Предмет ксенобиологии, проблемы и задачи, связь с другими науками

Ксенобиотиками называют чужеродные, ранее не встречавшиеся в организме органические и неорганические соединения. К таким веществам относятся, например, лекарственные препараты, пестициды, промышленные яды, отходы производств, пищевые добавки, косметические средства и пр. Так как в тканях обычно в следовых количествах присутствуют многие неорганические элементы, биологическая функция которых неизвестна, поэтому неорганические вещества можно относить к ксенобиотикам только в том случае, если они не являются необходимыми для метаболических процессов.

Живой организм - это открытая система. Среди веществ, поступающих из окружающей среды в организм, различают естественный поток (питательные вещества) и поток веществ природного и синтетического происхождения, которые не входят в состав данного организма. Эти потоки взаимодействуют на всех уровнях организма (молекулярном, клеточном, органном). Избыток токсических чужеродных соединений (ксенобиотиков) вызывает замедление или остановку процессов роста, развития, размножения. Для поддержания гомеостаза в организме существуют регуляторные механизмы.

Ксенобиология изучает закономерности и пути поступления, выведения, распространения, превращения чужеродных химических соединений в живом организме и механизмы вызываемых ими биологических реакций.

Ксенобиология подразделяется на более узкие области - ксенобиофизику, ксенобиохимию, ксенофизиологию и др. Задачами ксенобиофизики являются изучение процессов взаимодействия экзогенных ксенобиотиков с транспортными системами организма, с различными клеточными структурами, в первую очередь с плазмолеммой, и механизмов поступления ксенобиотиков.

Предметом изучения ксенобиохимии является метаболизм ксенобиотиков в организме. Это направление ксенобиологии включает ряд разделов биологической, органической и аналитической химии, фармакологии, токсикологии и других наук. В задачу статической ксенобиохимии входит установление структуры молекул метаболитов ксенобиотиков, образующихся в организме, изучение их распространения, локализации в организмах и тканях. Динамическая ксенобиохимия исследует механизмы превращения ксенобиотиков в организме, структуру и каталитические свойства фермен­тов, участвующих в этих превращениях.

Ксенофизиология изучает процессы жизнедеятельности, и функции живых организмов на всем протяжении их развития в условиях действия ксенобиотиков. Ксенофитофизиология изучает особенности поступления и выделения, специфику процессов биотрансформации и аккумулирования ксенобиотиков в растительном организме.

Ксенобиология связана с биотехнологией, которая использует принципы метаболизма ксенобиотиков, в частности ферментный катализ, в синтезе органических веществ. Связь ксенобиологии с медициной обеспечивает безопасность лечения в результате изучения механизма действия и метаболизма новых лекарственных препаратов.

Возрастание актуальности проблем, рассматриваемых в ксенобиологии, обусловлено быстрым увеличением количества синтетических соединений, вовлекаемых в круговорот веществ в природе. Среди ксенобиотиков существует ряд полезных веществ, необходимых медицине, растениеводству, животноводству и т. д. Поэтому одной из задач ксенобиологии явля­ется разработка приемов и подходов для создания системы определения биологической активности ксенобиотиков.

Виды ксенобиотиков, их классификация по степени опасности и токсичности

Выделяют следующие типы веществ, вызывающих глобальное химическое загрязнение биосферы:

Газообразные вещества;

Тяжелые металлы;

Удобрения и биогенные элементы;

Органические соединения;

Радиоактивные вещества (радионуклиды) - предмет изучения радиобиологии.

Многие из ксенобиотиков и поллютантов являются сильнодействующими ядовитыми веществами.

В самом широком смысле яды - это химические вещества экзогенного происхождения (синтетические и природные), которые после проникновения в организм вызывают структурные и функциональные изменения, сопровождающиеся развитием характерных патологических состояний.

В зависимости от источника происхождения и практического применения токсические вещества (яды) подразделяют на следующие группы:

Промышленные яды: органические растворители (дихлорэтан, тетрахлорметан, ацетон и др.), вещества, применяемые в качестве топлива (метан, пропан, бутан), красители (анилин и его производные), фреоны, химические реагенты, полупродукты органического синтеза и др.;

Химические удобрения и средства защиты растений, в том числе пестициды;

Лекарственные средства и полупродукты фармацевтической промышленности;

Бытовые химикаты, используемые в качестве инсектицидов, красителей, лаков, парфюмерно-косметических средств, пищевых добавок, анти-оксидантов;

Растительные и животные яды;

Боевые отравляющие вещества.

В зависимости от преимущественного поражения соответствующих органов и тканей человека яды подразделяют на следующие категории: сердечные яды, нервные яды, печеночные яды почечные яды, кровяные (гемические) яды, желудочно-кишечные яды, легочные яды, яды, поражающие иммунную систему, яды, поражающие кожу.

Токсичность - мера несовместимости вещества с жизнью, величина, обратная абсолютному значению среднесмертельной дозы или концентрации.

Величины LC50 или LD 5 o - это соответственно концентрация или доза вещества, вызывающая половинное подавление регистрируемой реакции (например, гибель 50 % организмов).

Опасность чужеродного вещества - вероятность появления вредных для здоровья эффектов в реальных условиях их производства и применения.

Вредные вещества, с которыми контактирует человек, по степени опасности (токсичности) подразделяют на четыре класса:

I.чрезвычайно опасные (чрезвычайно токсичные);

II.высокоопасные (высокотоксичные);

III.умеренно опасные (умеренно токсичные);

IV.низкоопасные (низкотоксичные).

Критерии классификации ксенобиотиков по степени их токсичности:

Значение величин LD 5 o или LC50;

Пути поступления (ингаляционно, через кожу);

Время воздействия;

Свойство разрушаться в окружающей среде или претерпевать превращения в живых организмах (биотрансформация).

Помимо токсичности и опасности всякое влияние ксенобиотика на объект можно охарактеризовать по некоторым особенностям его биологического действия:

По типу биологического воздействия на мишень

По показателям LD 5 o или LC50;

По видам токсичности и опасности

По избирательности действия ксенобиотиков (вещества могут быть токсичными для одних организмов и нетоксичными - для других);

По концентрационным пределам (пороговым значениям) токсического и/или опасного воздействия;

По характеру фармакологического действия (снотворные, нейролептики, гормональные и т. д.).

Похожая информация.

Ксенобиотики - вещества, чуждые природе, составу и обмену веществ живых организмов.[ ...]

КСЕНОБИОТИКИ (от греч. xenos - чужой) - чужеродные для живых организмов вещества.[ ...]

Ксенобиотики (греч. хепох - чуждый и bios - жизнь). Чужеродные для данного организма или экосистемы вещества, вызывающие нарушения биологических процессов, включая заболевание и деградацию или гибель отдельных организмов, групп организмов или экосистем.[ ...]

Ксенобиотики вещества, чуждые природе, составу и обмену веществ живых организмов; в основном - продукты техногенеза: оргсинтеза, ядерного цикла и т.п.[ ...]

Ксенобиотик - вещество, чуждое организму, виду, сообществу.[ ...]

Ксенобиотики оказывают генотоксическое и мутагенное, мембранотоксическое и ферментотоксическое действие на клетки и органы иммунной системы (“Клиническая иммунология”, 1998). Особенно опасны воздействия в периоды становления различных этапов онтогенеза. Такие эффекты могут быть причиной необратимых “минорных” дефектов, проявляющихся в виде иммунодефицитов у ребенка, мать которого до или во время беременности испытывала токсическое воздействие (Вельтищев, 1989).[ ...]

