Ksenobiologijos dalykas, problemos ir uždaviniai, sąsajos su kitais mokslais

Ksenobiotikai – svetimi organiniai ir neorganiniai junginiai, kurių anksčiau organizme nebuvo. Tokioms medžiagoms priskiriami, pavyzdžiui, vaistai, pesticidai, pramoniniai nuodai, pramoninės atliekos, maisto priedai, kosmetika ir kt. Kadangi audiniuose paprastai yra daug neorganinių elementų, kurių biologinė funkcija nežinoma, todėl neorganinės medžiagos gali būti klasifikuojamos kaip ksenobiotikų tik tuo atveju, jei jie nėra būtini medžiagų apykaitos procesams.

Gyvas organizmas yra atvira sistema. Tarp medžiagų, patenkančių į organizmą iš aplinkos, išskiriamas natūralus srautas (maistinių medžiagų) ir natūralios bei sintetinės kilmės medžiagų, kurios nėra organizmo dalis, srautas. Šie srautai sąveikauja visuose kūno lygiuose (molekuliniame, ląsteliniame, organiniame). Toksiškų pašalinių junginių (ksenobiotikų) perteklius sukelia augimo, vystymosi ir dauginimosi procesų sulėtėjimą arba nutrūkimą. Homeostazei palaikyti organizme yra reguliavimo mechanizmų.

Ksenobiologija tiria svetimų cheminių junginių patekimo, išskyrimo, pasiskirstymo, virsmo gyvame organizme dėsningumus ir kelius bei jų sukeliamų biologinių reakcijų mechanizmus.

Ksenobiologija skirstoma į siauresnes sritis – ksenobiofizika, ksenobiochemija, ksenofiziologija ir kt. Ksenobiofizikos tikslai – ištirti egzogeninių ksenobiotikų sąveikos su organizmo transportinėmis sistemomis, su įvairiomis ląstelių struktūromis, pirmiausia su plazmolema, procesus ir mechanizmus. ksenobiotikų patekimas.

Ksenobiochemijos tema – ksenobiotikų metabolizmas organizme. Ši ksenobiologijos sritis apima daugybę biologinės, organinės ir analitinės chemijos, farmakologijos, toksikologijos ir kitų mokslų skyrių. Statinės ksenobiochemijos uždavinys apima organizme susidarančių ksenobiotinių metabolitų molekulių struktūros nustatymą, jų pasiskirstymo, lokalizacijos organizmuose ir audiniuose tyrimą. Dinaminė ksenobiochemija tiria ksenobiotikų transformacijos organizme mechanizmus, šiose transformacijose dalyvaujančių fermentų struktūrą ir katalizines savybes.

Ksenofiziologija tiria gyvų organizmų gyvenimo procesus ir funkcijas per visą jų vystymąsi veikiant ksenobiotikams. Ksenofitofiziologija tiria ksenobiotikų patekimo ir išskyrimo ypatybes, biotransformacijos ir kaupimosi augalo organizme procesų specifiką.

Ksenobiologija siejama su biotechnologijomis, kurios organinių medžiagų sintezėje naudoja ksenobiotinio metabolizmo, ypač fermentų katalizės, principus. Ksenobiologijos ir medicinos ryšys užtikrina gydymo saugumą, nes yra tiriamas naujų vaistų veikimo mechanizmas ir metabolizmas.

Didėjantį ksenobiologijos problemų aktualumą lemia sparčiai didėjantis sintetinių junginių, dalyvaujančių medžiagų cikle gamtoje, skaičius. Tarp ksenobiotikų yra nemažai naudingų medžiagų, reikalingų medicinai, augalininkystei, gyvulininkystei ir kt. Todėl vienas iš ksenobiologijos uždavinių yra sukurti metodus ir metodus, leidžiančius sukurti ksenobiotikų biologinio aktyvumo nustatymo sistemą.

Ksenobiotikų rūšys, jų klasifikacija pagal pavojingumo ir toksiškumo laipsnį

Išskiriamos šios medžiagų rūšys, sukeliančios visuotinę cheminę biosferos taršą:

Dujinės medžiagos;

Sunkieji metalai;

Trąšos ir maistinės medžiagos;

Organiniai junginiai;

Radioaktyviosios medžiagos (radionuklidai) yra radiobiologijos studijų objektas.

Daugelis ksenobiotikų ir teršalų yra labai toksiškos medžiagos.

Plačiąja prasme nuodai – tai egzogeninės kilmės (sintetinės ir natūralios) cheminės medžiagos, kurios, patekusios į organizmą, sukelia struktūrinius ir funkcinius pokyčius, lydinčius būdingų patologinių būklių išsivystymą.

Atsižvelgiant į kilmės šaltinį ir praktinį panaudojimą, toksinės medžiagos (nuodai) skirstomos į šias grupes:

Pramoniniai nuodai: organiniai tirpikliai (dichloretanas, anglies tetrachloridas, acetonas ir kt.), medžiagos, naudojamos kaip kuras (metanas, propanas, butanas), dažikliai (anilinas ir jo dariniai), freonai, cheminiai reagentai, organinės sintezės tarpiniai produktai ir kt.;

Cheminės trąšos ir augalų apsaugos produktai, įskaitant pesticidus;

Vaistai ir tarpiniai farmacijos pramonės produktai;

Buitinė chemija, naudojama kaip insekticidai, dažikliai, lakai, kvepalai ir kosmetika, maisto priedai, antioksidantai;

Augalų ir gyvūnų nuodai;

Cheminės kovos agentai.

Priklausomai nuo vyraujančio žmogaus atitinkamų organų ir audinių pažeidimo, nuodai skirstomi į tokias kategorijas: širdies nuodai, nervų nuodai, kepenų nuodai, inkstų nuodai, kraujo (heminiai) nuodai, virškinimo trakto nuodai, plaučių nuodai, nuodai, paveikiantys nuodus. imuninę sistemą, nuodus, kurie veikia odą.

Toksiškumas- medžiagos nesuderinamumo su gyvybe matas, vidutinės mirtinos dozės arba koncentracijos absoliučios vertės atvirkštinė vertė.

LC50 arba LD 5 o vertės yra atitinkamai medžiagos koncentracija arba dozė, sukelianti pusę užregistruotos reakcijos slopinimo (pavyzdžiui, miršta 50 % organizmų).

Pavojus svetimoms medžiagoms- žalingo poveikio sveikatai tikimybę faktinėmis jų gamybos ir naudojimo sąlygomis.

Kenksmingos medžiagos, su kuriomis žmogus liečiasi, pagal pavojingumo laipsnį (toksiškumą) skirstomos į keturias klases:

I. itin pavojingas (labai toksiškas);

II.labai pavojingas (labai toksiškas);

III.vidutiniškai pavojingas (vidutiniškai toksiškas);

IV mažo pavojaus (mažo toksiškumo).

Ksenobiotikų klasifikavimo pagal jų toksiškumo laipsnį kriterijai:

LD 5 o arba LC50 vertė;

Patekimo būdai (įkvėpus, per odą);

Kontakto trukmė;

Savybė būti sunaikintam aplinkoje arba vykstant gyvų organizmų transformacijai (biotransformacija).

Be toksiškumo ir pavojaus, bet kokį ksenobiotiko poveikį objektui galima apibūdinti kai kuriomis jo biologinio poveikio savybėmis:

Pagal biologinio poveikio taikiniui tipą

Pagal LD ​​5 o arba LC50;

Pagal toksiškumo tipą ir pavojų

Ksenobiotikų veikimo selektyvumu (medžiagos kai kuriems organizmams gali būti toksiškos, kitiems netoksiškos);

Pagal toksinio ir (arba) pavojingo poveikio koncentracijos ribas (ribines vertes);

Pagal farmakologinio poveikio pobūdį (migdomieji, antipsichoziniai, hormoniniai ir kt.).

Susijusi informacija.

Ksenobiotikai yra medžiagos, kurios yra svetimos gyvų organizmų prigimčiai, sudėčiai ir medžiagų apykaitai.[...]

KSENOBIOTIKAS (iš graikų xenos – svetimas) – gyviems organizmams svetimos medžiagos.[...]

Ksenobiotikai (gr. hepoh – ateivis ir bios – gyvybė). Tam tikram organizmui ar ekosistemai svetimos medžiagos, sukeliančios biologinių procesų sutrikimus, įskaitant ligas ir atskirų organizmų, organizmų grupių ar ekosistemų degradaciją arba mirtį.[...]

Ksenobiotikai – tai medžiagos, kurios yra svetimos gyvų organizmų pobūdžiui, sudėčiai ir metabolizmui; daugiausia technogenezės produktai: organinė sintezė, branduolinis ciklas ir kt.[...]

Ksenobiotinė medžiaga yra svetima organizmui, rūšiai, bendruomenei.[...]

Ksenobiotikai turi genotoksinį ir mutageninį, membranoms toksinį ir fermentinį toksinį poveikį imuninės sistemos ląstelėms ir organams ("Clinical Immunology", 1998). Ypač pavojingi yra apšvita formuojant įvairius ontogenezės etapus. Toks poveikis gali būti negrįžtamų „nedidelių“ defektų, pasireiškiančių vaiko, kurio motina prieš nėštumą arba nėštumo metu patyrė toksinį poveikį, imunodeficito forma (Veltishchev, 1989).[...]

