Экология: Классификация ксенобиотиков. Диоксины. Влияние ксенобиотиков на организм человека Ксенобиотики накапливаются в организме человека

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.

Ксенобиотики - это термин, используемый для условного обозначения химических соединений, чужеродных для живого организма. Слово имеет греческие корни. В буквальном переводе оно означает "чуждая жизнь". Рассмотрим подробнее, что такое ксенобиотики. Классификация этих веществ также будет приведена в статье.

Общие сведения

Как показывает практика, повышение концентрации и биотрансформация ксенобиотиков в природе косвенно или прямо связаны с хозяйственной деятельностью людей. Попадая во внешнюю среду, они способны вызвать гибель организмов, изменение наследственных признаков. Под действием этих соединений повышается частота аллергических реакций, нарушаются обменные и другие процессы, протекающие в естественных экосистемах.

Характеристика ксенобиотиков

Ключевой особенностью этих веществ является их способность оказывать продолжительное влияние. При этом их концентрации могут быть незначительными. К примеру, серьезные изменения в детском организме могут обуславливаться минимальным содержанием гормоноподобных соединений во внутриутробный период. Большинство ксенобиотиков обладают липофильностью (гидрофобностью). Они способны проникать сквозь мембраны посредством диффузии, перемещаться в крови при помощи липопротеинов, скапливаться в жировой ткани. Ксенобиотики могут попасть в организм через ЖКТ, легкие, кожу.

Механизмы действия

Ксенобиотики - это соединения, способные:

1. Изменять метаболизм в клетках или тканях. В результате нарушаются естественные процессы в организме, проявляется определенная симптоматика.
2. Воздействовать на клеточную ДНК, изменять генетическую информацию. В результате происходит злокачественная трансформация.
3. Подражать действию естественных соединений, к примеру, гормонов. Это обуславливает нарушение нормального роста, развития тканей, органов, иммунной, нервной систем.
4. Изменять активность защиты организма. В этом случае негативное воздействие проявляется в иммунной модуляции, выражающейся в развитии гиперчувствительности, увеличении количества В- или Т-лимфоцитов, стимулировании аутоиммунных процессов.

Если говорить простыми словами, ксенобиотики - это токсины. Наиболее изученным их свойством считается воздействие эффекторов эндокринной системы. Большинство из них провоцирует определенные экологически зависимые патологии. Однако есть среди этих соединений лекарственные (полезные) ксенобиотики. В целом же последствиями влияния веществ на организм являются:

Виды ксенобиотиков

Рассматриваемые вещества разделяют на следующие категории:

1. Естественного происхождения.
2. Образующиеся в организме под влиянием определенных факторов.
3. Поступающие извне при получении, обработке, хранении продуктов питания.

К последним относят:

Бактериальные токсины

Такие ксенобиотики - это высокомолекулярные соединения липополисахаридной, полипептидной или белковой природы. Они обладают антигенными свойствами. Сегодня изучено больше 150 таких токсинов. Многие из них считаются самыми ядовитыми. Основные ксенобиотики этой группы: стафилококковые, холерные, дифтерийные токсины, тетанотоксин, ботулотоксин. Бактериальные вещества оказывают влияние на различные системы и органы млекопитающих, в частности, человека. Как правило, основные нарушения отмечаются в работе ЦНС, сердца и сосудов. Бактерии способны вырабатывать токсины сравнительно простой структуры. К ним, например, относят бутанол, ацетальдегид, формальдегид.

Микотоксины

Особый интерес в практическом смысле представляют соединения, вырабатываемые микроскопическими грибами. Они могут заражать продукты питания. К числу этих веществ относят некоторые эрготоксины. Они вырабатываются грибами из группы Claviceps. Кроме этого, в состав микотоксинов входят и афлатоксины, а также близкие к ним соединения. Они выделяются грибами Aspergillus. Вещества, являющиеся аналогами эрготамина, оказывают влияние на ЦНС, вызывают спазмы в сосудах, сокращения мышц матки. В прежние времена отравления зерном, инфицированным спорыньей, зачастую носили эпидемический характер. Сегодня массовая заболеваемость почти не выявляется, однако вероятно поражение КРС. Токсические вещества вырабатываются многими высшими грибами. Эти соединения отличаются широким спектром активности. К самым опасным относят аманины, аманитины, фаллоидины, присутствующие в бледной поганке. При случайном употреблении этого гриба поражаются почки и печень. Среди других известных отравляющих соединений можно отметить мускарин, ибонетовую кислоту, гиромитрин. Некоторые грибы синтезируют вещества, обладающие высокой галлюциногенной активностью.