Ксенобиотики - загрязнители окружающей среды из любого класса химических соединений, которые не встречаются в природных экосистемах.[ ...]

Ксенобиотик - чужеродное для организмов химическое вещество, не входящее в естественный биотический круговорот.[ ...]

Ксенобиотик - вещество, производимое в результате хозяйственной деятельности человека, чужеродное для природных экосистем. Термин обычно используется для промышленных токсикантов.[ ...]

Ксенобиотики - вещества, полученные искусственным синтезом и не входящие в число природных соединений.[ ...]

Среди ксенобиотиков наибольшее распространение имеют гербициды и пестициды, представляющие галогеносодержащие соединения и попадающие в водоемы из почвы и атмосферы. Если не применять специальные адсорбционные мембранные технологии или озонирование, то существующие станции очистки природных вод для хозяйственных целей не обеспечат удаления ксенобиотиков. Это обстоятельство ставит проблему предварительной очистки природных вод от ксенобиотиков, которая может быть решена путем экологизации или прекращения выпуска соответствующих препаратов, или способами биотехнологии.[ ...]

Большинство ксенобиотиков поступает в организм человека алиментарным путем с продуктами животного и растительного происхождения. За исключением приведенных выше примеров острых отравлений, они, как правило, накапливаются (кумулируют) в организме постепенно, проявляя патологическое дейст- [ь вие.[ ...]

Большинство ксенобиотиков являются водорастворимыми; меньшая часть - жирорастворимыми (обладают сродством к жировой ткани и ткани мозга). Жирорастворимые вещества проходят этап биотрансформации в эндоплазматических мембранах печеночных клеток, где претерпевают ферментную конверсию в водорастворимые метаболиты, и выделяются из организма. При нарушении функции печени они депонируются в организме в определенных тканях, поддерживая тем самым относительное постоянство коллоидно-осмотического давления. Покровные ткани концентрируют кремний, мышьяк, титан; ткани мозга - свинец, ртуть, медь, марганец, алюминий. Последний еще недавно считался безвредным.Однако этот микроэлемент, накапливаясь в организме, вызывает нарушение мозговой деятельности, заболевания костей, анемию, различные неспецифические синдромы. Депонирующая способность барьерных тканей увеличивается с возрастом в отношении свинца, алюминия, кадмия и других элементов.[ ...]

Основными источниками ксенобиотиков являются предприятия всех отраслей промышленности, нефте- и газопере-работки, тепловой и атомной энергетики, а также воздушный и наземный транспорт, использующий двигатели внутреннего сгорания (см., например, табл. 3.1 и 3.2).[ ...]

В биосфере циркулирует огромное число ксенобиотиков техногенного происхождения, многие из которых имеют исключительно высокую токсичность. Хотя данный термин не является общепризнанным, и его употребление до некоторой степени условно, он все же позволяет выделить из большого числа загрязняющих веществ те, которые представляют наибольшую опасность для человека.[ ...]

В биосфере циркулирует огромное число ксенобиотиков техногенного происхождения, многие из которых имеют исключительно высокую токсичность. Хотя данный термин не является общепризнанным, и его употребление до некоторой степени условно, он все же позволяет выделить из большого числа загрязняющих веществ те, которые, представляют наибольшую опасность для человека. Эколого-ана-литическому мониторингу суперэкотоксикантов уделяется в настоящее время повышенное внимание еще и потому, что указанные соединения могут накапливаться в живых организмах, передаваясь по трофическим цепям Многие из них проявляют канцерогенную и мутагенную активность, вызывают серьезные заболевания человека и животных, являются причиной роста врожденных уродств. Именно это и послужило побудительным мотивом для написания книги, в которой рассмотрены проблемы экологии и аналитической химии суперэкотоксикантов.[ ...]

Как уже описано, предпосылкой деградации ксенобиотиков в природной среде является присутствие в ней структурно родственных соединений. Природные механизмы сначала могут быть не эффективными в трансформации ксенобиотиков вследствие кинетических ограничений, вызванных субстратной специфичностью ферментов. Со временем это может быть преодолено за счет сверхпродукции этого фермента (ферментов), благодаря снятию или изменению регуляторного контроля его синтеза, генной дупликации, приводящей к дозовому эффекту, или мутационной изменчивости, создающей фермент с измененной субстратной специфичностью. Дальнейшая адаптация может произойти благодаря адаптивной пластичности микроорганизмов с помощью генетической перестройки.[ ...]

Непосредственное неблагоприятное влияние ксенобиотиков проявляется в общетоксическом, раздражающем и сенсибилизирующем действии. Отдаленные последствия воздействия химических факторов обусловлены их гонадотропным (бензол, хлорпрен, капролактам, свинец и др.), эмбриотроп-ным, мутагенным и канцерогенным действием. Общей чертой воздействия химических факторов на организм является то, что все они иммунодепрессанты.[ ...]

Целью работы было изучить влияние фосфорорганического ксенобиотика - метилфосфоновой кислоты на активность пероксидазы и перекис-ное окисление липидов. Опыты проводили в полевых условиях. Культурные и дикорастущие растения однократно опрыскивали растворами метилфосфоновой кислоты (МФК). Активность пероксидазы определяли по Михлину (Ермаков и др., 1952) на 4 день после обработки.[ ...]

Головлева Л. А. Метаболическая активность псевдомонад, деградирующих ксенобиотики //Генетика и физиология микроорганизмов - перспективных объектов генной инженерии.[ ...]

Перспективным и эффективным оказывается использование микроорганизмов -деструктуров ксенобиотиков (токсичных трудноразрушаемых органических веществ) для очистки высококонцентрированных сточных вод. Биологическая очистка производственных сточных вод может проходить в естественных и искусственных условиях. К первым относятся почвенные методы очистки. поскольку почва представляет собой сложный комплекс органических и неорганических вешеств, заселенный большим числом различных микроорганизмов, она представляет собой надежный и мощный фактор обезвреживания сточных вод.[ ...]

Большинство проблем применения пестицидов, возникает потому, что практически все пестициды являются ксенобиотиками -чуждыми для природы химическими соединениями.[ ...]

Все это еще раз подчеркивает огромную роль индикаторных показателей (’’мишеней”) для агроэкологической оценки действия пестицидов и вообще ксенобиотиков в почве.[ ...]

Наряду с индуцирующим и ингибирующим действиями, суперэкотоксиканты могут вызывать у человека и животных резкое повышение чувствительности к окружающим ксенобиотикам и некоторым веществам природного происхождения. Необходимо отметить также их природную стойкость и отсутствие предела токсичности (сверхкумуляция). Практически для всех суперэкотоксикантов контроль ПДК теряет смысл. В тех или иных концентрациях они присутствуют во всех средах, циркулируют в них и через компоненты окружающей среды проявляют свое действие. Человек подвергается воздействию суперэкотоксикантов при дыхании, с продуктами питания растительного и животного происхождения, с водой, в которой они кумулируются из почвы и гидросферы. Для них характерно еще одно свойство - высочайшая подвижность в биосфере. Указанные характеристики суперэкотоксикантов определяют комплексный характер их воздействия на человека и живые организмы, которое может вызвать мутагенный, тератогенный, канцерогенный и порфирогенный эффекты, а также привести к подавлению клеточного иммунитета, поражению внутренних органов и истощению организма.[ ...]

Одной из форм уменьшения ксенобиотизма экономики является внедрение биотехнологических процессов в различные отрасли производства и натурализация потребления - замена возможно большего числа синтетических ксенобиотиков натуральными и экологически чистыми продуктами и материалами.[ ...]