Ksenobiotikai yra aplinkos teršalai iš bet kokios klasės cheminių junginių, kurių nėra natūraliose ekosistemose.[...]

Ksenobiotas yra cheminė medžiaga, svetima organizmams ir neįtraukta į natūralų biotinį ciklą.[...]

Ksenobiotikas – natūralioms ekosistemoms svetima medžiaga, susidaranti dėl žmogaus ūkinės veiklos. Šis terminas dažniausiai vartojamas pramoninėms toksinėms medžiagoms.[...]

Ksenobiotikai – tai medžiagos, gautos dirbtinės sintezės būdu ir neįtrauktos į natūralių junginių skaičių.[...]

Iš ksenobiotikų labiausiai paplitę herbicidai ir pesticidai, kurie yra halogenų turintys junginiai ir patenka į vandens telkinius iš dirvožemio ir atmosferos. Jei nenaudojamos specialios adsorbcinės membranos technologijos ar ozonavimas, tai esami natūralūs vandens ruošimo įrenginiai ekonominiais tikslais neužtikrins ksenobiotikų pašalinimo. Ši aplinkybė iškelia preliminaraus gamtinių vandenų valymo nuo ksenobiotikų problemą, kurią galima išspręsti žalinant arba sustabdant atitinkamų vaistų gamybą, arba biotechnologiniais metodais.[...]

Dauguma ksenobiotikų patenka į žmogaus organizmą mitybos keliu per gyvūninės ir augalinės kilmės produktus. Išskyrus minėtus ūmaus apsinuodijimo pavyzdžius, jie, kaip taisyklė, kaupiasi (kaupiasi) organizme palaipsniui, turėdami patologinį poveikį.[...]

Dauguma ksenobiotikų yra vandenyje tirpūs; mažesnė dalis yra tirpi riebaluose (turi afinitetą riebaliniam ir smegenų audiniui). Riebaluose tirpios medžiagos patenka į biotransformacijos stadiją kepenų ląstelių endoplazminėse membranose, kur jos fermentiškai virsta vandenyje tirpiais metabolitais ir pasišalina iš organizmo. Sutrikus kepenų funkcijai, jie nusėda organizme tam tikruose audiniuose ir taip palaiko santykinį koloidinio osmosinio slėgio pastovumą. Dengiamųjų audinių koncentratas silicis, arsenas, titanas; smegenų audinys – švinas, gyvsidabris, varis, manganas, aliuminis. Pastarasis neseniai buvo laikomas nekenksmingu, tačiau šis mikroelementas, besikaupiantis organizme, sukelia smegenų veiklos sutrikimus, kaulų ligas, mažakraujystę, įvairius nespecifinius sindromus. Su amžiumi didėja barjerinių audinių nusodinimo gebėjimas švino, aliuminio, kadmio ir kitų elementų atžvilgiu.[...]

Pagrindiniai ksenobiotikų šaltiniai yra visų pramonės šakų įmonės, naftos ir dujų perdirbimas, šiluminė ir branduolinė energija, taip pat oro ir žemės transportas naudojant vidaus degimo variklius (žr., pavyzdžiui, 3.1 ir 3.2 lenteles).[...]

Biosferoje cirkuliuoja daugybė technogeninės kilmės ksenobiotikų, kurių daugelis pasižymi itin dideliu toksiškumu. Nors šis terminas nėra visuotinai pripažintas, o jo vartojimas yra šiek tiek savavališkas, jis vis tiek leidžia iš daugybės teršalų atpažinti tuos, kurie kelia didžiausią pavojų žmonėms [...].

Biosferoje cirkuliuoja daugybė technogeninės kilmės ksenobiotikų, kurių daugelis pasižymi itin dideliu toksiškumu. Nors šis terminas nėra visuotinai pripažintas, o jo vartojimas yra šiek tiek savavališkas, jis vis tiek leidžia iš daugybės teršalų atpažinti tuos, kurie kelia didžiausią pavojų žmonėms. Ekologiniam ir analitiniam superekotoksinių medžiagų stebėjimui šiuo metu skiriamas didesnis dėmesys ir dėl to, kad šie junginiai gali kauptis gyvuose organizmuose, plisti trofinėmis grandinėmis, daugelis jų pasižymi kancerogeniniu ir mutageniniu aktyvumu, sukelia sunkias žmonių ir gyvūnų ligas, sukelia įgimtų infekcijų augimą. deformacijos Būtent tai paskatino parašyti knygą, kurioje nagrinėjamos superekotoksinių medžiagų ekologijos ir analitinės chemijos problemos.[...]

Kaip jau buvo aprašyta, būtina sąlyga ksenobiotikų skaidymui natūralioje aplinkoje yra struktūriškai susijusių junginių buvimas joje. Natūralūs mechanizmai iš pradžių gali būti neveiksmingi transformuojant ksenobiotikus dėl kinetinių apribojimų, kuriuos sukelia fermentų substrato specifiškumas. Laikui bėgant, tai gali būti pašalinta per daug gaminant fermentą (-us), pašalinus arba pakeitus jo sintezės reguliavimo kontrolę, genų dubliavimąsi, dėl kurio atsiranda dozės efektas, arba mutacijų kintamumas, sukuriantis fermentą su pakitusiu substrato specifiškumu. Tolesnė adaptacija gali įvykti dėl mikroorganizmų adaptacinio plastiškumo per genetinį persitvarkymą.[...]

Tiesioginis neigiamas ksenobiotikų poveikis pasireiškia bendru toksišku, dirginančiu ir jautrinančiu poveikiu. Ilgalaikės cheminių veiksnių poveikio pasekmės atsiranda dėl jų gonadotropinio (benzeno, chlorpreno, kaprolaktamo, švino ir kt.), embriotropinio, mutageninio ir kancerogeninio poveikio. Bendras cheminių veiksnių poveikio organizmui bruožas yra tas, kad jie visi yra imunosupresantai.[...]

Darbo tikslas – ištirti organinio fosforo ksenobiotiko – metilfosfono rūgšties – poveikį peroksidazės aktyvumui ir lipidų peroksidacijai. Eksperimentai buvo atlikti lauko sąlygomis. Kultūriniai ir laukiniai augalai vieną kartą buvo purškiami metilfosfono rūgšties (MPA) tirpalais. Peroksidazės aktyvumas buvo nustatytas pagal Mikhlin (Ermakov ir kt., 1952) 4 dieną po gydymo.[...]

Golovleva L. A. Ksenobiotikus ardančių pseudomonadų metabolinis aktyvumas //Mikroorganizmų genetika ir fiziologija – perspektyvūs genų inžinerijos objektai.[...]

Ksenobiotikus (toksiškas, sunkiai skaidomas organines medžiagas) naikinančių mikroorganizmų naudojimas labai koncentruotoms nuotekoms valyti atrodo perspektyvus ir efektyvus. Biologinis pramoninių nuotekų valymas gali vykti natūraliomis ir dirbtinėmis sąlygomis. Pirmieji apima dirvožemio valymo metodus. Kadangi dirvožemis yra sudėtingas organinių ir neorganinių medžiagų kompleksas, kuriame gyvena daug įvairių mikroorganizmų, jis yra patikimas ir galingas nuotekų neutralizavimo veiksnys.[...]

Dauguma pesticidų naudojimo problemų kyla dėl to, kad beveik visi pesticidai yra ksenobiotikai – gamtai svetimi cheminiai junginiai [...].

Visa tai dar kartą pabrėžia didžiulį indikatorinių rodiklių („taikinių“) vaidmenį agroekologiniam pesticidų ir apskritai ksenobiotikų poveikio dirvožemyje vertinimui.[...]

Kartu su skatinančiu ir slopinančiu poveikiu superekotoksinės medžiagos gali smarkiai padidinti žmonių ir gyvūnų jautrumą aplinkos ksenobiotikams ir kai kurioms natūralios kilmės medžiagoms. Taip pat būtina atkreipti dėmesį į jų natūralų išlikimą ir toksiškumo ribos nebuvimą (superkumuliacija). Beveik visų superekotoksinių medžiagų atveju MPC kontrolė netenka prasmės. Tam tikromis koncentracijomis jų yra visose aplinkose, jose cirkuliuoja ir savo poveikį daro per aplinkos komponentus. Superekotoksinėmis medžiagomis žmogus susiduria kvėpuodamas, per augalinės ir gyvūninės kilmės maistą bei vandenį, kuriame jos kaupiasi iš dirvožemio ir hidrosferos. Jiems būdinga dar viena savybė – didžiausias mobilumas biosferoje. Šios superekotoksinių medžiagų savybės lemia sudėtingą jų poveikio žmonėms ir gyviems organizmams pobūdį, kuris gali sukelti mutageninį, teratogeninį, kancerogeninį ir porfirogeninį poveikį, taip pat slopinti ląstelinį imunitetą, pažeisti vidaus organus ir išsekinti organizmą. [...]

Viena iš ekonomikos ksenobiotiškumo mažinimo formų yra biotechnologinių procesų diegimas įvairiuose gamybos sektoriuose ir vartojimo natūralizavimas – kuo daugiau sintetinių ksenobiotikų pakeitimas natūraliais ir aplinką tausojančiais produktais bei medžiagomis.[... ]

Medžiagos, esančios įmonių išmetimuose ir išmetimuose, atsižvelgiant į jų specifines savybes, taip pat yra nuodai, o situacijos, susijusios su žmonių apsinuodijimo grėsme, vadinamos „ekologiniais spąstais“. Kadangi ksenobiotikų šaltinis yra pramoninė ir techninė veikla, jie vadinami pramoniniais nuodais.[...]

