.

Printre pesticide- substanțe destinate distrugerii ființelor vii și plantelor dăunătoare, există reprezentanți ai diferitelor clase de compuși chimici care sunt toxici pentru om într-un grad sau altul: organoclorurati, organofosforici, organometalici, nitrofenol, cianuri etc. Conform datelor disponibile, * despre 10% din toate intoxicațiile fatale sunt cauzate în prezent de pesticide. Cele mai semnificative dintre ele, după cum se știe, sunt FOS. Prin hidrolizare, de obicei își pierd toxicitatea. Spre deosebire de hidroliză, oxidarea FOS este aproape întotdeauna însoțită de o creștere a toxicității lor. Acest lucru se poate observa dacă comparăm biotransformarea a 2 insecticide - fluorofosfat de diizopropil, care își pierde proprietățile toxice prin îndepărtarea unui atom de fluor în timpul hidrolizei, și tiofos (un derivat al acidului tiofosforic), care este oxidat în fosfacol mult mai toxic (un derivat al acidului ortofosforic).

* (Buslovich S. Yu., Zakharov G. G. Clinica și tratamentul otrăvirii acute cu pesticide (pesticide). Minsk: Belarus, 1972)

Dintre cele utilizate pe scară largă substanțe medicinale somnifere sunt cele mai frecvente surse de otrăvire. Procesele transformărilor lor în organism au fost studiate destul de bine. În special, s-a demonstrat că biotransformarea unuia dintre derivații obișnuiți ai acidului barbituric - luminal (Fig. 4) - se desfășoară lent, iar acest lucru stă la baza efectului său hipnotic pe termen lung, deoarece depinde de numărul de luminal nemodificat. molecule în contact cu celulele nervoase. Dezintegrarea inelului de barbiturice duce la încetarea acțiunii luminale (precum și a altor barbiturice), care în doze terapeutice provoacă somn de până la 6 ore.În acest sens, soarta în organism a unui alt reprezentant al barbituricelor - hexobarbital - nu este lipsit de interes. Efectul său hipnotic este mult mai scurt, chiar și atunci când se utilizează doze semnificativ mai mari decât Luminal. Se crede că aceasta depinde de viteza mai mare și de numărul mai mare de moduri de inactivare a hexobarbitalului în organism (formarea de alcooli, cetone, derivați demetilați și alți). Pe de altă parte, acele barbiturice care rămân aproape neschimbate în organism, precum barbitalul, au un efect hipnotic de durată mai lungă decât luminal. De aici rezultă că substanțele care sunt excretate nemodificate în urină pot provoca intoxicație dacă rinichii nu pot face față eliminării lor din organism.

De asemenea, este important de menționat că, pentru a înțelege efectul toxic neașteptat al utilizării simultane a mai multor medicamente, trebuie acordată importanța cuvenită enzimelor care afectează activitatea substanțelor combinate. De exemplu, medicamentul fizostigmină, atunci când este utilizat împreună cu novocaina, face din aceasta din urmă o substanță foarte toxică, deoarece blochează enzima (esteraza) care hidrolizează novocaina în organism. Efedrina se manifestă într-un mod similar, legându-se de oxidază, care inactivează adrenalina și, prin urmare, prelungește și intensifică efectul acesteia din urmă.

Un rol major în biotransformarea medicamentelor îl joacă procesele de inducție (activare) și inhibarea activității enzimelor microzomale de către diferite substanțe străine. Astfel, alcoolul etilic, unele insecticide și nicotina accelerează inactivarea multor medicamente. Prin urmare, farmacologii acordă atenție consecințelor nedorite ale contactului cu aceste substanțe în timpul terapiei medicamentoase, în care efectul terapeutic al unui număr de medicamente este redus. În același timp, trebuie luat în considerare faptul că, dacă contactul cu inductorul enzimelor microzomale se oprește brusc, acest lucru poate duce la un efect toxic al medicamentelor și va necesita o reducere a dozelor acestora.

De asemenea, trebuie avut în vedere faptul că, conform Organizației Mondiale a Sănătății (OMS), 2,5% din populație are un risc semnificativ crescut de toxicitate medicamentoasă, întrucât timpul lor de înjumătățire plasmatică determinat genetic la acest grup de persoane este de 3 ori mai mult decât media. Mai mult, aproximativ o treime din toate enzimele descrise la oameni în multe grupuri etnice sunt reprezentate de variante de activitate diferită. Prin urmare - diferențe individuale în reacțiile la unul sau altul agent farmacologic, în funcție de interacțiunea multor factori genetici. Astfel, s-a constatat că aproximativ unul din 1-2 mii de persoane are o activitate puternic redusă a colinesterazei serice, care hidrolizează ditilina, un medicament folosit pentru relaxarea mușchilor scheletici timp de câteva minute în timpul unor intervenții chirurgicale. La astfel de persoane, efectul ditilinei este prelungit brusc (până la 2 ore sau mai mult) și poate deveni o sursă de boală gravă.

