Пути поступления и метаболизм ядов в организме человека

Биологическая активность химических соединений определяется их структурой, физическими и химическими свойствами, особенностями механизма действия, путей поступления в организм и превращения в нем, а также дозой (концентрацией) и длительностью влияния на организм. В зависимости от того, в каком количестве действует то или иное вещество, оно может являться или индифферентным для организма, или лекарством, или ядом. При значительных превышениях доз многие лекарственные вещества становятся ядами. С другой стороны, постоянно поступающие в организм с пищей или вдыхаемым воздухом вещества, становятся вредными для человека, когда они вводятся в непривычно больших количествах или при измененных условиях внешней среды.

Следовательно, понятие «яд» носит не столько качественный, сколько количественный характер и сущность явления ядовитости должна прежде всего оцениваться количественными взаимоотношениями между химически вредными факторами внешней среды и организмом. На этом положении основаны известные в токсикологии определения [2, 3, 7, 8, 11, 14].

Яд – мера (единство количества и качества) действия химических веществ, в результате которого при определенных условиях возникает отравление.

Яды – химические соединения, отличающиеся высокой токсичностью, т.е. способные в минимальных количествах вызывать тяжелые нарушения жизнедеятельности или гибель животного организма.

Яд – химический компонент среды обитания, поступающий в количестве (реже – качестве), не соответствующем врожденным или приобретенным свойствам организма, и поэтому несовместимый с его жизнью.

Яды – вещества, способные при воздействии на живые организмы вызывать резкое нарушение нормальной жизнедеятельности, т. е. отравление (токсический эффект) или прекращение жизни, смерть (летальный эффект).

Яды – это вещества, которые будучи введенными в организм в малых количествах способны вызвать расстройство здоровья либо смерть.

Ядом называется вещество, которое, действуя химически или физико-химически, будучи введено в организм извне даже в малых количествах, при определенных условиях вызывает расстройство здоровья и смерть.

Яды (токсические вещества), химические вещества, способные при попадании в организм в достаточных дозах вызывать интоксикацию (отравление) или смерть.

Поступление ядов в организм человека может происходить через органы дыхания, пищеварительный тракт и кожу. Огромная поверхность легочных альвеол (около 80–90 м2) обеспечивает интенсивное всасывание и быстрый эффект действия ядовитых паров и газов, присутствующих во вдыхаемом воздухе. При этом в первую очередь легкие становятся «входными воротами» для тех из них, которые хорошо растворимы в жирах. Диффундируя через альвеолярно-капиллярную мембрану толщиною около 0,8 мкм, отделяющую воздушную среду от кровяного русла, молекулы ядов наикратчайшим путем проникают в малый круг кровообращения и затем, минуя печень, через сердце достигают кровеносных сосудов большого круга.

С отравленной пищей, водой, а также в «чистом» виде токсичные вещества всасываются в кровь через слизистые оболочки полости рта, желудка и кишечника. Большинство из них всасывается в эпителиальные клетки пищеварительного тракта и далее в кровь по механизму простой диффузии. При этом ведущим, фактором проникновения ядов во внутренние среды организма является их растворимость в липидах (жирах), точнее характер распределения между липидной и водной фазами в месте всасывания. Существенную роль играет также степень диссоциации ядов.

Что касается жиронерастворимых чужеродных веществ, то многие из них проникают через клеточные мембраны слизистых оболочек желудка и кишечника по порам или пространствам между мембранами. Хотя площадь пор составляет только около 0,2% всей поверхности мембраны, тем не менее это обеспечивает всасывание многих водорастворимых и гидрофильных веществ. Током крови из желудочно-кишечного тракта токсичные вещества доставляются в печень – орган, выполняющий барьерную функцию по отношению к подавляющему большинству чужеродных соединений [9].

Как показывают многие исследования, скорость проникновения ядов через неповрежденную кожу прямо пропорциональна их растворимости в липидах, а дальнейший их переход в кровь зависит от способности растворяться в воде. Это относится не только к жидкостям и твердым веществам, но и к газам. Последние могут диффундировать через кожу как через инертную мембрану. Таким способом, например, кожный барьер преодолевают HCN, СО2, СО, H2S и другие газы. Прохождению через кожу тяжелых металлов способствует образование ими солей с жирными кислотами жирового слоя кожи.