Veiksmingiausi ir ekonomiškiausi yra biologiniai melioracijos metodai. Tai apima biologinių produktų ir biostimuliatorių naudojimą naftai ir naftos produktams skaidyti. Remiantis mikroorganizmų gebėjimu panaudoti naftos angliavandenilius ir kitus ksenobiotikus, pasiūlytas taršos biokorekcijos metodas, susidedantis iš dviejų etapų: 1 - natūralios mikrofloros ardymo gebėjimo aktyvinimas įvedant maistines medžiagas - biostimuliacija; 2 - specializuotų mikroorganizmų, anksčiau išskirtų iš įvairių užterštų šaltinių arba genetiškai modifikuotų, patekimas į užterštą dirvą - biopapildymas.[...]

Tai giliai klaidinga nuomonė. Pirma, natūralios geocheminės anomalijos susideda iš natūralių (netgi kenksmingų) medžiagų, kurias organizmai per ilgą evoliucijos laikotarpį „išmoko“ atpažinti ir vienaip ar kitaip nuo jų apsisaugoti. Žmogaus sukeltos anomalijos dirvožemyje, kaip taisyklė, susideda iš ksenobiotikų – žmogaus sukurtų medžiagų, svetimų biosferai ir iki šiol organizmams nežinomų. Todėl koncentruota forma jie naikina ekosistemas.[...]

Kai Žemės paviršius užterštas superekotoksinėmis medžiagomis – chlordioksinais, polichlorintaisiais bifenilais, policikliniais aromatiniais angliavandeniliais, ilgaamžiais radionuklidais, fiksuojamas staigus genetinių sutrikimų, alergijų, mirčių skaičius. Visos šios medžiagos yra ksenobiotikai ir į aplinką patenka dėl avarijų chemijos gamyklose ir atominėse elektrinėse, nepilno kuro degimo automobilių varikliuose, neefektyvaus nuotekų valymo.[...]

Tačiau žmonėms ūmus dioksinų ir susijusių junginių toksiškumas nėra pavojaus kriterijus. Pastarųjų metų duomenys rodo, kad dioksinų pavojus slypi ne tiek dėl ūmaus toksiškumo, kiek dėl kumuliacinio poveikio ir ilgalaikių padarinių. Taip pat nustatytas PCDD dalyvavimas kituose biocheminiuose procesuose ląstelių lygiu. Šiuo atveju aktyvusis centras, matyt, yra tas, kuris yra steriškai prieinamas plokščiajam PCDD, nes tik geležies porfirinas pagal geometriją ir elektroninę struktūrą gali susijungti į kompleksą su dioksinais. Patekęs į organizmą, PCDD veikia kaip klaidingų bioatsakų induktoriai, skatinantis daugybės biokatalizatorių-hemoproteinų kaupimąsi tokiais kiekiais, kurie yra pavojingi ląstelės funkcionavimui. Taip pat svarbu, kad sutrikus reguliavimo mechanizmams susilpnėtų organizmo apsauginės nuo ksenobiotikų funkcijos ir susilpnėtų imuninė sistema. Todėl net ir lengvi PCDD pažeidimai sukelia didelį nuovargį, mažėja fizinis ir protinis darbingumas, padidėja jautrumas infekcijoms, ypač esant stresui.[...]

Taigi normaliam ekologinių sistemų ir visos biosferos funkcionavimui bei tvarumui užtikrinti neturėtų būti viršijamos tam tikros didžiausios joms tenkančios apkrovos. Tai visų pirma laikoma didžiausia leistina aplinkos apkrova (MPEL) arba didžiausiomis leistinomis tam tikrų tam tikrai sistemai svetimų medžiagų – ksenobiotikų (MPC) – koncentracijomis[...]

Kaip minėta aukščiau, superekotoksinės medžiagos yra svetimos medžiagos, pasižyminčios unikaliu biologiniu aktyvumu, pasklidusios aplinkoje toli už pradinės vietos ir jau esant mikropriemaišoms neigiamai veikia gyvus organizmus. Skirtingai nuo žmogaus sukeltų kitų ksenobiotikų išmetimo, jų poveikis aplinkai ir žmonėms išliko nepastebimas daugelį dešimtmečių. Tai daugiausia lėmė labai jautrių daugumos itin ekotoksinių medžiagų (pavyzdžiui, chloruotų dioksinų ir bifenilų) analizės metodų trūkumas. Tik neseniai, atsiradus šiuolaikiniams superekotoksinių medžiagų kiekio aplinkos objektuose, maisto produktuose ir biologiniuose audiniuose analitinės stebėsenos metodams, paaiškėjo, kad šis pavojus yra nepalyginamai rimtesnis nei gamtinės aplinkos užteršimas kitomis medžiagomis. Be to, daugelis superekotoksiškų medžiagų pasižymi nuostabiu stabilumu – jiems visiškai suirti prireikia šimtmečių.[...]

Žalindami turime omenyje maksimalų kologizavimą, galimą gamybos procesų apskritai ir ypač išteklių ciklų asimiliaciją su natūraliais medžiagų ciklais biosferoje. Žinoma, mes negalime kalbėti apie „be atliekų“ technologijas. O biogeocheminiuose cikluose dalis medžiagos nuolat pašalinama iš ciklo, tačiau, skirtingai nuo gamybos, šalutiniai produktai nėra ksenobiotikai ir nesudaro „atliekų“, o tam tikram laikui deponuojamą rezervą. Kartais žalinimas suprantamas kaip bet kokios priemonės, mažinančios produkcijos pavojų gamtai ir žmogui. Šie požiūriai vienas kitam neprieštarauja.[...]

Bet kokie su gamyba susiję procesai pasižymi ne tik išteklių pavertimu reikalingų medžiagų gamybai, bet ir šalutinių produktų, vadinamų atliekomis, susidarymu, nes jų tiesioginis perdirbimas dėl vienokių ar kitokių priežasčių yra neįmanomas arba sunkus. Šie šalutiniai produktai daugeliu atvejų yra svetimi natūraliai aplinkai ir biocheminiams procesams, t. y. jie yra ksenobiotikai (iš graikų xenos – svetimi). Gyvybės evoliucija vyko nesant šių medžiagų arba esant nereikšmingam jų kiekiui ore, vandenyje ir dirvožemyje. Iki metalurgijos atsiradimo gamtoje praktiškai nebuvo laisvų metalų ir nemažai jų druskų. Dėl chemijos pramonės plėtros buvo sukurti visiškai nauji elementų deriniai specialių šaltnešių, organinių ir neorganinių pesticidų (pesticidų), ploviklių (ploviklių) ir kt. jų kiekio padidėjimas natūralioje aplinkoje, palyginti su pradiniu kiekiu, gali lemti aplinkos kokybės pokyčius pasauliniu mastu (daug dulkių, anglies dvideginio, azoto oksidų ir kt.).[...]

Pagrindinis kriterijus priskiriant medžiagą toksinams yra jos gebėjimas sutrikdyti bet kurio organizmo homeostazę. Be to, ta pati medžiaga gali būti toksiška vieniems organizmams, bet ne toksiška kitiems. Kita vertus, toksinių medžiagų atsiradimas įvairių organizmų grupių mitybos grandinėse gali turėti sudėtingą poveikį skirtingoms šios grandinės „sąlygoms“. Koks tikrasis daugelio ksenobiotikų ar mažai toksiškų medžiagų vaidmuo sudėtingose ​​organizmų ir įvairių ekosistemų mitybos grandinėse – tai iš esmės nežinoma.[...]

Higienos ir sanitarijos tobulinimas, stiprių dezinfekavimo priemonių naudojimas, o vėliau ir specializuoti pragarai – biocidai ir pesticidai – pamažu lėmė kokybinius žmogaus aplinkos užterštumo pokyčius. Mažiau biogeninių organinių medžiagų, patogeninių organizmų ir jų nešiotojų ar bent jau kontaktų su jais dažnis, tačiau padaugėjo sintetinių teršalų, kenksmingų neorganinių medžiagų, ksenobiotikų, radionuklidų ir kitų žmogaus sukurtų veiksnių. Vienus nešvarumus keitė kitas, epidemiologine prasme vargu ar mažiau pavojingas. Bet kuriuo atveju biogeninės taršos paplitimas praeityje buvo natūralesnis antigenų pobūdis ir prisidėjo prie žmogaus imuniteto stiprinimo. Priešingai, žmogaus organizmas neturi veiksmingos imuninės gynybos nuo daugybės šiuolaikinių teršalų, o detoksikacijos ir nuodų pašalinimo mechanizmai dažnai nebeatsilieka su apsivalymo užduotimi. Be to, kai kurie sintetiniai ksenobiotikai yra stiprūs mutagenai ir gali sukelti pavojingų patogeninių mikrobų, virusų ir kitų veiksnių modifikacijų, kaip ypač parodyta prionams – baltymams, sukeliantiems spongiforminę encefalopatiją (karvių proto liga, Creutzfeldt-Jakob sindromas žmonėms). [...]