Printre oamenii care trăiesc în țările mediteraneene, Africa și Asia de Sud-Est, există o deficiență determinată genetic în activitatea enzimei glucozo-6-fosfat dehidrogenază a eritrocitelor (o scădere de până la 20% din normal). Această caracteristică face ca celulele roșii din sânge să fie mai puțin rezistente la o serie de medicamente: sulfonamide, unele antibiotice, fenacetină. Din cauza defalcării celulelor roșii din sânge la astfel de indivizi, în timpul tratamentului cu medicamente apar anemia hemolitică și icterul. Este destul de evident că prevenirea acestor complicații ar trebui să constea într-o determinare preliminară a activității enzimelor corespunzătoare la pacienți.

Deși materialul de mai sus oferă doar o idee generală a problemei biotransformării substanțelor toxice, arată că organismul uman are multe mecanisme biochimice de protecție care, într-o anumită măsură, îl protejează de efectele nedorite ale acestor substanțe, cel puțin din doze mici. Funcționarea unui astfel de sistem de barieră complex este asigurată de numeroase structuri enzimatice, a căror influență activă face posibilă schimbarea cursului proceselor de transformare și neutralizare a otrăvurilor. Dar acesta este deja unul dintre următoarele subiecte. În prezentarea ulterioară, vom reveni la luarea în considerare a aspectelor individuale ale transformării anumitor substanțe toxice în organism în măsura necesară pentru înțelegerea mecanismelor moleculare ale acțiunii lor biologice.

A. fagocite

B. trombocite

C. enzime

D. hormoni

E. hematii

371. SIDA poate duce la:

A. la distrugerea completă a sistemului imunitar al organismului

B. la incoagulabilitatea sângelui

C. la o scădere a numărului de trombocite

D. la o creștere bruscă a nivelului trombocitelor din sânge

E. la o scădere a hemoglobinei din sânge și la dezvoltarea anemiei

372. Vaccinările preventive protejează împotriva:

A. cele mai multe boli infecţioase

B. orice boli

C. Infecția HIV și SIDA

D. boli cronice

E. boli autoimune

373. În timpul unei vaccinări preventive se introduc în organism următoarele:

A. microorganisme ucise sau slăbite

B. anticorpi gata preparati

C. leucocite

D. antibiotice

E. hormoni

374 Sângele din grupa 3 poate fi transfuzat persoanelor cu:

A. 3 și 4 grupe sanguine

B. 1 și 3 grupe sanguine

C. 2 si 4 grupe sanguine

D. Grupele de sânge 1 și 2

E. Grupa 1 și 4 de sânge

375. Ce substanțe neutralizează corpurile străine și otrăvurile acestora în corpul uman și animal?

A. anticorpi

B. enzime

C. antibiotice

D. hormoni

376. Imunitatea artificială pasivă apare la o persoană dacă i se injectează următoarele în sânge:

A. fagocite si limfocite

B. agenți patogeni slăbiți

C. anticorpi gata preparati

D. enzime

E. hematii și trombocite

377. Cine a studiat primul în 1880–1885. au primit vaccinuri împotriva holerei de pui, antraxului și rabiei:

A. L. Pasteur

B.I.P. Pavlov

S.I.M. Sechenov

D. A.A. Uhtomski

E. N.K Koltsov

378. Produse biologice pentru a crea imunitate la oameni la boli infecțioase?

A. Vaccinuri

B. Enzime

D. Hormoni

E. Seruri

379. Vaccinurile vii conțin:

A. Bacteriile sau virușii slăbiți

B. Enzime

D. Antitoxine

E. Hormoni

380. Anatoxine:

A. Reactogen scăzut, capabil să formeze imunitate intensă timp de 4–5 ani.

381. Fagi:

R. Sunt viruși care pot pătrunde într-o celulă bacteriană, se pot reproduce și pot provoca liza acesteia.

B. Sunt vaccinuri chimice.

C. Folosit pentru prevenirea febrei tifoide, a paratifoidei A și B

D. Folosit pentru prevenirea tifosului, paratifoidului, tusei convulsive, holerei

E. Mai imunogen, creează imunitate de înaltă tensiune

382. Folosit pentru prevenirea fagilor și terapia cu fagi a bolilor infecțioase:

A. Bacteriofagi

B. Antitoxine

C. Vaccinuri vii

D. Antigene complete

E. Vaccinuri ucise

383. Un eveniment care vizează menținerea imunității dezvoltate de vaccinările anterioare:

A. Revaccinarea

B. Vaccinarea populaţiei

C. Contaminarea bacteriană

D. Stabilizare

E. Fermentarea

384. Dezvoltarea imunității post-vaccinare este influențată de următorii factori, în funcție de vaccinul în sine:

A. Toate răspunsurile sunt corecte

B. puritatea medicamentului;

C. durata de viață a antigenului;

E. prezența antigenelor protectoare;