Прежде чем оказаться в том или ином органе (ткани), находящиеся в крови яды преодолевают ряд внутренних клеточных и мембранных барьеров. Важнейшими из них являются гематоэнцефалический и плацентарный –

Из определений понятия отравления следует, что они должны рассматриваться как особый вид заболеваний, этиологическим фактором (т.е. причиной) которых являются вредоносные химические агенты.

Профессор Е.А. Лужников и соавторы [9] рекомендуют различать два основных вида ответных реакций организма на внедрение токсической дозы чужеродного химического вещества (химическую травму). Первый – результат прямого воздействия токсичного агента на биоструктуру, когда он находится в организме и продолжает оказывать свое специфическое действие. Второй возникает параллельно с первым как следствие нарушения установившегося в организме равновесия процессов жизнедеятельности и включения различных приспособительных реакций. Степень и длительность проявления каждого из этих видов биологических реакций зависит от токсических свойств яда, интенсивности химической травмы, ряда особенностей организма и других факторов.

Говоря об общих механизмах действия ядов, американские ученые Грин и Гольдбергер [11] выделяют два их типа. К первому относятся вещества, обладающие способностью реагировать со многими компонентами клеток, и в молекулярном плане, как пишут эти авторы, «такие яды напоминают слона в посудной лавке». Поскольку избирательность их действия мала, то сравнительно большое число молекул яда расточается на взаимодействие со всевозможными второстепенными клеточными элементами, прежде чем яд в достаточном количестве подействует на жизненно важные структуры организма и тем вызовет токсический эффект. Так, к примеру, действуют хлорэтиламины. Яды второго типа реагируют только с одним определенным компонентом клетки, не растрачиваются на «несущественные» взаимодействия и поражают одну определенную мишень. Понятно, что эти яды способны вызвать отравления в относительно низких концентрациях. Характерным представителем такого рода веществ является синильная кислота.

Разбираемую точку зрения на общие механизмы действия ядов можно дополнить разделением их на яды неспецифические, действующие в основном целой молекулой, и яды специфического действия, которое чаще всего определяется химической реакцией продуктов их расщепления в организме с определенными биологическими структурами [1].

Важнейшие отличительные признаки возникновения и течения острых отравлений, которые позволяют их отличить от других заболеваний. Прежде всего надо отметить внезапность и быстроту развития тех или иных болезненных явлений, возникающих у совершенно здорового до того

Большая часть ядов, попадая в организм, претерпевает в нем те или иные изменения. В зависимости от вида вещества его превращения могут быть более или менее глубокими и затрагивать все поступившие в организм молекулы вещества или их часть. В последнем случае часть молекул выделяется в неизмененном виде.

Веществ, полностью выделяющихся в своем первоначальном виде, немного. К ним относятся, например, инертные газы.

Основная масса веществ подвергается в организме полному метаболизму, доходящему в отдельных случаях до конечных продуктов обмена - СО2 и Н2О. Примером являются сложные эфиры жирных кислот и алифатических спиртов. Более обычен случай лишь частичного распада соединений и выделения некоторой доли его в неизменном виде. При этом соотношение между количествами выделяющегося вещества и подвергающегося биотрансформациям зависит от концентрации вдыхаемого яда или от концентрации яда, попавшего в организм иным путем.

Типы биотрансформаций или превращений яда, происходящих в организме, определяются физико-химической структурой веществ. Их превращения могут происходить в самых разнообразных органах и тканях, в том числе и в крови. Метаболическая трансформация осуществляется, главным образом, в печени и катализируется ферментами, содержащимися в растворимых митохондриальной и микросомальной фракциях клетки.

Процесс превращения поступивших в организм чужеродных веществ называется метаболизмом, или биотрансформацией. Вещества, образующиеся при этих превращениях, называются метаболитами.

Метаболизм ядов или токсических веществ происходит под влиянием ферментных систем. Большинство из ядов метаболизируется в печени, в которой продуцируется значительное число ферментов. Эти ферменты локализуются в митохондриях, микросомах, лизосомах печени.

Большинство ферментов, под действием которых происходит метаболизм чужеродных соединений, присущи человеческому организму. Однако ряд ферментов, необходимых для превращения ядов, отсутствуют в готовом виде, но образуются в процессе метаболизма. Иными словами, чужеродные вещества, поступившие в организм, индуцируют образование ферментов, которые катализируют их биотрансформацию. Такие ферменты получили название индуцибельных, в отличие от постоянно присутствующих, или конститутивных ферментов.

В процессе метаболизма под влиянием ферментов яды подвергаются ряду превращений, в результате которых образуются промежуточные