Biosferos, ypač į ją įtrauktų gyvų organizmų, evoliucija vyko nesant tokių medžiagų: arba jų nebuvo, arba labai mažais kiekiais buvo laisvos būklės. Paprastai jie „netelpa“ į natūralius medžiagų biogeninio ciklo procesus ir kertasi su cheminiais medžiagos virsmais gyvuose organizmuose, kuriuos „išleido“ evoliucija. Todėl pasirodo, kad jie pavojingi žmonių sveikatai, lydi gyvūnus ir augalus. Jie vadinami ksenobiotikais (gr. xenos – ateivis, bios – gyvybė [...]).

Šiuo metu, įvairiais vertinimais, iš natūralių šaltinių susintetinta ir išskirta nuo 6 iki 10 milijonų cheminių medžiagų. Jų skaičius kasmet didėja 5 proc. Be to, čia neatsižvelgiama į polimerinius ir oligomerinius junginius, taip pat į kompozicijas ir mišinius. JAV per metus užregistruojama tik apie 120 tūkstančių naujų sintetinių junginių. Visa tai rodo, kad žmogaus veikla aktyviai didina materialinės taršos OH1C galimybę. Tarp antropogeninės kilmės medžiagų didžioji dauguma yra ksenobiotikai – gyviems organizmams svetimos medžiagos, neįeinančios į natūralius biogeocheminius ciklus, todėl potencialiai pavojingos.[...]

Žmogaus aplinka taip pat yra streso veiksnių šaltinis. Tai visų pirma veiksniai, kuriuos įtakoja fizinis ir cheminis stresas. Fiziniai streso veiksniai yra susiję su šviesos, akustinių ar vibracijos sąlygų, taip pat elektromagnetinės spinduliuotės lygio sutrikimais. Paprastai nukrypimai nuo šių veiksnių normų būdingi miesto ar pramoninei aplinkai, kurioje dažniausiai ir didžiausiu mastu pažeidžiamos sąlygos, kurioms žmogaus organizmas yra evoliuciškai prisitaikęs. Cheminiai streso veiksniai yra labai įvairūs. Pastaraisiais metais susintetinta daugiau nei 7 tūkstančiai įvairių medžiagų, kurios anksčiau buvo svetimos biosferai – ksenobiotikų (iš graikų xeno – svetimas ir Lobyo – gyvybė). Natūraliose ekosistemose skaidytojai negali susidoroti su tiek daug svetimų medžiagų, kurių skaidymui gamtoje nėra specializuotų biocheminių mechanizmų, todėl ksenobiotikai yra pavojinga taršos rūšis. Žmogaus organizmas taip pat negali susidoroti su šiomis svetimomis dirbtinėmis medžiagomis, nes neturi priemonių jas nukenksminti.[...]

Paprastai cheminių junginių pavojingumas apibūdinamas minimalios efektyvios arba slenkstinės medžiagos dozės (koncentracijos), kuri, esant vienkartiniam (ūmiam) arba pakartotiniam (lėtiniam) poveikiui, sukelia akivaizdžius, bet grįžtamus kūno pokyčius. gyvybiškai svarbias organizmo funkcijas. Jie žymimi 1ltac ir b1tcb 12]. Kalbant apie mirtinus (mirtinus) rodiklius, naudojamos vidutinės mirtinos ir visiškai mirtinos dozės (koncentracijos) - Ob50 ir Elyo (SG50 ir Cio), dėl kurių miršta atitinkamai 50% ir 100% eksperimentinių gyvūnų. Kalbant apie labai toksiškas medžiagas, toksiškumo vertė (7) taip pat nustatoma pagal Haber formulę, kurioje neatsižvelgiama į ksenobiotikų biotransformacijos ir kumuliacinio poveikio pasekmes.

Aromatiniai junginiai į biosferą patenka įvairiais būdais, o jų šaltiniai yra pramonės įmonės, transportas, buitinės nuotekos. Ypatingas dėmesys aromatiniams junginiams skiriamas daugiausia dėl jų kancerogeninių savybių. Patys aromatiniai junginiai (benzenas, jo homologai ir dariniai, fenoliai), taip pat policikliniai aromatiniai angliavandeniliai (PAH) patenka į atmosferą dėl kokso gamyklų, kai kurių chemijos gamyklų išmetamųjų teršalų ir atliekų, vidaus degimo variklių išmetamųjų dujų ir degimo. įvairių rūšių kuro gaminiai. Kokso gamyklų nuotekose taip pat yra daug fenolinių junginių. Požeminis vanduo dažnai būna užterštas PAH dėl įvairių nuotekų dumblo. Fenoliniai junginiai paprastai sudaro didelę antropogeninės kilmės ksenobiotikų grupę.

8529 0

Ksenobiotikai teršia visą natūralią aplinką – orą, vandens telkinius, dirvožemį ir florą. Pramoninės atliekos ir kiti aplinkos teršalai gali greitai plisti ore ir vandenyje, tapdami natūralaus ciklo dalimi. Šie toksiški junginiai kaupiasi vandens telkiniuose ir dirvožemyje, kartais tolimose nuo taršos šaltinių vietose, kurias skatina vėjas, lietus, sniegas, taip pat teršalų migracija vandeniu (jūra, upėmis, ežerais). Iš dirvožemio jie patenka į augalus ir gyvūnus.

Dirvožemis užima pagrindinę vietą biosferoje vykstančių ksenobiotikų cikle. Jis nuolat sąveikauja su kitomis ekologinėmis sistemomis, tokiomis kaip atmosfera, hidrosfera, flora, ir yra svarbi įvairių komponentų, tarp jų ir toksinių, patekimo į žmogaus organizmą grandis. Tai visų pirma vyksta per maistą. Visoms gyvoms būtybėms maistas reikalingas kaip energijos šaltinis, statybinės medžiagos ir maistinės medžiagos, užtikrinančios gyvybines organizmo funkcijas. Tačiau jei jame yra ne tik naudingų, bet ir kenksmingų medžiagų, ji tampa pavojinga. Ksenobiotikai sukelia augalų ir gyvūnų ligas ir mirtį. Ypač pavojingi aplinkai atsparūs ir joje galintys kauptis ksenobiotikai.

Ksenobiotikų paplitimas aplinkoje priklauso nuo klimato ir meteorologinių sąlygų bei vandens telkinių pobūdžio. Taigi padidėjęs oro drėgnumas, vėjo kryptis ir krituliai (lietus, sniegas) prisideda prie ksenobiotikų paplitimo ir nykimo. Gėlo vandens telkiniai, jūros ir vandenynai skiriasi ksenobiotikų kaupimosi laipsniu. Dirvožemio tipas, skirtingi augalai ir jų komponentai taip pat skiriasi ksenobiotikų įsisavinimo ir susilaikymo laipsniu. Ir skirtingi gyvūnai turi skirtingą jautrumą ksenobiotikams. Ksenobiotikų kaupimosi gyvūnų organizme laipsnį lemia šių pašalinių medžiagų išlikimas.

Taigi Kanados mokslininkai įrodė, kad Mičigano ežero vandenyje pesticido DDT buvo tik 0,001 mg litre, o krevečių mėsoje – 0,4 mg/l, žuvies riebaluose – 3,5 mg/l, o žuvų iš šio ežero žuvį valgančių žuvėdrų – 100. mg/l. Vadinasi, kiekvienoje paskesnėje maisto grandinės grandyje laipsniškai didėja patvariojo pesticido DDT koncentracija, o ežero vandenyje buvo pastebėtas mažiausias šios medžiagos kiekis. Todėl nenuostabu, kad chloro organinių pesticidų randama ne tik jūrų žuvų ir ūkinių gyvūnų riebaluose, bet net ir Antarktidoje gyvenančių pingvinų.

Žmogus visada turi prisiminti, kad jo veikla viename planetos taške gali sukelti netikėtų pasekmių kitame taške. Pavyzdžiui, žuvis, atrodo, gyvena ant negyvenamų uolų Atlanto vandenyne ir minta tik žuvimis. Tačiau ji tampa nykstančia rūšimi dėl sausumoje naudojamo DDT, kuris kaupiasi jūrų maisto grandinėse. Kitas pavyzdys būtų poliarinis ledas, kuriame yra daug DDT likučių, kuriuos perneša krituliai.

Iš išorinės aplinkos į žmogaus organizmą patenkančių ksenobiotikų savybės:

• ksenobiotikų gebėjimas plisti mūsų aplinkoje toli už pradinės vietos ribų (upės, vėjai, lietus, sniegas ir kt.);
• aplinkos tarša labai patvari;
• Nepaisant didelių cheminės struktūros skirtumų, ksenobiotikai turi tam tikrų bendrų fizinių savybių, kurios padidina jų galimą pavojų žmonėms;
• Žmogaus sveikatai ypač pavojingi įvairių ksenobiotikų deriniai;
• ksenobiotikai pasižymi mažu metabolizmo ir pašalinimo intensyvumu, dėl to jie kaupiasi augalų ir gyvūnų audiniuose;
• ksenobiotikų toksiškumas aukštesniems žinduoliams paprastai yra didesnis nei žemesnės filogenetinės eilės gyvūnų rūšims;
• ksenobiotikų gebėjimas kauptis maisto produktuose;
• Ksenobiotikai sumažina maisto produktų maistinę vertę.