Фитотоксины

Большое количество соединений, опасных для человека и животных, вырабатывается растениями. Выступая в качестве продуктов метаболизма, фитотоксины зачастую выполняют функции защиты. Но в основном их задачи остаются неизвестными. Фитотоксины - вещества, обладающие разной биологической активностью и строением. К ним относят органические кислоты, сапонины, гликозиды, терпеноиды, кумарины, флавоноиды, алкалоиды и пр. многие соединения растительного происхождения применяют в медицине. К таким веществам, в частности, относят галантамин, атропин, дигитоксин, строфантин, физостигмин и пр. Некоторые фитотоксины вызывают зависимость. Среди них никотин, кокаин, морфин, гармин и пр. Ряд фитотоксинов отличается канцерогенной активностью. Отдельные соединения присутствуют в культурах в незначительном количестве и способны оказывать эффект в составе приготовленных специально препаратах.

Зоотоксины

В любом живом организме синтезируется большое число активных соединений. После выделения, обработки и введения в другие организмы они могут провоцировать тяжелые интоксикации. В тканях некоторых животных присутствуют опасные вещества. Это позволяет отнести их к особой группе ядовитых существ. Отдельные животные считаются вторично-опасными. Они не вырабатывают, а аккумулируют яды, которые поступают извне. К таким существам относят, например, моллюсков, накапливающих сакситоксин, вырабатываемый одноклеточными. Отдельные группы соединений, продуцируемых животными, считаются пассивными зоотоксинами. Они активируются при поедании носителя.

Неорганические соединения

Особое значение среди многочисленных веществ имеют металлы, их соединения, поллютанты внешней среды и воздуха производственных площадей. В естественных условиях первые встречаются в виде минералов и руд. Они обнаруживаются в воде, почве, воздухе. Содержание токсичных соединений значительно повысилось вследствие человеческой деятельности (выплавки металла из руд). Наивысшей токсичностью обладают ртуть, мышьяк, цинк, свинец, таллий, медь, бериллий, хром, кадмий и пр. Последний сегодня рассматривается как один из самых опасных ксенобиотиков. Ртуть, несмотря на ее токсичность, широко применяется в производстве фунгицидов и электронной промышленности. В прежние времена эпидемии отравления этим соединением были привычным делом на целлюлозно-бумажных предприятиях. Бериллий используется в металлургии. Свинец также широко применяется в хозяйственной деятельности. В последнее время его концентрации в окружающей среде стали очень высокими.

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.

С развитием индустриального общества произошли перемены в формировании биосферы. Множество чужеродных веществ, являющихся порождением деятельности человечества, попало в окружающую среду. В итоге они влияют на жизнедеятельность всех живых организмов, в том числе и нашу.

Что такое ксенобиотики?

Ксенобиотики - это синтетические вещества, которые отрицательно действуют на любой организм. К этой группе относятся отходы промышленной деятельности, средства бытового назначения (порошки, средства для мытья посуды), строительные материалы и т. д.

Большое количество ксенобиотиков - это вещества, ускоряющие появление урожая. Очень важно для сельского хозяйства повысить устойчивость культуры к различным вредителям, а также придать ей хороший внешний вид. Чтобы достичь такого эффекта, используют пестициды, которые и относятся к чужеродным для организма веществам.

Строительные материалы, клей, лаки, хозтовары, пищевые добавки - все это ксенобиотики. Относятся к этой группе, как ни странно, и некоторые биологические организмы, например, вирусы, бактерии, гельминты.

Как ксенобиотики действуют на организм?

Вещества, чужеродные для всего живого, пагубно влияют на многие метаболические процессы. К примеру, могут останавливать работу мембранных каналов, разрушать функционально важные белки, дестабилизировать плазмалемму и клеточную стенку, вызывать аллергические реакции.