Вещества, содержащиеся в сбросах и выбросах предприятий, в зависимости от их специфических особенностей, также оказываются ядами, а ситуации, связанные с угрозой отравления человека, получили название "экологических ловушек" . Так как источником ксенобиотиков является промышленно-техническая деятельность, их называют промышленными ядами.[ ...]

Наиболее эффективными и экономичными являются биологические методы рекультивации. Они включают в себя использование биопрепаратов и биостимуляторов для деградации нефти и нефтепродуктов. На основании способности микроорганизмов использовать углеводороды нефти и других ксенобиотиков предложен метод биокоррекции загрязнений, состоящий из двух стадий: 1 - активации деградирующей способности аборигенной микрофлоры путем внесения биогенных элементов - биостимуляции; 2 - интродукции в загрязненную почву специализированных микроорганизмов, выделенных предварительно из различных загрязненных источников или генетически модифицированных - биодополнения.[ ...]

Это глубоко ошибочное мнение. Во-первых, естественные геохимические аномалии состоят из естественных (пусть даже вредных) веществ, которые организмы за длительный период эволюции "научились" распознавать и в той или иной мере защищаться от них. Техногенные же аномалии в грунтах, как правило, состоят из ксенобиотиков - веществ, созданных человеком, чуждых биосфере и не известных доселе организмам. Поэтому в концентрированном виде они оказываются губительными для экосистем.[ ...]

При загрязнении поверхности Земли суперэкотоксикантами - хлордиоксинами, полихлорированными бифенилами, поли-циклическими ароматическими углеводородами, долгоживущими радионуклидами фиксируется резкое увеличение количества нарушений генетического аппарата, аллергий, смертельных исходов. Все эти вещества являются ксенобиотиками и попадают в окружающую среду в результате аварий на химических производствах и АЭС, неполного сгорания топлива в автомобильных двигателях, неэффективной очистки сточных вод.[ ...]

Однако для человека острая токсичность диоксинов и родственных соединений не является критерием опасности. Данные последних лет показывают, что опасность диоксинов не столько в острой токсичности, сколько в кумулятивном действии и отдаленных последствиях. Установлено также участие ПХДД в других биохимических процессах на клеточном уровне. При этом в качестве активного центра, по-видимому, выступает стерически доступный для планарных ПХДД тем, поскольку только железопорфирин по геометрии и электронному строению способен связываться в комплекс с диоксинами . Попадая в организм, ПХДД выступают в качестве индукторов ложных биоответов, способствуя накоплению ряда биокатализаторов-гемопротеидов в количествах, опасных для функционирования клетки. Существенно также, что нарушение регуляторных механизмов приводит к ослаблению защитных функций организма от ксенобиотиков и подавлению иммунных систем. Поэтому даже слабые поражения ПХДД приводят к высокой утомляемости, понижению физической и умственной работоспособности и повышенной чувствительности к инфекциям, особенно при стрессовых воздействиях.[ ...]

Таким образом, для нормального функционирования и устойчивости экологических систем и биосферы в целом не следует превышать определенные предельные нагрузки на них. Таковыми, в частности, считаются предельно допустимая экологическая нагрузка (ПДЭН) или предельно допустимые концентрации тех или иных чуждых данной системе веществ - ксенобиотиков (ПДК).[ ...]

Как уже отмечалось выше, суперэкотоксиканты - это чужеродные вещества, которые имеют уникальную биологическую активность, распространяются в окружающей среде далеко за пределы своего первоначального местонахождения и уже на уровне микропримесей оказывают негативное воздействие на живые организмы. В отличие аг техногенных выбросов других ксенобиотиков их влияние на среду обитания и человека многие десятилетия оставалось незамеченным Во многом это было связано и с отсутствием высокочувствительных методов анализа большинства суперэкотоксикантов (например, хлорированных диоксинов и бифенилов). Лишь в последнее время, когда появились современные методы аналитического контроля за содержанием суперэкотоксикантов в объектах окружающей среды, пищевых продуктах и биотканях, стало ясно, что эта опасность несравненно более серьезна, чем за1рязнение природной среды другими веществами. К тому же многие суперэкотоксиканты обладают удивительной стабильностью - для их полного разложения требуются столетия.[ ...]

Под экологизацией будем понимать макси-кологизация мально возможное уподобление производственных процессов в целом и ресурсных циклов в частности природным круговоротам вещества в биосфере. Разумеется, речь не может идти о "безотходных" технологиях. И в биогеохимических циклах часть вещества постоянно исключается из круговорота, но в отличие от производства, побочные продукты при этом не являются ксенобиотиками и образуют не "отход", а депонируемый на определенное время запас. Иногда под экологизацией понимают любые мероприятия, которые снижают опасность производства для природы и человека. Эти подходы не противоречат друг другу.[ ...]

Любые процессы, связанные с производством, характеризуются не только преобразованием ресурсов ц ролучением нужных веществ, но и образованием побочных продуктов, которые и называют отходами, поскольку их непосредственная повторная утилизация по тем или иным причинам невозможна или затруднена. Эти побочные продукты в очень многих случаях чужды природной среде и биохимическим процессам, т. е. являются ксенобиотиками (от греч. ксенос - чужой). Эволюция жизни происходила в отсутствие этих веществ или при ничтожно малых их количествах в воздухе, воде, почве. До появления металлургии в природе практически не было свободных металлов и ряда их солей. В результате развития химической промышленности созданы совершенно новые комбинации элементов в виде спецхладагентов, органических и неорганических пестицидов (ядохимикатов), детергентов (моющих средств) и др. Многие вещества.не являются ксенобиотиками, но резкое увеличение их содержания в природной среде по сравнению с начальным содержанием может вести к изменениям качества среды на глобальном уровне (многие пыли, диоксид углерода, оксиды азота и т. п.).[ ...]

Основным критерием отнесения того или иного вещества к токсинам служит его способность нарушать гомеостаз какого-либо организма. При этом одно и то же вещество может быть токсйчно по отношению к одним организмам, но не токсично по отношению к другим. С другой стороны, появление токсичных веществ в пищевых цепях различных групп организмов может сложным образом сказываться на разных "звеньях" этой цепи. Какова действительная роль многих ксенобиотиков или малотоксичных веществ в сложных пищевых цепях организмов и различных экосистемах - это во многом остается пока неизвестным.[ ...]

Развитие гигиены и санитарии, применение сильных дезинфицирующих средств, а затем и специализированных адов - биоцидов и пестицидов - постепенно привело к качественному изменению загрязнения окружающей человека среды. В ней стало меньше биогенной органики, патогенных организмов и их переносчиков или по крайней мере снизилась частота контактов с ними, но увеличилось количество синтетических поллютантов, вредных неорганических веществ, ксенобиотиков, радионуклидов и других техногенных агентов. Одна грязь заменилась другой, вряд ли менее опасной в эпидемиологическом отношении. Во всяком случае превалирование биогенного загрязнения в прошлом было более естественным по природе антигенов и способствовало обогащению иммунитета человека. В противоположность этому по отношению к большому числу современных загрязнителей организм человека не располагает эффективной иммунной защитой, а механизмы детоксикации и выведения ядов часто уже не справляются с задачей самоочищения. К тому же некоторые синтетические ксенобиотики являются сильными мутагенами и могут вызывать опасные модификации патогенных микробов, вирусов и других агентов, как это, в частности, показано для прионов - белков-возбудителей губчатой энцефалопатии («коровье бешенство», синдром Крейцфельда - Якоба у людей).[ ...]