Visiems aišku, kad gyviems organizmams reikia maisto. Tiek augalinės, tiek gyvūninės kilmės maisto įsigijimas apibūdinamas kaip mityba. Tarp daugybės aplinkos sąlygų, kurios nuolat veikia žmogaus ir gyvūnų organizmą, didžiausią dalį užima mitybos faktorius. Maistas turi vieną esminį skirtumą nuo visų aplinkos veiksnių, nes maisto produktų elementai virsta žmogaus kūno fiziologinių funkcijų ir struktūrinių komponentų energija. Akademikas I.P. Pavlovas rašė: „Esminis gyvo organizmo ryšys su aplinka yra ryšys per žinomas chemines medžiagas, kurios turi patekti į tam tikro organizmo sudėtį, t. y. ryšys per maistą“.

Vykstant evoliucijai Žemėje, santykiai vystėsi taip, kad vieni organizmai tarnavo kaip maistas kitiems ir taip susiformavo stabilios mitybos grandinės. Dėl to žmonės tapo pagrindiniu daugelio mitybos būdų galutiniu tašku ir gali būti įtraukti į šias maisto grandines beveik bet kokiu lygiu. Ir tai nenuostabu, nes gyvenimas nuo pat jo atsiradimo buvo formuojamas kaip grandininis procesas. Bet kurio organizmo klestėjimą daugiausia lemia jo padėtis maisto grandinėje, o tai užtikrina sąveikos efektyvumas ne tik su ankstesniais, bet ir su vėlesniais maisto grandinės nariais. Kitaip tariant, reikšmingą vaidmenį vaidina ne tik mitybos šaltinis ir efektyvus jos įsisavinimas, bet ir tam tikro ekologinės sistemos nario vartojimas kitų.

Migracijos keliai, t.y. Maistinių medžiagų judėjimo keliai yra įvairūs, įskaitant trumpus ir ilgus. Ilgos mitybos grandinės pavyzdys: vandens telkiniai – dirvožemis – augalai – gyvūnai – maistas – žmonės. Trumpos mitybos grandinės pavyzdys: rezervuarai – vandens organizmai – žuvys – žmonės.

Gamtoje susidariusios organinės medžiagos migruoja mitybos grandinėmis įvairiose ekologinėse sistemose (atmosferos ore, vandens telkiniuose, dirvožemyje) ir patenka į žmogaus organizmą augalinės ir gyvūninės kilmės maisto produktų pavidalu. Tačiau maiste yra ne tik mūsų draugai, bet ir priešai, nes tuo pačiu metu maisto grandinėje juda daugybė ne maisto, svetimų medžiagų, susidarančių chemizuojant pramonę ir žemės ūkį ir kurios yra toksiškos žmonėms ir kitoms gyvoms būtybėms. . Todėl neatsitiktinai daugelis mokslininkų kalba apie mūsų maiste esančius nuodus. Pastaruoju metu daugelis mokslininkų kalba ir apie žmogaus organizmo vidinės aplinkos apsaugą.

Akademikas Pokrovskis sako: „Esame giliai įsitikinę, kad svarbus neatsiejamas maisto apsaugos priemonių, skirtų ligų prevencijai, kriterijus turėtų būti žmogaus organizmo vidinės aplinkos cheminio grynumo rodikliai, kuriuose nėra pašalinių, ypač patvarių medžiagų. Reikia pripažinti, kad bet kokių patvarių pašalinių medžiagų kaupimasis vidinėje organizmo aplinkoje yra labai nepageidautinas, o kai kuriais atvejais ir pavojingas. Šioje koncepcijoje numatytos visiškai akivaizdžios priemonės, kuriomis siekiama sumažinti visų aplinkos objektų, įskaitant maistą, užterštumą toksinėmis medžiagomis. Taigi aplinkos švara yra būtina sąlyga žmogaus organizmo vidinės aplinkos švarai.

Ksenobiotikai neigiamai veikia maistines medžiagas (baltymus, angliavandenius, riebalus, vitaminus, mineralines druskas), todėl mažina maisto produktų maistinę vertę.

Reikėtų nepamiršti, kad maisto produktų užterštumas ksenobiotikais galimas ne tik jų gavimo metu, bet ir sandėliuojant, perdirbant, transportuojant ir parduodant visuomenei. Aplinkos teršalai yra gana stabilūs, turi tendenciją plisti, kauptis maisto grandinėse ir gali biotransformuotis didėjant toksiškumui. Sukelto poveikio sunkumas labai skiriasi priklausomai nuo ksenobiotikų poveikio laipsnio ir trukmės. Nemažai ksenobiotikų gali kauptis žmogaus organizme ir dėl to turėti ilgalaikį žalingą poveikį.

Neigiamas ksenobiotikų poveikis žmogaus organizmui priklauso nuo jų fizikinių ir cheminių savybių, koncentracijos, poveikio trukmės, gebėjimo nusėsti organizme ir selektyviai paveikti tam tikrus audinius ir organus. Todėl daugelis ksenobiotikų sukelia specifinę žalą įvairiems organams. Nepalankūs aplinkos veiksniai didelei daliai gyventojų išprovokuoja arba sukelia stresinę būseną su vėlesniais medžiagų apykaitos sutrikimais. Pagrindinis ksenobiotikų vaidmuo alerginių būklių vystymuisi taip pat neabejotinas.

Dėl ksenobiotikų kaupimosi žmogaus organizme sutrinka vidaus organų funkcijos, išsivysto įvairios skausmingos būklės, įskaitant sunkias ligas su mirtimi ar negalia. Tarp šių ligų, kurios gali būti ūminės arba lėtinės, ypač didelį susirūpinimą kelia galimybė susirgti piktybiniais navikais ir leukemija – kraujo vėžiu. Velniška samosa slypi būtent maisto grandinių klastingoje, ypač mikroskopinėje maisto prigimtyje su nuolatiniu ksenobiotikų tiekimu. Dėl to išsivysto sunkios ilgalaikės pasekmės, ypač deformuoti, negyvybingi palikuonys.

Jau buvo pastebėtas dirvožemio, kaip pagrindinės medžiagų ciklo vietos, vaidmuo. Tai aplinka, kurioje sąveikauja dauguma biosferos elementų: vanduo ir oras, klimato ir fizikiniai bei cheminiai veiksniai ir, galiausiai, dirvožemio formavime dalyvaujantys gyvi organizmai. Būtent ji atlieka pagrindinį vaidmenį kuriant maisto grandines.

Taigi maisto takas yra pagrindinis žmogui kenksmingų medžiagų migracijos kelias, t.y. Ksenobiotikai į organizmą daugiausia patenka su maistu (70 % visų reguliariai patenkančių į organizmą, tik 20 % – su oru ir 10 % – su vandeniu).

Visuose maisto produktuose pagrindiniai jų šaltiniai yra komponentai, gaunami iš oro, vandens ir dirvožemio. Priklausomai nuo maisto produkto pobūdžio, šių pradinių medžiagų virsmo kelias gali būti daugiau ar mažiau ilgas, tiesus arba vingiuotas, o kadangi aplinkos tarša yra susijusi su stipria tendencija ksenobiotikų pasiskirstymui ir kaupimuisi maisto grandinėse (keliai). ), taip pat gebėjimas transformuotis didėjant toksiškumui, jų sukeliamų pasekmių sunkumas priklauso nuo jų toksiškumo (arba patvarumo) laipsnio ir poveikio trukmės. Ksenobiotikų prasiskverbimo į mitybos grandines klastingumas yra tas, kad žmogus nuolat valgo, o tai reiškia, kad net ir nedideliais kiekiais į jo organizmą nuolat patenka kenksmingų medžiagų. Kaip jau buvo pastebėta, migracijos keliai, t.y. Žmogui naudingų ir kenksmingų maistinių medžiagų mitybos keliai (grandinės) yra įvairūs.

Aplinkos taršos ksenobiotikais šaltiniai

Taršos šaltiniai	Ksenobiotikas	Labiausiai užterštas produktas
Elektros pramonės gaminiai	Polichlorinti bifenoliai	Žuvis, žmogaus pienas
Priemaišos polichlorintuose bifenoliuose	Dioksinai	Žuvis, karvės pienas, jautienos riebalai
Fungicidai, pramonės šalutiniai produktai	Heksachlorbenzenas	Gyvuliniai riebalai, pieno produktai Produktai
Pesticidų gamyba		Žuvis, žmogaus pienas
Pesticidai	Halogeninti angliavandeniliai	Žuvis, žmogaus pienas
Chloro ir natrio hidroksido gamyba, ryšių apdorojimo įranga	Alkilo gyvsidabrio junginiai
Automobilių išmetamosios dujos, anglies degimo produktai		Grūdai, daržovės, žuvis, rūgštus maistas
Nuosėdų dumblas, metalurginių procesų (lydymo) produktai		Grūdai, daržovės, mėsos produktai
Produktai metalurgijos procesus		Pienas, daržovės, vaisiai
Konservų pramonė		Konservuoti maisto produktai

Ar žmogaus organizmas turi galimybę tam tikru mastu neutralizuoti žalingą ksenobiotikų poveikį?
Atsakymas gali būti teigiamas, nes žmogaus organizmas turi tam tikrus gynybos mechanizmus, kurie leidžia neutralizuoti patogeninį ksenobiotikų poveikį.