Любой организм в той или иной степени приспособлен к выведению токсических ядов. Однако большие концентрации вещества невозможно удалить стопроцентно. Ионы металлов, токсические органические и неорганические вещества в итоге накапливаются в организме и через какой-то промежуток времени (зачастую через несколько лет) приводят к патологиям, заболеваниям, аллергии.

Ксенобиотики - это яды. Они могут проникать в пищеварительную систему, дыхательные пути и даже сквозь неповрежденную кожу. Пути попадания зависят от агрегатного состояния, строения вещества, а также условий среды.

Через носовую полость с воздухом или пылью в организм попадают газообразные углеводороды, этиловый и метиловый спирты, ацетальдегид, хлороводород, эфиры, ацетон. По пищеварительной системе проникают фенолы, цианиды, тяжелые металлы (свинец, хром, железо, кобальт, медь, ртуть, таллий, сурьма). Стоит заметить, что такие микроэлементы, как железо или кобальт, необходимы организму, однако их содержание не должно превышать тысячной доли процента. В повышенных дозах они также приводят к негативному эффекту.

Классификация ксенобиотиков

Ксенобиотики - это не только химические вещества органического и неорганического происхождения. К этой группе относятся и биологические факторы, среди которых вирусы, бактерии, болезнетворные протисты и грибы, гельминты. Как ни странно, но такие как шум, вибрация, радиация, излучение, тоже относятся к ксенобиотикам.

По химическому составу все яды делятся на:

1. Органические (фенолы, спирты, углеводороды, галогенпроизводные, эфиры и т. д.).
2. Элементоорганические (фосфорорганические, ртутьорганические и другие).
3. Неорганика (металлы и их оксиды, кислоты, основания).

По происхождению химические ксенобиотики делятся на следующие группы:

Почему ксенобиотики влияют на здоровье?

Появление чужеродных веществ в организме может серьезно сказаться на его работоспособности. Повышенная концентрация ксенобиотиков ведет к появлению патологий, изменениям на уровне ДНК.

Иммунитет - один из главных защитных барьеров. Влияние ксенобиотиков может распространиться и на иммунную систему, мешая нормальной работе лимфоцитов. В итоге эти клетки функционируют неправильно, что приводит к ослаблению защиты организма и появлению аллергии.

Геном клетки чувствителен к воздействию любого мутагена. Ксенобиотики, проникая в клетку, могут нарушать нормальную структуру ДНК и РНК, что приводит к появлению мутаций. Если число таких событий велико, появляется риск развития онкологии.

Некоторые яды действуют избирательно на орган-мишень. Так, выделяют нейротропные ксенобиотики (ртуть, свинец, марганец, сероуглерод), гематотропные (бензол, мышьяк, фенилгидразин), гепатотропные (хлорированные углеводороды), нефротропные (соединения кадмия и фтора, этиленгликоль).

Ксенобиотики и человек

Хозяйственная и промышленная деятельность пагубно сказывается на здоровье человека из-за большого количества отходов, химических веществ, фармацевтических препаратов. Ксенобиотики сегодня встречаются практически везде, а значит, вероятность их попадания в организм всегда высокая.

Однако самые мощные ксенобиотики, с которыми встречается повсеместно человек - это лекарства. Фармакология как наука изучает влияние препаратов на живой организм. По данным специалистов, ксенобиотики такого происхождения являются причиной 40 % гепатитов, и это не случайно: основная функция печени заключается в обезвреживании ядов. Поэтому этот орган больше всех страдает от больших доз препаратов.

Профилактика отравлений

Ксенобиотики - это чуждые организму вещества. Человеческое тело развило в себе множество альтернативных путей для выведения этих токсинов. Например, яды могут быть нейтрализованы в печени и выведены в окружающую среду через дыхательную, выделительную системы, сальные, потовые и даже молочные железы.

Несмотря на это, сам человек должен принимать меры для максимального уменьшения пагубного влияния ядов. Во-первых, необходимо тщательно выбирать продукты питания. Добавки группы «Е» являются сильными ксенобиотиками, поэтому покупки таких товаров следует избегать. Не стоит только по внешнему виду выбирать овощи и фрукты. Всегда обращайте внимание на срок годности, т. к. по его истечении в продукте образуются яды.