Эволюция биосферы, в частности входящих в нее живых организмов, проходила в отсутствие таких веществ: или их не было, или они были в крайне незначительных количествах в свободном состоянии. Они, как правило, не «вписываются» в естественные процессы биогенного круговорота веществ и вступают в противоречие с «отработанными» эволюцией химическими преобразованиями вещества в живых организмах. Поэтому они оказываются опасными для здоровья человека, сопутствующих ему животных и растений. Их называют ксенобиотиками (греч. xenos - чужой, bios - жизнь).[ ...]

В настоящее время синтезировано и выделено из природных источников по разным оценкам от 6 до 10 млн. химических веществ. Их количество ежегодно возрастает на 5 %. Причем здесь не учтены полимерные и олигомерные соединения, а также композиции и смеси. В США регистрируется только новых синтетических соединений около 120 тыс. в год. Все это говорит о том, что деятельность человека активно увеличивает потенциал вещественного загрязнения ОГ1С. Среди веществ антропогенного происхождения подавляющее большинство относится к ксенобиотикам - веществам, чужеродным по отношению к живым организмам и не входящим в естественные био-геохимические циклы, следовательно, потенциально опасным.[ ...]

Среда обитания человека также является источником «стрессорных» воздействий. Это прежде всего факторы воздействия физического и химического стрессов. Факторы физического стресса связаны с нарушениями светового, акустического или вибрационного режима, а также уровня электромагнитных излучений. Как правило, отклонение от норм этих факторов характерно для городской или производственной среды, где чаще всего и в наибольшей степени нарушаются условия, к которым эволюционно адаптирован человеческий организм. Факторы химического стресса чрезвычайно многообразны. В последние годы синтезировано более 7 тыс. различных веществ, ранее чуждых для биосферы, - ксенобиотиков (от греч. хепо - чужой и ЫоЬё - жизнь). Редуценты в естественных экосистемах не справляются с таким количеством чуждых веществ, для разложения которых в природе не существует специализированных биохимических механизмов, поэтому ксенобиотики представляют собой опасный вид загрязнений. Организм человека также не справляется с этими чужеродными искусственными веществами, ибо не имеет средств их детоксикации.[ ...]

Обычно опасность химических соединений характеризуют величиной минимально действующей, или пороговой, дозы (концентрации) вещества, которая при однократном (остром) или многократном (хроническом) воздействии вызывает явные, но обратимые изменения жизнедеятельности организма. Их обозначают соответственно 1лтас и Ь1тсЬ 12]. Что касается летальных (смертельных) показателей, то в качестве таковых используются среднесмертельная и абсолютно смертельная дозы (концентрации) - ОЬ50 и ЭЬюо (СГ50 и СЬюо) вызывающие соответственно гибель 50% и 100% подопытных животных. Применительно к высокотоксичным веществам величину токсичности (7) определяют также по формуле Габера, которая не учитывает последствий биотрансформации ксенобиотиков и кумулятивного эффекта.[ ...]

Ароматические соединения поступают в биосферу различными путями и их источниками служат промышленные предприятия, транспорт, бытовые стоки. Особое внимание, уделяемое ароматическим соединениям, в значительной степени вызвано их канцерогенными, свойствами. Собственно ароматические соединения (бензол, его гомологи и производные, фенолы), а также полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) поступают в атмосферу в результате выбросов и отходов коксохимических заводов, некоторых химических заводов, выхлопов двигателей внутреннего сгорания, продуктов сжигания различных видов топлива. В стоках коксохимических заводов содержится и большое количество фенольных соединений. Грунтовые воды нередко загрязняются ПАУ за счет различных осадков сточных вод. Фенольными соединениями вообще представлена большая группа ксенобиотиков антропогенного происхождения.

8529 0

Ксенобиотики загрязняют все среды природы — воздух, водоемы, почву и растительный мир. Промышленные отходы и другие загрязнители природной среды имеют способность быстро распространяться в воздухе и воде, включаясь в круговорот природы. Эти токсические соединения накапливаются в водоемах и почве, иногда в местах, значительно удаленных от источников заражения, чему способствуют ветер, дождь, снег, а также миграция загрязнителей водным путем (моря, реки, озера). Из почвы они попадают в растения и организм животных.

Центральное место в круговороте ксенобиотиков, происходящем в биосфере, занимает почва. Она находится в постоянном взаимодействии с другими экологическими системами, такими как атмосфера, гидросфера, растительный мир, и является важным звеном поступления различных компонентов, в том числе и ядовитых, в организм человека. Происходит это прежде всего через пищу. Все живые существа нуждаются в пище как в источнике энергии, строительных материалов и питательных веществ, обеспечивающих жизнедеятельность организма. Однако, если в ней содержаться не только полезные, по и вредные вещества, она становится опасной. Ксенобиотики являются причиной болезней и гибели растений и животных. Особую опасность приобретают ксенобиотики, стойкие к окружающей среде и способные в ней накапливаться.

Распространенность ксенобиотиков в окружающей среде зависит от климатических и метеорологических условий и характера водоемов. Так, повышенная влажность воздуха, направление ветра, осадки (дождь, снег) способствуют распространенности и выпадению ксенобиотиков. Пресные водоемы, моря и океаны отличаются по степени аккумуляции ксенобиотиков. Вид почвы, различные растения и их составные части различаются также по степени поглощения и удержания ксенобиотиков. Да и разные животные обладают различной чувствительностью к ксенобиотикам. Степень накопления ксенобиотиков в организме животных обусловлена стойкостью этих чужеродных веществ.

Так, канадские исследователи показали, что в воде озера Мичиган содержалось только 0,001 мг пестицида ДДТ в 1 л, в составе же мяса креветок содержалось уже 0,4 мг/л, в жире рыб — 3,5 мг/л, а в жире чаек, которые питались рыбой из этого озера, — 100 мг/л. Следовательно, в каждом последующем звене пищевой цепи происходит постепенное увеличение концентрации стойкого пестицида ДДТ, причем самое низкое содержание этого вещества отмечалось в воде озера. Поэтому неудивительно, что хлорорганические пестициды встречаются не только в жире морских рыб и сельскохозяйственных животных, но даже и у пингвинов, обитающих в Антарктиде.

Человек всегда должен помнить, что его деятельность в одной точке планеты может вызвать неожиданные последствия в другой ее точке. Например, буревестник вроде бы живет на необитаемых скалах в Атлантическом океане и питается исключительно рыбой. Однако он становится исчезающим видом из-за используемого на суше ДДТ, который накапливается в морских пищевых цепочках. Другим примером могут быть полярные льды, которые содержат значительное остаточное количество ДДТ, принесенного атмосферными осадками.

Свойства ксенобиотиков, поступающих из внешней среды в организм человека:

• способность ксенобиотиков распространяться в окружающей нас среде далеко за пределы своего первоначального местонахождения (реки, ветры, дождь, снег и др.);
• загрязнения окружающей среды весьма устойчивы;
• несмотря на широкое различие в химической структуре, ксенобиотики обладают определенными общими физическими свойствами, которые увеличивают их потенциальную опасность для человека;
• особенно опасны для здоровья человека сочетания различных ксенобиотиков;
• ксенобиотикам свойственна малая интенсивность обмена и удаления, в результате чего они накапливаются в тканях растений и животных;
• токсичность ксенобиотиков для высших млекопитающих обычно выше, чем для видов животных более низкого филогенетического порядка;
• способность ксенобиотиков накапливаться в пищевых продуктах;
• ксенобиотики снижают питательную ценность продуктов.