Šie mechanizmai apima:

• procesų visuma, kurios metu šios pašalinės medžiagos pašalinamos iš organizmo natūraliais šalinimo būdais (iškvėpiamas oras, tulžis, žarnynas, inkstai);
• aktyvus ksenobiotikų neutralizavimas kepenyse;
• pašalinių medžiagų pavertimas mažiau aktyviais cheminiais junginiais;
• apsauginis organizmo imuninės sistemos vaidmuo.

Galiausiai, svarbūs apsauginiai mechanizmai apima įvairias fermentų sistemas. Vieni šių fermentų pašalina pašalinių medžiagų poveikį, kiti jas naikina, o kiti tarsi paruošia šias medžiagas pasišalinimui iš organizmo. Ypač svarbios yra didžiulės galimybės pritaikyti fermentų sistemas kokybiškai skirtingoms mitybai. Žinoma, apsaugos nuo ksenobiotinės agresijos efektyvumą daugiausia lemia visavertis įvairių organų ir sistemų funkcionavimas. Todėl tampa suprantamas didelis jautrumas ksenobiotikų veikimui vaikų organizme (nesubrendę gynybos mechanizmai) arba lėtinėmis ligomis sergančių asmenų (apsaugos mechanizmų išsekimas).

Lisovskis V.A., Evsejevas S.P., Golofejevskis V.Ju., Mironenko A.N.

Žmogus yra heterotrofas, t.y. maistines medžiagas ir energiją gauna iš išorės organinių junginių pavidalu (žr. 1 lentelę).

1 lentelė Pagrindiniai komponentai

			Angliavandeniai	Vitaminai, elementai
Energetinė vertė	1 g = 4,1 kcal	1 g sviesto = 9,3 kcal (39,0 kJ)	1 g = 4,1 kcal 1 g alkoholio = 7,1 kcal
Biologinis vertė	50% gyvulinių baltymų, nes jie turi nepakeičiamos aminorūgštys	25% augalinių aliejų, nes juose yra polinesočiųjų riebalų rūgščių	pluošto	Vitaminai, elementai

Maisto virškinimo produktai, tarp jų ir ksenobiotikai, patenka į vidinę organizmo aplinką dviem būdais: vandenyje tirpūs komponentai patenka į kepenų vartų sistemą ir kepenis; Riebaluose tirpios medžiagos patenka į limfagysles, o po to į kraują per krūtinės ląstos limfinį lataką.

Ksenobiologijai svarbi anti-maistinių mitybos veiksnių idėja. Šis terminas taikomas natūralios kilmės medžiagoms, kurios yra maisto dalis. Jie apima:

1) virškinimo fermentų inhibitoriai (Kunitz sojos pupelių tripsino inhibitorius, Bauman-Birk šeimos sojos pupelių inhibitoriai, bulvių chemotripsino ir tripsino inhibitorių I ir II šeimos, tripsino/α-amilazės inhibitorių šeima);

2) cianogeniniai glikozidai – tai kai kurių cianogeninių aldehidų ir ketonų glikozidai, kurie, vykstant fermentinei arba rūgštinei hidrolizei, išskiria cianido rūgštį (baltųjų pupelių limarinas, kaulavaisių amigdalinas);

3) biogeniniai aminai (serotoninas vaisiuose ir daržovėse, tiraminas ir histaminas fermentuotame maiste);

4) alkaloidai (lizerginės rūgšties dietilamidas – haliucinogenas iš skalsių, morfinas iš aguonų sulčių, kofeinas, teobrominas, teofilinas iš kavos pupelių ir arbatos lapų, solaninai ir chakoninai iš bulvių);

5) antivitaminai (leucinas sutrikdo triptofano ir vitamino PP apykaitą, indolilacto rūgštis yra niacino antivitaminas, askorbato oksidazė iš daržovių yra askorbo rūgšties antivitaminas, žuvies tiaminazė yra tiamino antivitaminas, linatinas iš linų sėklų yra piridoksino antagonistas , avidinas iš kiaušinio baltymo yra biotino antivitaminas ir kt.);

6) faktoriai, mažinantys mineralinių medžiagų pasisavinimą (oksalo rūgštis, fitinas – inozitolio heksafosforo rūgštis iš ankštinių ir javų, taninai);

7) peptidinio pobūdžio nuodai (dešimt nuodingų ciklopeptidų iš rupūžės išmatų, nuodingiausias – α-amanitinas);

8) lektinai – glikoproteinai, keičiantys membranos pralaidumą (toksiški yra ricinas (lektinas iš ricinos pupelių sėklų), choleros toksinas);

9) etanolis – normalių biocheminių energijos susidarymo ir panaudojimo procesų sutrikimas pereinant prie psichologinės ir biologinės priklausomybės nuo egzogeninio alkoholio.

Žmonių maiste yra daug cheminių medžiagų, kai kurios iš jų yra ksenobiotikai. Ksenobiotikai gali būti įprastas maisto komponentas, gali praturtinti maistą jį ruošiant (pavyzdžiui, maisto priedai), taip pat dėl ​​tam tikrų priežasčių gali būti teršalai termiškai apdorotame maiste. Kai kurie maisto priedai tikslingai dedami į maistą, siekiant optimizuoti jo paruošimą. Cheminės medžiagos (netiesioginiai maisto priedai) naudojami jo paruošimo, laikymo, konservavimo ir kt. Teršalai (gyvsidabris, arsenas, selenas ir kadmis) patenka iš aplinkos ir yra visuomenės urbanizacijos rezultatas. Pagrindinius maisto komponentus (baltymus, riebalus, angliavandenius) galima gauti iš natūralių šaltinių; medžiagos, galinčios pakeisti organų ir audinių funkcionavimą (alergija, strumos vystymasis, proteolizės inhibitoriai ir kt.); medžiagų, kurios yra nuodingos maisto vartotojui.

Maisto priedai – tai natūralios arba sintetinės, fiziologiškai aktyvios ir inertinės cheminės medžiagos, tikslingai ar netyčia dedamos į maistą. Tiesioginiams maisto priedams priskiriamos medžiagos, kurios dedamos į maistą jį ruošiant, kad suteiktų jam tam tikras savybes. Tokiems maisto priedams priskiriami antioksidantai, konservantai, vitaminai, mineralai, kvapiosios medžiagos, dažikliai, emulsikliai, stabilizatoriai, rūgštikliai ir kt.

Europos Sąjungos šalių sprendimu etiketėje turi būti nurodytas maisto priedas. Šiuo atveju ji gali būti žymima kaip atskira medžiaga arba kaip konkrečios funkcinės klasės atstovas kartu su kodu E. Pagal siūlomą skaitmeninio maisto priedų kodavimo sistemą, jų klasifikacija yra tokia: E100–E182 – dažikliai. ; E200 ir toliau – konservantai; E300 ir toliau – antioksidantai (antioksidantai); E400 ir toliau – konsistencijos stabilizatoriai; E500 ir toliau – rūgštingumą reguliuojančios medžiagos, raugikliai; E600 ir daugiau – skonio ir aromato stiprikliai; E700–800 – atsarginiai indeksai; E900 ir toliau – glazūravimo priemonės, duonos gerinimo priemonės; E1000 – emulsikliai. Norint naudoti maisto priedus, reikia žinoti didžiausią leistiną pašalinių medžiagų koncentraciją – MPC (mg/kg), leistiną paros dozę – LPD (mg/kg kūno svorio) ir leistiną paros dozę – LPN (mg/dieną), skaičiuojamą kaip LPD produktas pagal vidutinį kūno svorį – 60 kg.

Netiesioginiams maisto priedams priskiriamos medžiagos, kurios netyčia patenka į maistą (pavyzdžiui, kai maistas liečiasi su perdirbimo įranga ar pakavimo medžiaga). Dažniausiai laikomos trys maisto teršalų grupės: 1) aflatoksinai; 2) pesticidai; 3) dioksinai ir švinas.

Ypatingas susidomėjimas yra cheminių maisto komponentų (vitaminų, mineralų) naudojimas konkrečioms ligoms gydyti dozėmis, viršijančiomis paros poreikį. Klinikinis geležies, fluoro ir jodo naudojimas buvo pakankamai išsamiai ištirtas. Vitaminų ir mineralų, kaip maisto priedų ar vaistų komponentų, naudojimo saugumas priklauso nuo: 1) cheminės medžiagos citotoksiškumo; 2) jo cheminė forma; 3) bendras paros suvartojimas; 4) vartojimo trukmė ir reguliarumas; 5) tikslinių audinių ir žmogaus organų morfofunkcinė būklė. Riebaluose tirpūs vitaminai yra toksiškesni nei vandenyje tirpūs vitaminai dėl padidėjusio jų kaupimosi ląstelių membranų lipidų fazėje ir mažo pasišalinimo greičio.

Niacinas didelėmis dozėmis (gramais) vartojamas cholesterolio kiekiui kraujyje mažinti. Beveik visais nikotino rūgšties vartojimo atvejais pasireiškia šalutinis poveikis (odos paraudimas, galvos paraudimas).