Всегда стоит знать меру лекарственным препаратам. Конечно, для эффективного лечения часто это вынужденная необходимость, однако следите, чтобы это не переросло в систематическое ненужное потребление фармацевтики.

Избегайте работы с опасными реагентами, аллергенами, различными синтетическими веществами. Минимизируйте влияние бытовой химии на ваше здоровье.

Заключение

Не всегда можно наблюдать пагубное действие ксенобиотиков. Порой они накапливаются в больших количествах, превращаясь в мину замедленного действия. Чужие организму вещества вредят здоровью, что приводит к развитию заболеваний.

Поэтому помните о минимальных мерах профилактики. Возможно, вы не заметите негативного эффекта сразу, однако через несколько лет ксенобиотики могут привести к тяжелым последствиям. Не стоит забывать об этом.

Реферат на тему:

ЧУЖЕРОДНЫЕ ВЕЩЕСТВА – КСЕНОБИОТИКИ

1. Понятие "ксенобиотики", их классификация

Чужеродные вещества, поступающие в человеческий организм с пищевыми продуктами и имеющие высокую токсичность, называют ксенобиотиками, или загрязнителями.

"Под токсичностью веществ понимается их способность наносить вред живому организму. Любое химическое соединение может быть токсичным. По мнению токсикологов, следует говорить о безвредности химических веществ при предлагаемом способе их применения. Решающую роль при этом играют: доза (количество вещества, поступающего в организм в сутки); длительность потребления; режим поступления; пути поступления химических веществ в организм человека".

При оценке безопасности пищевой продукции базисными регламентами являются предельно допустимая концентрация (далее ПДК), допустимая суточная доза (далее ДСД), допустимое суточное потребление (далее ДСП) веществ, содержащихся в пище.

ПДК ксенобиотика в продуктах питания измеряется в миллиграммах на килограмм продукта (мг/кг) и указывает на то что, более высокая его концентрация несёт опасность для организма человека.

ДСД ксенобиотика – максимальная доза (в мг на 1 кг веса человека) ксенобиотика, ежедневное пероральное поступление которой на протяжении всей жизни безвредно, т.е. не оказывает неблагоприятного воздействия на жизнедеятельность, здоровье настоящего и будущих поколений.

ДСП ксенобиотика – максимально возможное для потребления количество ксенобиотика для конкретного человека в сутки (в мг в сутки). Определяется умножением допустимой суточной дозы на массу человека в килограммах. Поэтому ДСП ксенобиотика индивидуально для каждого конкретного человека, и очевидно, что для детей этот показатель значительно ниже, чем для взрослых.

Наиболее распространённая в современной науке классификация загрязнителей продовольственного сырья и продуктов питания сводится к следующим группам:

1) химические элементы (ртуть, свинец, кадмий, др.);

2) радионуклиды;

3) пестициды;

4) нитраты, нитриты и нитрозосоединения;

5) вещества, применяемые в животноводстве;

6) полициклические ароматические и хлорсодержащие углеводороды;

7) диоксины и диоксинподобные вещества;

8) метаболиты микроорганизмов.

Основные источники загрязнения продовольственного сырья и продуктов питания.

Атмосферный воздух, почва, воды, загрязнённые отходами жизнедеятельности человека.

Загрязнение растительного и животноводческого сырья пестицидами и веществами, которые являются продуктами их биохимических превращений.

Нарушение технологических и санитарно-гигиенических правил использования удобрений и оросительных вод в сельском хозяйстве.

Нарушение правил использования в животноводстве и птицеводстве кормовых добавок, стимуляторов роста, медикаментов.

Технологический процесс производства продукции.

Использование неразрешённых пищевых, биологически активных и технологических добавок.

Использование разрешённых пищевых, биологически активных и технологических добавок, но в повышенных дозах.

Внедрение новых плохо проверенных технологий, основанных на химическом или микробиологическом синтезе.

Образование в пищевых продуктах токсических соединений в процессе варки, жарки, облучения, консервирования и проч.

Несоблюдение санитарно-гигиенических правил производства продукции.

Пищевое оборудование, посуда, инвентарь, тара, упаковка, содержащие вредные химические вещества и элементы.

Несоблюдение технологических и санитарно-гигиенических правил хранения и транспортировки продовольственного сырья и продуктов питания.