Всем ясно, что живые организмы нуждаются в пище. Добывание пищи, как растительного, так и животного происхождения, характеризуется как питание. Среди многочисленных условий внешней среды, постоянно воздействующих на организм человека и животных, фактору питания принадлежит наибольший удельный вес. Пища имеет одно принципиальное отличие от всех факторов внешней среды, так как элементы пищевых продуктов трансформируются в энергию физиологических функций и структурные компоненты человеческого тела. Академик И.П. Павлов писал: «Существеннейшей связью живого организма с окружающей средой является связь через известные химические вещества, которые должны поступать в состав данного организма, т. е. связь через пищу».

В ходе эволюции на Земле взаимоотношения сложились так, что одни организмы служили пищей для других и таким образом установились стабильные пищевые цепи. В результате человек стал главным конечным звеном многочисленных пищевых путей и может включаться в эти цепи питания практически на любом уровне. И это неудивительно, так как жизнь со своего возникновения сформировалась как цепной процесс. Процветание любого организма во многом определяется его положением в пищевой цепи, причем это обеспечивается эффективностью взаимодействий не только с предшествующими, но и последующими членами пищевой цепи. Другими словами, существенную роль играет не только источник питания и его эффективное поглощение, но и поедаемость данного члена экологической системы другим.

Пути миграции, т.е. пищевые пути, по которым движутся питательные вещества, многообразны, в том числе короткие и длинные. Пример длинной пищевой цепи: водоемы — почва — растения — животные — продукты питания — человек. Пример короткой пищевой цепи: водоемы — гидробионты — рыба — человек.

Образовавшиеся в природе органические вещества мигрируют по пищевым цепям в различных экологических системах (атмосферный воздух, водоемы, почва) и поступают в организм человека в виде продуктов питания растительного и животного происхождения. Однако в пище есть не только наши друзья, но и враги, так как одновременно по пищевым цепям движутся и многочисленные непищевые, чужеродные вещества, порожденные химизацией промышленности и сельского хозяйства и являющиеся токсичными для человека и других живых существ. Поэтому не случайно многие ученые говорят о ядах в нашей пище. В последнее время многие ученые также говорят об охране внутренней среды организма человека.

Академик Покровский говорит: «Mы глубоко убеждены, что важным интегральным критерием мер защиты пищи, направленных на предупреждение болезней, должны быть показатели химической чистоты внутренней среды организма человека, со свободы от чужеродных, особенно стойких веществ. Следует признать, что накопление во внутренних средах организма всякого стойкого постороннего вещества крайне нежелательно, а в ряде случаев опасно». Эта концепция предусматривает совершенно очевидные меры, направленные на снижение уровней загрязнений токсическими веществами всех, включая и пищу, объектов внешней среды. Таким образом, чистота окружающей среды является необходимой предпосылкой чистоты внутренней среды организма человека.

Ксенобиотики оказывают негативное влияние на питательные вещества (белки, углеводы, жиры, витамины, минеральные соли), тем самым снижают питательную ценность пищевых продуктов.

Следует иметь в виду, что загрязнение ксенобиотиками пищевых продуктов возможно не только при их получении, но и в процессе хранения, переработки, транспортировки и реализации населению. Загрязнения внешней среды довольно стабильны с тенденцией к распространению, аккумуляции в пищевых цепях, способны подвергаться биотрансформации с увеличением токсичности. Тяжесть вызываемых последствий изменяется в широких пределах в зависимости от степени и длительности воздействия ксенобиотиков. Ряд ксенобиотиков способен аккумулироваться в организме человека и, следовательно, оказывать длительное пагубное влияние.

Негативный эффект действия ксенобиотиков на организм человека зависит от их физико-химических свойств, концентрации, продолжительности воздействия, способности депонироваться в организме и избирательно влиять на те или иные ткани и органы. Следовательно, многие ксенобиотики вызывают специфические поражения различных органов. Неблагоприятные экологические факторы провоцируют или вызывают у большой части населения состояние стресса с последующими нарушениями обмена веществ. Несомненна также ведущая роль ксенобиотиков и в развитии аллергических состояний.

В результате накопления в организме человека ксенобиотиков нарушаются функции внутренних органов и развиваются различные болезненные состояния, вплоть до тяжелых болезней со смертельным исходом или инвалидизацией. Среди этих болезней, которые могут носить острый или хронический характер, особое опасение вызывает возможность развития злокачественных опухолей и лейкозов — рака крови. Самос дьявольское кроется как раз в коварстве пищевых цепей, в частности в микроскопичности пищи при постоянном поступлении ксенобиотиков. В результате развиваются тяжелые отдаленные последствия, в частности уродливое нежизнеспособное потомство.

Уже отмечалась роль почвы как центрального места в круговороте веществ. Это та среда, где взаимодействует большая часть элементов биосферы: воды и воздуха, климатические и физико-химические факторы и, наконец, живые организмы, участвующие в формировании почвы. Именно ей принадлежит ведущая роль в создании пищевых цепей.

Таким образом, пищевые пути — это главные пути миграции вредных для человека веществ, т.е. ксенобиотики поступают в организм в основном с пищей (70% из всех регулярно поступающих в организм только 20% — с воздухом и 10% — с водой).

Все пищевые продукты в качестве первоначальных источников содержат компоненты, поступающие из воздуха, воды и почвы. В зависимости от характера пищевого продукта путь превращения этих исходных веществ может быть более или менее длительным, прямым или извилистым, и поскольку загрязнение внешней среды связано с устойчивой тенденцией к распространению и накоплению ксенобиотиков в пищевых цепях (путях), а также способностью подвергаться трансформации с увеличением токсичности, тяжесть вызываемых ими последствий зависит от степени их токсичности (или стойкости) и длительности воздействия. Коварство проникновения ксенобиотиков в пищевые цепи состоит в том, что человек питается постоянно, а значит, даже в небольшом количестве вредные вещества постоянно поступают в его организм. Как уже отмечалось, пути миграции, т.е. пищевые пути (цепи) питательных веществ, полезных и вредных для человека, многообразны.

Источники загрязнения внешней среды ксенобиотиками

Источники загрязнения	Ксенобиотик	Наиболее загрязненный продукт
Продукты электротехнической промышленности	Полихлордифенолы	Рыба, женское молоко
Примеси в полихлордифенолах	Диоксины	Рыба, коровье молоко, говяжий жир
Фунтициды, побочные продукты промышленности	Гексахлорбензол	Животные жиры, молочные продукты
Производство пестицидов		Рыба, женское молоко
Пестициды	Галогенизированные углеводороды	Рыба, женское молоко
Производство хлора и едкого натрия, средств обработки связи	Алкильные соединения ртути
Автомобильные выхлопные газы, продукты сгорания угля		Зерновые, овощи, рыба, кислые продукты
Осадки в канализации, продукты металлургических процессов (плавка)		Зерновые, овощи, мясные продукты
Продукты металлургических процессов		Молоко, овощи, фрукты
Консервная промышленность		Консервирован­ные продукты

Располагает ли организм человека способностью в какой-то степени нейтрализовать вредное действие ксенобиотиков?
Ответ может быть положительным, так как организм человека обладает определенными механизмами защиты, позволяющими обезвредить болезнетворное воздействие ксенобиотиков.