Varis yra toksiškiausias, bet svarbiausias mikroelementas. Vario pėdsakai randami beveik visuose maisto produktuose, o tai nesukelia intoksikacijos, išskyrus Wilson-Konovalov ligą (bendras kepenų ir pagumburio branduolių pažeidimas). Žmonės yra mažiau jautrūs variui, palyginti su žinduoliais (aviais). Vario toksiškumas turėtų būti susijęs su jo sąveika su geležimi, cinku ir baltymais.

Geležis oksidų pavidalu suteikia maistui spalvą. Jungtinėse Amerikos Valstijose fosfatai, pirofosfatai, gliukonatai, laktatai, geležies sulfatai ir sumažintas geležies kiekis yra patvirtinti kaip maisto papildai. Neheminės geležies pasisavinimas yra griežtai kontroliuojamas žarnyno gleivinėje. Per didelis geležies suvartojimas su maistu ir medžiagų, kurios pagreitina jos pasisavinimą, poveikis gali sukelti geležies kaupimąsi organizme. Geležies susilaikymas ir kaupimasis žmogaus organizme yra labai individualus ir neparemtas bendraisiais dėsniais.

Cinkas kelių junginių pavidalu naudojamas maisto papilduose. Šeriant naminių paukščių ir gyvulių pašarus, praturtintus cinku, šis metalas gali kauptis mėsos produktuose. Yra žinoma, kad žmonių individualus netoleravimas cinkui yra labai įvairus. Tačiau vidutinės koncentracijos cinko druskų naudojimas maiste kaip maisto priedai, kaip taisyklė, nėra susijęs su intoksikacijos išsivystymu.

Selenas yra vienas nuodingiausių elementų. Iki šiol seleno poreikis nėra moksliškai pagrįstas, o plačiai paplitęs seleno naudojimas maisto papilduose pagrįstas intuityviomis prielaidomis. Vartojant selenu praturtintus maisto papildus, siekiant išvengti komplikacijų, reikėtų atsižvelgti į geografines provincijas, kuriose yra skirtingas seleno kiekis aplinkoje. Seleno trūkumas organizme galbūt yra viena iš pagrindinių priežasčių, kodėl paprastas oras tampa mūsų siaubingu priešu. Seleno trūkumo sąlygomis oro deguonis per savo aktyvias formas sunaikina daugumą organizme esančių vitaminų, sutrikdo imuninės sistemos veiklą ir vidinių organizmo toksinų neutralizavimo sistemą. Seleno trūkumo sąlygomis imuninė sistema praranda agresyvumą patogeniniams mikroorganizmams ir vėžinėms ląstelėms, o nuo jos priklausoma skydliaukė reguliuoja daugumą medžiagų apykaitos procesų, mažina savo funkcinį aktyvumą, o tai neigiamai veikia organizmo augimą ir vystymąsi. .

Bendras seleno trūkumo žmogaus organizme rezultatas yra daugybės sunkių ligų atsiradimas ir vystymasis, pradedant nuo padidėjusio kapiliarų trapumo ir spermatozoidų nejudrumo, priešlaikinio plaukų slinkimo ir nevaisingumo iki anemijos, diabeto, endeminio strumos, hepatito, miokardo infarkto ir insulto. ir daugybe onkologinių ligų.

Selenas plačiai paplitęs aplinkos objektuose. Naujosios Zelandijos ir kai kurių Kinijos regionų aplinkoje yra seleno trūkumas, o kai kuriuose Kinijos regionuose ir Šiaurės Dakotos valstijoje (JAV) – perteklius. Augalai gali kaupti seleną. Juose jis tampa organinių junginių dalimi. Kai augalas miršta, selenas grįžta į dirvą ir jį naudoja kiti augalai. Javai gali sukaupti didelį seleno kiekį iš selenu praturtintų dirvų. Tokiuose regionuose ganomi gyvuliai gali sukelti gyvūnų apsinuodijimą, o esant lėtiniam apsinuodijimui, gali išsivystyti regos pažeidimai ir „šarminė liga“. Vartojant per daug seleno, atsiranda virškinimo trakto ir kepenų tulžies sistemos sutrikimų. Kinijoje aprašytas lėtinis gyventojų apsinuodijimas selenu. Pagrindiniai simptomai: lūžinėjantys plaukai, naujų plaukų pigmentacijos trūkumas, lūžinėjantys nagai su dėmėmis, išilginės odos strijos. Neurologiniai simptomai buvo nustatyti pusei nukentėjusių žmonių. Panašūs simptomai buvo aprašyti ir venesueliečiams, gyvenantiems regionuose, kuriuose gausu seleno.

Pažvelkime į kai kuriuos ksenobiotikus, naudojamus organoleptinėms ir fizikinėms bei cheminėms maisto savybėms pagerinti.

1. Sacharinas 300–500 kartų saldesnis už sacharozę. Nesikaupia
audiniuose, nemetabolizuojamas ir nepakitęs pašalinamas iš organizmo. Neturi mutageninio poveikio. Kai kuriais atvejais tai prisideda prie eksperimentinių navikų (šlapimo pūslės vėžio) vystymosi. Tačiau epidemiologiniais tyrimais dar nepatvirtinta naviko išsivystymo pavojaus grėsmė.

2. Ciklamatas naudojamas kaip saldiklis. Jo metabolizmas priklauso nuo žarnyno mikrofloros. Po pirmosios dozės ciklamatas išsiskiria dideliais kiekiais be pakitimų. Vartojant kartotines dozes, žarnyne atsiranda metabolitų, kurie gali būti susiję su neigiamu vaisto poveikiu: šlapimo pūslės vėžio išsivystymu eksperimento su žiurkėmis metu. Nors šis poveikis nebuvo atkartotas šunims, pelėms, žiurkėnams ar primatams, ciklamato naudojimas Jungtinėse Valstijose buvo uždraustas 1969 m.

3. aspartamas kaip cukraus pakaitalas yra mažiau toksiškas, nes hidrolizuojant susidaro fenilalaninas ir asparto rūgštis. Fenilalanino kaupimasis gali pabloginti pacientų, sergančių felilpiruviniu protiniu atsilikimu (fenilketonurija), būklę.

Dažniausiai naudojami saldikliai: sorbitolis, kalio acesulfamas (Sunet), aspartamas (Sanekta, Nutrasvit, Sladex), ciklamo rūgštis ir jos druskos (spolarinas, ciklomatai), izomaltas (izomaltas), sacharinas ir jo druskos, sukralozė (trichlorgalaktosacharozė), taumatinas. , glicirizinas , neohesperidino dihidrohalkonas (neohesperidin DS), maltitolis ir maltitolio sirupas, laktitolis, ksilitolis.

4. Maistiniai dažikliai apima natūralias ir sintetines medžiagas. Natūralūs yra karminas, paprika, šafranas ir ciberžolė. Kai kurios maistinės medžiagos suteikia maisto produktams spalvą (karotinai, riboflavinas, chlorofilai), jų yra sultyse, aliejuose ir daržovių bei vaisių ekstraktuose. Sintetiniai junginiai į maistą patenka jo paruošimo etapuose ir yra sertifikuoti valstybės. Kai kurie galimi dažikliai gali būti susiję su ląstelių piktybiniais navikais (dažniausiai jie yra ne kancerogenai, o promotoriai). Sintetiniai maisto dažikliai ir kai kurios kvapiosios medžiagos (metilo salicilatas) gali sukelti vaikų hiperaktyvumą. Hiperaktyvumo atvejai gali sukelti vietinį smegenų pažeidimą (insultą). Tačiau maisto dažymo problema tiek dėl patrauklumo, tiek dėl panaudojimo biomedicinoje išlieka aktuali ir šiandien. Neteisėtas maisto produktų išvaizdą ir prekybinę vertę gerinančių priedų įvedimas labai išplito ir reikalauja privalomo valstybinės priežiūros institucijų reguliavimo.

5. Konservantai apima antioksidantus ir antimikrobines medžiagas. Antioksidantai slopina maisto produktų spalvos, maistinės vertės ir formos pokyčius, slopindami maisto membranų lipidų peroksidaciją, taip pat laisvąsias riebalų rūgštis. Antimikrobinės medžiagos stabdo mikroorganizmų, mielių, kurių atliekos sukelia intoksikaciją ar infekcinio proceso vystymąsi, augimą, taip pat keičia maisto produktų fizikines ir chemines savybes. Cheminiai konservantai yra neutralizuojami taikant maisto konservavimo žemoje temperatūroje metodus arba naudojant maisto švitinimo metodą. Tačiau techninės priemonės vis dar yra prastesnės už chemines dėl brangumo ir žmonių radiofobijos.

5.1. Antioksidaciniai maisto papildai yra askorbo rūgštis, askorbo rūgšties palmitino esteris, tokoferoliai, butilintas hidroksianizolas (BHA) ir butilintas hidroksitoluenas (BHT), etoksichinas, galo rūgšties propilo esteris ir t-butilhidrochinonas (TBHQ). Antioksidacinių savybių turi ir plačiai naudojamos antimikrobinės medžiagos (nitritai, sulfitai). Daugelį metų BHA ir BHT buvo laikomos potencialiai pavojingomis medžiagomis. Abu yra riebaluose tirpūs antioksidantai ir gali padidinti tam tikrų kepenų fermentų aktyvumą kraujo plazmoje. Antioksidantai suteikia apsaugą nuo tam tikrų elektrofilinių molekulių, kurios gali prisijungti prie DNR ir būti mutageninės bei sukelti naviko augimą. Vartojant dideles BHA dozes (2 % dietos), kai kurių gyvūnų skrandyje atsiranda ląstelių hiperplazija, papilomai ir piktybiniai navikai. Tuo pačiu metu BHA ir BHT apsaugo kepenų ląsteles nuo kancerogeno – dietilnitrozourėjos – poveikio.

