Биотрансформация и поступление ядов в организм

Вредные химические вещества могут поступать в организм человека с вдыхаемым воздухом, с пищей, водой, через неповрежденную кожу, слизистые оболочки.

Через дыхательную систему яды поступают в организм в виде газов, паров и аэрозолей. Это основной и наиболее быстрый путь, так как всасывание веществ происходит с очень большой поверхности легочных альвеол (100 – 120 м2).

Постоянный ток крови по легочным капиллярам способствует проникновению веществ из альвеол в кровь, которая транспортирует поступивший яд по всему организму (малый круг кровообращения, затем, минуя печень, через сердце в большой круг кровообращения). К реагирующим газам относятся такие яды, как аммиак, сернистый газ, оксиды азота и др. Поступление ядов через желудочно-кишечный тракт.

В пищеварительном канале всасывание веществ может идти во всех отделах. Из полости рта всасываются все липидорастворимые соединения, фенолы, некоторые соли, особенно цианиды.

При всасывании через слизистые оболочки полости рта и прямой кишки химические агенты попадают в кровь, минуя печень.

В кислой среде желудочного содержимого яды могут распадаться с образованием более токсичных соединений.

Так, соединения свинца, плохо растворимые в воде, хорошо растворяются в желудочном соке и поэтому легко всасываются. Из желудка попадают в кровь все липидорастворимые соединения, неионизированные молекулы органических веществ. Большая часть ядов, проникающих через стенки пищеварительного канала в кровь и через систему воротной вены, поступают в печень, где и обезвреживаются.

В тонком кишечнике на резорбцию (поглощение, всасывание) ядов существенно влияют изменения реакции среды, ферменты. А такие металлы, как медь, уран, соединения ртути, церий, повреждают эпителиальный покров и нарушают всасывание. Поступление ядов через кожу. Через неповрежденную кожу (эпидермис, потовые и сальные железы, волосяные фолликулы) могут проникать химические вещества, хорошо растворимые в жирах и липоидах неэлектролиты.

Наиболее опасны ароматические нитро- и аминосоединения, фосфорорганические инсектициды, металлоорганические соединения.

Однако для проникновения через кожу эти вещества должны обладать растворимостью в воде (крови). Преодолевают кожный барьер и такие газы, как циановодород, оксиды углерода, сероводород и др. Распределение ядов подчиняется определенным закономерностям.

Сразу после поступления в кровь яды разносятся по всем тканям и органам. В первой фазе распределения основное значение для накопления вредного вещества играет кровоснабжение этих тканей и органов – чем оно больше, тем больше содержание яда.

Таким образом, в первый период можно говорить о динамическом распределении вещества, определяемом интенсивностью кровоснабжения. В дальнейшем картина меняется, происходит перераспределение веществ и преимущественное их накопление в тех тканях, сорбционная емкость которых для данного вещества оказывается наибольшей. Окончательное распределение можно назвать статическим.

Для липидорастворимых веществ наибольшей емкостью, например, обладает жировая ткань и органы, богатые липидами (костный мозг, семенники и другие). Достаточно быстро исчезают из крови и накапливаются в печени и почках серебро, марганец, хром, кобальт, ванадий, кадмий, цинк.

Депо для ртути – выделительные органы. В костной ткани преимущественно накапливаются соединения свинца, фтора, бария, урана, бериллия. Метаболизм (биотрансформация, превращение) направлен в основном на обезвреживание (детоксикацию) ядов. Почти все органические вещества метаболизируются путем различных химических реакций: окисления, восстановления, гидролиза, дезаминирования, метилирования, ацетилирования и т.д. Не подвергаются превращениям лишь инертные вещества, как, например, бензин, выделяющийся легкими в неизменном виде. Бензол окисляется до фенолов, диоксибензола, пирокатехина, гидрохинона.

Толуол окислятся до бензойной кислоты, ксилол – до толуоловой кислоты, некоторые спирты жирного ряда – до углекислоты и воды. Ароматические амины подвергаются дезаминированию, например бензиламин превращается в бензиловый спирт, в дальнейшем окисляется в бензойную кислоту. Нитросоединения восстанавливаются до аминофенолов. Неорганические химические вещества также подвергаются изменениям. Например, свинец откладывается в костях в виде трифосфат-свинца, фтор – в виде известковых соединений. Некоторые неорганические соединения окисляются: нитраты – в нитриты, сульфиды – в сульфаты, цианистые соединения – в роданистые, мышьяковистая кислота – в мышьяковую. Результатом превращения ядов в организме большей частью является их обезвреживание, получение менее токсичных веществ.

Однако имеются исключения, когда в результате превращений образуются более токсические соединения. Например, метиловый спирт окисляется в ядовитые продукты – формальдегид и муравьиную кислоту. В дальнейшем формальдегид также окисляется в муравьиную кислоту. Метилацетат гидролизуется и расщепляется на метиловый спирт и уксусную кислоту; тионовые эфиры фосфорной кислоты окисляются до высокотоксичных тиоловых. Основным органом, метаболизирующим вредные химические вещества, является печень – главный барьер для распространения ядов по всему организму.

Способность к детоксикации имеют также почки, стенки желудка и кишечника, легкие и т.д. При изучении обезвреживающего метаболизма веществ следует учитывать зависимость его интенсивности от уровня интоксикации. При малых действиях химических веществ резервы защитных реакций организма достаточны.

С увеличением интенсивности воздействия ядов относительная активность метаболизма снижается. Изучение процессов биотрансформации позволяет решить ряд практических вопросов токсикологии. Знание молекулярной сущности детоксикации дает возможность оценить защитные функции организма и направить воздействия на токсический процесс (влияя с помощью определенных веществ на активность индуцированных ферментов, можно ускорить или затормозить биохимические процессы). О величине, поступившей в организм дозы яда (лекарства), можно судить по количеству выделяющихся из почек, кишечника и легких продуктов их превращений – метаболитов, что дает возможность контролировать состояние здоровья людей, занятых производством и применением токсичных веществ.

Выведение ядов из организма Яды выводятся из организма через легкие, почки, желудочно-кишечный тракт, кожу. Через легкие выделяются летучие вещества, не изменяющиеся или медленно изменяющиеся в организме (бензин, бензол, этиловый эфир, хлороформ выделяются быстро; медленно выделяются спирты, ацетон, сложные эфиры). Наибольшее значение для выведения ядов имеют почки. При многих отравлениях с помощью специальных средств, усиливающих мочеотделение, добиваются быстрого удаления вредных веществ из организма. Но приходится считаться и с повреждающим воздействием на почки некоторых выводимых ядов, например ртути.

При тяжелых отравлениях этиленгликолем в почках задерживаются продукты метаболизма. При окислении этиленгликоля образуется щавелевая кислота, и в почечных канальцах выпадают кристаллы оксалата кальция, препятствующие мочеотделению. Медленно через почки выделяются плохо растворимые в воде вещества, например мышьяк, тяжелые металлы: свинец, ртуть, марганец.

Через желудочно-кишечный тракт выделяются нерастворимые или малорастворимые вещества: свинец, ртуть, марганец, сурьма. Некоторые вещества выделяются со слюной в полости рта: свинец, ртуть. Через кожу сальными железами выводятся все жирорастворимые яды, потовыми железами выводятся ртуть, медь, мышьяк, сероводород и др.