К числу этих механизмов следует отнести:

• совокупность процессов, с помощью которых эти чужеродные вещества выводится из организма по естественным путям выведения (выдыхаемый воздух, желчь, кишечник, почки);
• активное обезвреживание ксенобиотиков в печени;
• трансформация чужеродных веществ в менее активные химические соединения;
• защитная роль иммунной системы организма.

Наконец, к числу важных защитных механизмов относятся различные ферментные системы. Некоторые из этих ферментов нейтрализуют действие чужеродных веществ, другие их разрушают, третьи как бы подготавливают эти вещества к удалению из организма. Особое значение приобретают большие возможности приспособления ферментных систем к качественно различному питанию. Конечно, эффективность защиты от агрессии ксенобиотиков во многом обусловлена полноценной деятельностью различных органов и систем. Поэтому становится понятной высокая чувствительность к действию ксенобиотиков организма детей (несозревшие механизмы защиты) или лиц с хроническими заболеваниями (истощение механизмов защиты).

Лисовский В.А., Евсеев С.П., Голофеевский В.Ю., Мироненко А.Н.

Человек является гетеротрофом, т.е. получает питательные вещества и энергию извне в виде органических соединений (см. табл. 1).

Таблица 1 Основные компоненты

			Углеводы	Витамины, элементы
Энерге-тическая ценность	1г = 4,1 ккал	1 г масла = 9,3 ккал (39,0 кДж)	1г = 4,1 ккал 1 г спирта = 7,1 ккал
Биологическая ценность	50% животные белки, т.к. в них есть незаменимые аминокислоты	25% растительные масла, т.к. в них есть полиненасыщенные жирные кислоты	клетчатки	Витамины, элементы

Существует два пути поступления продуктов переваривания пищи, в том числе и ксенобиотиков, во внутреннюю среду организма: водорастворимые компоненты поступают в печеночную портальную систему и в печень; жирорастворимые вещества поступают в лимфатические сосуды и затем в кровь через грудной лимфатический проток.

Для ксенобиологии важно представление об антиалиментарных факторах питания. Этот термин распространяется на вещества природного происхождения, которые входят в состав продуктов питания. К ним относят:

1) ингибиторы пищеварительных ферментов (соевый ингибитор трипсина Кунитца, семейство соевого ингибитора Баумана-Бирка, семейства картофельных ингибиторов хемотрипсина и трипсина I и II, семейство ингибиторов трипсина/α-амилазы);

2) цианогенные гликозиды – это гликозиды некоторых цианогенных альдегидов и кетонов, которые при ферментативном или кислотном гидролизе выделяют синильную кислоту (лимарин белой фасоли, амигдалин косточковых);

3) биогенные амины (серотонин фруктов и овощей, тирамин и гистамин ферментатированных продуктов);

4) алкалоиды (диэтиламид лизергиновой кислоты – галлюциноген из спорыньи, морфин из сока головок мака, кофеин, теобромин, теофиллин из зерен кофе и листьев чая, соланины и чаконины из картофеля);

5) антивитамины (лейцин нарушает обмен триптофана и витамина РР, индолилуксусная кислота – антивитамин ниацина, аскорбатоксидаза из овощей – антивитамин аскорбиновой кислоты, тиаминаза рыб – антивитамин тиамина, линатин из семян льна – антагонист пиридоксина, авидин из яичного белка – антивитамин биотина и др.);

6) факторы, снижающие усвоение минеральных веществ (щавелевая кислота, фитин – инозитолгексафосфорная кислота из бобовых и злаковых, танины);

7) яды пептидной природы (десять токсичных циклопептидов из бледной поганки, наиболее токсичен α-аманитин);

8) лектины – гликопротеины, изменяющие проницаемость мембран (токсичны рицин (лектин из семян клещевины), холерный токсин);

9) этанол – нарушение нормальных биохимических процессов образования и использования энергии с переходом на психологическую и биологическую зависимость от экзогенного алкоголя.

В пище человека содержится множество химических веществ, часть из которых относится к ксенобиотикам. Ксенобиотики могут являться нормальным компонентом продуктов питания, могут обогащать пищу в процессе ее приготовления (например, пищевые добавки), а также могут по каким-либо причинам явиться контаминантами приготовленной пищи. Некоторые пищевые добавки целенаправленно добавляются к пище с целью оптимизации ее приготовления. Химикаты (непрямые добавки в пище) используются в технологиях ее приготовления, хранения, консервации и т.п. Контаминанты (ртуть, мышьяк, селен и кадмий) поступают из окружающей среды и являются результатом урбанизации общества. Из природных источников возможно получение основных компонентов пищи (белки, жиры, углеводы); веществ, способных изменять функционирование органов и тканей (аллергия, развитие зоба, ингибиторы протеолиза и др.); веществ, являющихся ядами для потребителя пищи.

Пищевыми добавками называют природные или синтетические, физиологически активные и инертные химические вещества, целенаправленно или случайно добавленные к пище. Прямые пищевые добавки включают вещества, которые вводятся в пищу в процессе ее приготовления для придания ей определенных характеристик. К таким пищевым добавкам относят антиоксиданты, консерванты, витамины, минералы, ароматизаторы, красители, эмульгаторы, стабилизаторы, закислители и др.

Наличие пищевой добавки по решению стран Европейского союза должно указываться на этикетке. При этом она может обозначаться как индивидуальное вещество или как представитель конкретного функционального класса в сочетании с кодом Е. Согласно предложенной системе цифровой кодификации пищевых добавок, их классификация выглядит следующим образом: Е100–Е182 – красители; Е200 и далее – консерванты; Е300 и далее – антиокислители (антиоксиданты); Е400 и далее – стабилизаторы консистенции; Е500 и далее – регуляторы кислотности, разрыхлители; Е600 и далее – усилители вкуса и аромата; Е700–800 – запасные индексы; Е900 и далее – глазирующие агенты, улучшители хлеба; Е1000 – эмульгаторы. Применение пищевых добавок требует знания предельно допустимой концентрации чужеродных веществ – ПДК (мг/кг), допустимой суточной дозы – ДСД (мг/кг массы тела) и допустимого суточного потребления – ДСП (мг/сут), рассчитываемое как произведение ДСД на среднюю величину массы тела – 60 кг.

Непрямые пищевые добавки включают вещества, вошедшие в состав пищи непреднамеренно (например, при контакте пищи с технологическим оборудованием или упаковочным материалом). Из пищевых загрязнителей чаще всего рассматриваются три группы: 1) афлатоксины; 2) пестициды; 3) диоксины и свинец.

Особый интерес представляет использование химических компонентов пищи (витамины, минералы) для лечения специфических заболеваний в дозах, превышающих суточную потребность. Клиническое использование железа, фтора, йода исследовано достаточно детально. Безопасность использования витаминов и минералов в качестве добавок к пище или компонентов лекарств зависит: 1) от цитотоксичности химического вещества; 2) его химической формы; 3) общего суточного потребления; 4) длительности и регулярности потребления; 5) морфофункционального состояния тканей-мишеней и органов человека. Жирорастворимые витамины являются более токсичными, чем водорастворимые из-за их повышенного накопления в липидной фазе мембран клеток и низкой скорости элиминации.

Ниацин в высоких дозах (граммы) используется для снижения уровня холестерола в крови. Практически во всех случаях применения никотиновой кислоты проявляются побочные эффекты (покраснение кожных покровов, приливы к голове).