5.2. Antimikrobinės medžiagos (nitritai ir sulfitai). Nitritai slopina Clostridium botulinum augimą ir taip sumažina botulizmo riziką. Nitritai reaguoja su pirminiais aminais ir amidais, sudarydami atitinkamus N-nitrozo darinius. Daugelis, bet ne visi N-nitrozo junginiai yra kancerogeniški. Askorbo rūgštis ir kitos redukuojančios medžiagos slopina šias nitritų reakcijas, ypač rūgščioje skrandžio aplinkoje. Kai kurie nitrozaminai susidaro gaminant maistą, tačiau didžioji dalis nitrozaminų susidaro skrandyje. Nekancerogeninis toksinis nitritų poveikis pasireiškia esant didelėms koncentracijoms. Žmonėms, kurie ilgą laiką vartoja palyginti daug nitritų, išsivysto methemoglobinemija.

Sieros dioksidas ir jo druskos naudojami maisto produktų apskrudimo prevencijai, balinimui, kaip plataus spektro antimikrobinė medžiaga ir kaip antioksidantai. Sulfitai yra labai reaktyvūs, todėl maisto produktuose leidžiami tik nedideli jų kiekiai. Sulfitai jautriems asmenims gali sukelti astmą. Apie 20 mirčių yra susijusios su žmogaus savitumu nitritams (ypatingu jautrumu gėrimams, kuriuose yra sulfitų). Maždaug 1–2% pacientų, sergančių bronchine astma, yra padidėjęs jautrumas sulfitams. Sulfitų sukeltos astmos patogenezė dar nėra aiški. Galimas patogenetinis IgE sukeltų reakcijų vaidmuo.

Toksiškos maisto medžiagos pirmą kartą buvo apibendrintos „Medžiagų, kurios paprastai pripažįstamos saugiomis“ sąraše - GRAS medžiagos praėjusio amžiaus 60-aisiais. Jis nuolat papildomas ir atlieka svarbų vaidmenį užtikrinant maisto saugą žmonėms ir gyvūnams.

Jau seniai pastebėta, kad mažai kalorijų turinti dieta prailgina daugelio organizmų gyvenimą – nuo ​​vienaląsčių iki primatų; Taigi žiurkės, suvartojančios 30–50% mažiau kalorijų nei įprastai, gyvena ne trejus, o ketverius metus. Reiškinio mechanizmas dar nėra iki galo aiškus, nors žinoma, kad vyksta tam tikras bendras metabolizmo pokytis, dėl kurio sumažėja laisvųjų radikalų susidarymas (daugelis mokslininkų kaltina juos dėl senėjimo). Be to, kraujyje sumažėja gliukozės ir insulino koncentracija, o tai rodo neuroendokrininės sistemos dalyvavimą šiuose procesuose. Gali būti, kad saikingas badavimas veikia ir kaip lengvas stresas, mobilizuojantis paslėptas organizmo atsargas.

Amerikiečių mikrobiologai dirbo su mielėmis, kurių gyvavimo trukmę lemia galimų padalijimų skaičius. Paaiškėjo, kad aplinkoje, kurioje mažai maistinių medžiagų, kartų skaičius išauga 30 proc. Tuo pačiu metu mikroorganizmai žymiai padidina kvėpavimo greitį, o tai yra esminis dalykas, nes mielės, kurių baltymo genas yra sugedęs, dalyvauja kvėpavimo grandinėje, netampa ilgaamžės.

Reikia atsižvelgti į tai, kad mielės energiją gauna dviem būdais – kvėpuodamos ir rūgdamos. Kai aplinkoje yra pakankamai gliukozės, kvėpavimą kontroliuojantys genai tyli, o gliukozės fermentacija į etanolį vyksta anaerobiškai, tai yra, nedalyvaujant deguoniui. Jei gliukozės trūksta, įsijungia kvėpavimas – daug efektyvesnis energijos gamybos procesas.



Vaistai arba vaistai gaunami cheminės sintezės būdu, kai kurie vaistai gaunami iš gyvūninės, augalinės ar mineralinės kilmės žaliavų. Medicinos praktikoje naudojamų atskirų vaistinių medžiagų ir jų derinių skaičius siekia kelis tūkstančius. Vaistų kūrimo procesas yra gana ilgas, sudėtingas ir reikalauja didelių finansinių išlaidų. Tiriant ir diegiant naujus vaistus ypatingas dėmesys skiriamas jų vartojimo saugumo problemai. Naujas vaistas išbandomas su gyvūnais, o tada, jei jis turi teigiamą poveikį, bandomas su žmonėmis.

Šiuolaikinėje medicinoje yra daug įvairių vaistų, kuriuos galima suskirstyti į panašias savybes turinčias grupes, pavyzdžiui, trankviliantai, diuretikai, priešuždegiminiai, antialerginiai, analgetikai, antispazminiai vaistai. Grupės skiriasi tiek į jas įtrauktų vaistų skaičiumi, tiek svarba medicinos praktikoje. Vaistų poveikis žmogaus organizmui priklauso nuo daugelio veiksnių ir, svarbiausia, nuo dozės. Tai vadinamosios gydomosios dozės. Reikėtų atsižvelgti į tai, kad jautrumas vaistams labai skiriasi priklausomai nuo amžiaus. Vaistų poveikį daugiausia lemia jų vartojimo būdas. Nuo to pirmiausia priklauso vaisto veikimo greitis ir trukmė. Kiekviena vaistinė medžiaga pasižymi tam tikra veikimo trukme, atitinkančia jos cirkuliacijos organizme laiką. Jei vaistas vartojamas dažniau nei nurodė gydytojas, labai padidėja įvairių komplikacijų, įskaitant gyvybei pavojingą apsinuodijimą, rizika. Ir atvirkščiai, retesni nei paskirti susitikimai pailgina ligos eigą. Vaistų atveju taip pat svarbi vaisto vartojimo tvarka, priklausomai nuo dietos. Daugeliu atvejų maistas yra natūralus barjeras, ribojantis vaisto absorbciją virškinimo trakte. Vaistų poveikis priklauso ir nuo bendros organizmo būklės bei gretutinių ligų. Ypač akivaizdi vaistų veikimo priklausomybė nuo kepenų, inkstų ir širdies ir kraujagyslių sistemos funkcinės būklės. Sergant sunkiomis šių organų ligomis, vaistų toksiškumas gerokai padidėja. Yra ir kitų veiksnių, turinčių įtakos gydomajam poveikiui (bioritmai, rūkymas, alkoholio vartojimas, fizinis aktyvumas, psichinė būsena, paveldimos savybės), į kuriuos gali atsižvelgti tik gydytojas.

Ksenobiotikai- tai svetimos medžiagos, kurios patenka į žmogaus ir gyvūno organizmą iš išorės ir organizme vyksta įvairios biotransformacijos: oksidacija, redukcija, hidrolizė, konjugacija ir kiti procesai, kuriuose dalyvauja fermentų sistemos. Pavyzdžiui, citochromai P450 kepenyse atlieka organizmui svetimų lipofilinių junginių, susidarančių kaip šalutiniai produktai arba patenkantys į organizmą iš išorės, hidroksilinimą. Hidrokso grupių susidarymas padidina šių medžiagų hidrofiliškumą ir palengvina vėlesnį jų pašalinimą iš organizmo.

Literatūros sąrašas

• 1. Berezovas T.T., Korovkinas B.F. Biologinė chemija: Vadovėlis - M.: Medicina, 1990. - 752 p.
• 2. Biochemijos vadovėlis universitetams, redagavo E.S. Severina.- M.: GEOTARMED, 2004.- 784 p.
• 3. Knorre D.G., Myzina S.D. Biologinė chemija: Vadovėlis, chemijai, biologijai. ir medaus specialistai, universitetai – 3 leid., red. - M.: Aukštesnis. mokykla 2003, - 479 p.
• 4. Balta. A, Handleris F., Smithas. Ei, Hill. R, Leman I. Biochemijos pagrindai.t. 1 mln.; Mir, 1981, - 675 p.
• 5. Leningeris A. Biochemijos pagrindai (3 tomuose - M.: Mir, - 1985).
• 6. Nikolajevas A.N. Biologinė chemija.- M.: Aukštasis. mokykla, – 1989 m
• 7. Stroev T.G. Biologinė chemija.- M.: Aukštasis. mokykla, – 1986 m
• 8. Mityakina Yu.A. Biochemija: vadovėlis. Vadovas.- M. RIOR leidykla, 2005.-11 Zs
• 9. Biologija. 2 knygose. Knyga 1: Vadovėlis medicinos specialistams, universitetai / V.N. Yaryginas, V.I. Vasiljeva, I. N. Vilkovas, V.V. Sinelytsikova; Red. V.N. Yarygina.- 5-as leidimas. korr. ir papildomas - M.: Aukštasis. mokykla 2003.- 432 p.