Медь является наиболее токсичным, но наиболее важным микроэлементом. В следовых количествах медь находят практически во всех продуктах питания, что не вызывает интоксикаций, за исключением заболевания Вильсона-Коновалова (совместное поражение печени и ядер гипоталамуса). Человек менее чувствителен к меди по сравнению с млекопитающими (овцы). Токсичность меди следует увязывать с ее взаимодействием с железом, цинком и белками.

Железо в виде окислов придает окраску пище. В США фосфаты, пирофосфаты, глюконаты, лактаты, сульфаты железа и восстановленное железо разрешены в качестве пищевых добавок. Всасывание негеминового железа строго контролируется в слизистой кишечника. Избыточное поступление железа с пищей и действие веществ, ускоряющих его всасывание, может привести к накоплению железа в организме. Задержка и накопление железа в организме человека весьма индивидуальны и не поддерживаются общими закономерностями.

Цинк в виде нескольких соединений используется в пищевых добавках. Кормление птицы и скота обогащенным цинком кормом может привести к накоплению этого металла в мясных пищевых продуктах. Известно, что индивидуальная непереносимость цинка человеком весьма вариабельна. Однако, применение в пище средних концентраций солей цинка в качестве пищевых добавок, как правило, не сопровождается развитием интоксикации.

Селен является одним из самых токсичных элементов. До настоящего времени потребности в селене научно не обоснованы, а широкое применение селена в пищевых добавках базируется на интуитивных предпосылках. Следует учитывать географические провинции с разным содержанием селена в объектах окружающей среды при использовании пищевых добавок, обогащенных селеном, с целью предупреждения осложнений. Дефицит селена в организме, возможно, является одной из ведущих причин того, что обычный воздух, становится нашим страшным врагом. В условиях селенодефицитности кислород воздуха через свои активные формы разрушает в организме большинство витаминов, нарушает деятельность иммунной системы и системы обезвреживания внутренних шлаков организма. Иммунная система в условиях дефицита селена теряет свою агрессивность по отношению к болезнетворным микроорганизмам и раковым клеткам, а зависимая от него щитовидная железа, регулирующая большинство обменных процессов, снижает свою функциональную активность, что отрицательно отражается на росте и развитии организма.

Общим итогом селенодефицитности человеческого организма является возникновение и развитие десятков тяжело протекающих заболеваний, начиная с повышенной ломкости капилляров и неподвижности сперматозоидов, преждевременного выпадения волос и бесплодия и кончая анемией, диабетом, эндемическим зобом, гепатитами, инфарктом миокарда и инсультом, рядом онкологических заболеваний.

Селен широко распространен в объектах окружающей среды. Дефицит селена в окружающей среде имеется в Новой Зеландии и в части регионов Китая, избыток – в некоторых регионах Китая и в штате Северная Дакота (США). Растения могут аккумулировать селен. В них он переходит в состав органических соединений. При отмирании растения селен возвращается в почву и используется другими растениями. Зерновые могут аккумулировать большие количества селена из селен-обогащенных почв. В таких регионах пастбищное содержание животных может привести к интоксикации животных, а при хроническом отравлении возможно развитие поражения зрения и «щелочной болезни». При избыточном поступлении селена возникают нарушения органов пищеварительного тракта и гепатобилиарной системы. Хроническая интоксикация жителей селеном описана в Китае. Основные симптомы: ломкость волос, отсутствие пигментации новых волос, хрупкие ногти с пятнами, продольные стрии кожи. Неврологические симптомы обнаруживались у половины пораженных людей. Аналогичные симптомы описаны также у жителей Венесуэлы, проживающих в регионах, обогащенных селеном.

Рассмотрим некоторые ксенобиотики, используемые для улучшения органолептических и физико-химических свойств пищи.

1. Сахарин в 300–500 раз слаще, чем сахароза. Не накапливается
в тканях, не подвергается метаболизму и выводится из организма в неизмененном виде. Не оказывает мутагенного действия. В некоторых случаях способствует развитию экспериментальных опухолей (рак мочевого пузыря). Однако в эпидемиологических исследованиях угроза риска развития опухолей пока не нашла подтверждения.

2. Цикламат использовался как подсластитель. Его метаболизм зависит от кишечной микрофлоры. После первого приема цикламат выводится в большом количестве без изменений. При повторных приемах в кишечнике возникают метаболиты, с которыми, возможно, связаны негативные эффекты препарата: развитие в эксперименте на крысах рака мочевого пузыря. И хотя этот эффект не был воспроизведен на собаках, мышах, хомячках и приматах, в 1969 году применение цикламата в США было запрещено.

3. Аспартам как заменитель сахара менее токсичен, поскольку при его гидролизе получаются фенилаланин и аспарагиновая кислота. Накопление фенилаланина может ухудшить состояние больных фелилпировиноградной олигофренией (фенилкетонурия).

Наиболее употребляемые подсластители: сорбит, ацесульфам калия (сунет), аспартам (санекта, нутрасвит, сладекс), цикламовая кислота и ее соли (споларин, цикломаты), изомальтит (изомальт), сахарин и его соли, сукралоза (трихлоргалактосахароза), тауматин, глицирризин, неогесперидиндигидрохалкон (неогесперидин ДС), мальтит и мальтитный сироп, лактит, ксилит.

4. Пищевые красители включают природные и синтетические субстанции. К природным относят кармин, паприку, шафран и турмерик. Некоторые нутриенты придают окраску пищевым продуктам (каротины, рибофлавин, хлорофиллы) и входят в состав соков, масел и экстрактов овощей и фруктов. Синтетические соединения вводятся в пищу на этапах ее приготовления и сертифицируются государством. Некоторые из потенциальных красителей могут участвовать в малигнизации клеток (чаще всего они не канцерогены, а промоторы). Синтетические пищевые красители и некоторые ароматизаторы (метилсалицилат) могут вызывать гиперактивность детей. Случаи гиперактивности могут завершаться локальными поражениями мозга (инсульт). Однако, проблема окраски пищи как с целью ее привлекательности, так и биомедицинского применения, остается актуальной и в настоящее время. Несанкционированное введение добавок, улучшающих внешний вид и маркетинговую стоимость продуктов питания, получило очень широкое распространение и требует обязательного регламентирования органами госнадзора.

5. Консерванты включают антиоксиданты и антимикробные агенты. Антиоксиданты подавляют развитие изменений цвета, питательной ценности и формы продуктов путем подавления перекисного окисления липидов мембран пищевых продуктов, а также свободных жирных кислот. Антимикробные агенты подавляют рост микроорганизмов, дрожжей, продукты жизнедеятельности которых вызывают интоксикации или развитие инфекционного процесса, а также изменяют физико-химические свойства продуктов питания. Химическим консервантам противостоят методы сохранения пищи при низких температурах или использование метода облучения пищи. Однако технические средства пока проигрывают химическим из-за дороговизны и радиофобии людей.

5.1. К антиоксидантным пищевым добавкам относят аскорбиновую кислоту, пальмитиновый эфир аскорбиновой кислоты, токоферолы, бутилированный гидроксианизол (BHA) и бутилированный гидрокситолуен (BHT), этоксиквин, пропиловый эфир галловой кислоты и t-бутилгидрохинон (TBHQ). Широко используемые антимикробные агенты (нитриты, сульфиты) также обладают антиоксидантными свойствами. На протяжении многих лет BHA и BHT считаются потенциально опасными веществами. Оба относятся к жирорастворимым антиоксидантам и способны увеличивать в плазме крови активность некоторых ферментов печени. Антиоксиданты обеспечивают защиту от некоторых электрофильных молекул, которые могут связываться с ДНК и оказывать мутагенное действие и индуцировать опухолевый рост. Введение BHA в больших дозах (2% от диеты) вызывает гиперплазию клеток, папилломы и малигнизацию клеток в желудке некоторых животных. В то же время BHA и BHT обеспечивают защиту клеток печени от действия канцерогена – диэтилнитрозомочевины.

5.2. Антимикробные агенты (нитриты и сульфиты). Нитриты подавляют рост Clostridium botulinum и тем самым уменьшают риск ботулизма. Нитриты взаимодействуют с первичными аминами и амидами с образованием соответствующих N-нитрозодериватов. Многие, но не все N-нитрозо-соединения являются канцерогенами. Аскорбиновая кислота и другие восстанавливающие агенты подавляют эти реакции нитритов, особенно в кислой среде желудка. Некоторые нитрозамины возникают в процессе приготовления пищи, но основная масса нитрозаминов образуется в желудке. Неканцерогенные токсические эффекты нитритов проявляются при их высокой концентрации. У людей, употребляющих долго относительно большое количество нитритов, развивается метгемоглобинемия.

Диоксид серы и его соли используются для предупреждения развития коричневой окраски продуктов питания, для отбеливания, антимикробного действия широкого спектра и в качестве антиоксидантов. Сульфиты весьма реактивны, в связи с чем допускается только низкое их содержание в продуктах питания. Сульфиты способны вызывать астму у чув-ствительных индивидуумов. Около 20 смертных случаев связаны с идиосинкразией людей к нитритам (особая чувствительность к напиткам, содержащим сульфиты). Примерно 1–2% больных бронхиальной астмой проявляют повышенную чувствительность к сульфитам. Патогенез сульфит-индуцированной астмы пока не ясен. Возможна патогенетическая роль IgE-опосредованных реакций.

Токсичные субстанции пищи впервые были суммированы в списке «Substances Generally Recognized as Safe» – GRAS-субстанции в 60-х годах прошлого века. Он постоянно пополняется и выполняет важную роль в обеспечении безопасности питания людей и животных.

Давно замечено, что малокалорийное питание продлевает жизнь многих организмов – от одноклеточных до приматов; так, крысы, потребляющие на 30–50% меньше калорий, чем обычно, живут не три года, а четыре. Механизм явления пока не вполне ясен, хотя известно, что происходит некоторое общее изменение метаболизма, при котором снижается образование свободных радикалов (многие ученые возлагают вину за старение именно на них). Кроме того, падает концентрация глюкозы и инсулина в крови, что говорит об участии в этих процессах нейроэндокринной системы. Не исключено, что умеренное голодание действует и как слабый стресс, который мобилизует скрытые резервы организма.

Американские микробиологи работали с дрожжами, длительность жизни которых определяется количеством их возможных делений. Оказалось, что в среде с пониженным содержанием питательных веществ число поколений у них возрастает на 30%. При этом микроорганизмы значительно увеличивают интенсивность дыхания, что является ключевым моментом, поскольку дрожжи с дефектным геном белка, задействованного в работе дыхательной цепи, не становятся долгожителями.

Нужно учесть, что дрожжи получают энергию двумя способами – дыханием и ферментацией. Когда глюкозы в среде достаточно, гены, контролирующие дыхание, молчат и сбраживание глюкозы в этанол идет анаэробно, то есть без участия кислорода. Если же глюкоза в дефиците, включается дыхание – значительно более эффективный процесс добывания энергии.



Лекарственные средства или лекарства получают путем химического синтеза, некоторые лекарства получают из сырья животного, растительного или минерального происхождения. Число отдельных лекарственных веществ и их комбинаций, используемых в медицинской практике, достигает нескольких тысяч. Процесс создания лекарственных препаратов достаточно длительный, сложный, требующий значительных финансовых затрат. В процессе изыскания и внедрения новых лекарств особое внимание уделяется проблеме безопасности их применения. Новое лекарственное средство испытывается на животных, а потом уже при положительных эффектах - на человеке.

Современная медицина располагает самыми различными лекарственными средствами, которые можно разделить между собой на близкие по свойствам группы, например, транквилизаторы, мочегонные, противовоспалительные, противоаллергические, болеутоляющие, спазмолитики. Группы различаются как по количеству входящих в них препаратов, так и по значимости в медицинской практике. Действие лекарственных препаратов на организм человека зависит от многих факторов и прежде всего от дозы. Это так называемые терапевтические дозы. Следует учитывать, что чувствительность к лекарствам существенно меняется в зависимости от возраста. Эффект лекарств во многом обусловлен и способом их применения. От этого зависит прежде всего скорость и продолжительность действия лекарства. Для каждого лекарственного вещества характерна определенная продолжительность действия, соответствующая времени его циркуляции в организме. Если лекарство принимается чаще, чем прописано врачом, резко возрастает опасность различных осложнений, в том числе и опасных для жизни отравлений. И наоборот, более редкие, чем назначено, приемы приводят к затягиванию болезни. Для препаратов имеет также значение порядок приема препарата в зависимости от пищевого режима. В большинстве случаев пища является естественным барьером, ограничивающим процесс всасывания лекарства в желудочно-кишечном тракте. Действие лекарств зависит также от общего состояния организма и сопутствующих заболеваний. Особенно очевидна зависимость действия лекарств от функционального состояния печени, почек и сердечно-сосудистой системы. При тяжелых заболеваниях этих органов токсичность препаратов значительно усиливается. Существуют и другие факторы, влияющие на лечебный эффект (биоритмы, курение, прием спиртных напитков, физические нагрузки, психическое состояние, наследственные особенности), учесть которые может только врач.

Ксенобиотики - это чужеродные вещества, попадающие в организм человека и животных извне, претерпевают в организме различную биотрансформацию: окисление, восстановление, гидролиз, конъюгацию и другие процессы с участием фермент систем. Так, например, цитохромы Р450 в печени осуществляют гидроксилирование чуждых организму липофильных соединений, образующихся в качестве побочных продуктов или попадающих в организм извне. Образование гидроксогрупп повышает гидрофильность этих веществ и облегчает их последующий вывод из организма.

Список литературных источников

• 1. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия: Учебник.- М.: Медицина, 1990.- 752 с.
• 2. Биохимия.Учебник для вузов под редакцией Е.С. Северина.- М.:ГЭОТАРМЕД, 2004.- 784 с
• 3. Кнорре Д.Г., Мызина С.Д. Биологическая химия: Учеб, для хим., биол. и мед. спец, вузов.- 3-е изд., испр. - М.: Высш. шк. 2003,- 479 с.
• 4. Уайт. А, Хендлер Ф. ,Смит. Э, Хилл. Р, Леман И.Основы биохимии.т. 1.- М.; Мир, 1981,- 675 с.
• 5. Ленинджер А. Основы биохимии (в 3-х томах).- М.: Мир,- 1985.
• 6. Николаев А.Н. Биологическая химия.- М.: Высш. шк.,- 1989
• 7. Строев Т.Г. Биологическая химия.- М.: Высш. шк.,- 1986
• 8. Митякина Ю.А. Биохимия: Учеб. Пособие.- М.Издательство РИОР, 2005.-11 Зс
• 9. Биология. В 2 кн. Кн. 1: Учебник для медицинских спец, вузов / В.Н. Ярыгин, В.И. Васильева, И.Н. Вилков, В.В. Синелыцикова; Под ред. В.Н. Ярыгина.- 5-е изд. испр. и доп.- М.: Высш. шк. 2003.- 432 с.