2. Загрязнения химическими элементами

Рассматриваемые ниже химические элементы широко распространены в природе, они могут попадать в пищевые продукты, например, из почвы, атмосферного воздуха, подземных и поверхностных вод, сельскохозяйственного сырья, а через пищу – в организм человека. Они накапливаются в растительном и животном сырье, что обусловливает их высокое содержание в пищевых продуктах и продовольственном сырье.

Большинство макро - и микроэлементов жизненно необходимы человеку, при этом для одних установлена определенная роль в организме, для других эту роль еще предстоит определить.

Следует отметить, что химические элементы проявляют биохимическое и физиологическое действие только в определенных дозах. В больших количествах они обладают токсическим влиянием на организм. Так, например, известны высокие токсические свойства мышьяка, однако в небольших количествах он стимулирует процессы кроветворения.

Таким образом, большинство химических элементов в строго определённых количествах являются необходимыми для нормального функционирования организма человека, но избыточное их поступление вызывает отравление.

Согласно решению объединенной комиссии Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (далее ФАО) и Всемирной организации здравоохранения (далее ВОЗ) по Пищевому кодексу, в число компонентов, содержание которых контролируется при международной торговле продуктами питания, включено восемь химических элементов: ртуть, кадмий, свинец, мышьяк, медь, цинк, железо, стронций. Список этих элементов в настоящее время дополняется. В России медико-биологическими требованиями определены критерии безопасности для следующих химических элементов: ртуть, кадмий, свинец, мышьяк, медь, цинк, железо, олово.

3. Токсиколого-гигиеническая характеристика химических элементов

Свинец. Один из самых распространенных и опасных токсикантов. В земной коре содержится в незначительных количествах. Вместе с тем только в атмосферу поступает в переработанном и мелкодисперсном состоянии 4,5·105 т свинца в год.

Предусматривается содержание свинца в водопроводной воде не выше 0,03 мг/кг. Следует отметить активное накопление свинца в растениях и мясе сельскохозяйственных животных вблизи промышленных центров, крупных автомагистралей. Взрослый человек получает ежедневно с пищей 0,1-0,5 мг свинца, с водой – около 0,02 мг. Общее его содержание в организме составляет 120 мг. Из крови свинец поступает в мягкие ткани и кости.90% поступившего свинца выводится из организма с фекалиями, остальное с мочой и другими биологическими жидкостями. Биологический период полувыведения свинца из мягких тканей и органов составляет около 20 дней, из костей – до 20 лет.

Основными мишенями при воздействии свинца являются кроветворная, нервная, пищеварительная системы и почки. Отмечено отрицательное влияние на половую функцию организма.

Мероприятия по профилактике загрязнения свинцом пищевых продуктов должны включать государственный и ведомственный контроль за промышленными выбросами свинца в атмосферу, водоемы, почву. Необходимо снизить или полностью исключить применение соединений свинца в бензине, стабилизаторах, изделиях из поливинилхлорида, красителях, упаковочных материалах. Немаловажное значение имеет гигиенический контроль за использованием луженой пищевой посуды, а также глазурованной керамической посуды, недоброкачественное изготовление которых ведет к загрязнению пищевых продуктов свинцом.

Кадмий. В природе в чистом виде не встречается. Земная кора содержит около 0,05 мг/кг кадмия, морская вода – 0,3 мкг/кг.

Кадмий широко применяется при производстве пластмасс, полупроводников. В некоторых странах соли кадмия используются в ветеринарии. Фосфатные удобрения и навоз также содержат кадмий.

Все это определяет основные пути загрязнения окружающей среды, а, следовательно, продовольственного сырья и пищевых продуктов. В нормальных геохимических регионах с относительно чистой экологией содержание кадмия в растительных продуктов составляет, мкг/кг: зерновые – 28-95; горох – 15-19; фасоль – 5-12; картофель – 12-50; капуста – 2-26; помидоры – 10-30; салат – 17-23; фрукты – 9-42; растительное масло – 10-50; сахар – 5-31; грибы – 100-500. В продуктах животного происхождения, в среднем, мкг/кг: молоко – 2,4; творог – 6; яйца – 23-250.

Установлено, что примерно 80% кадмия поступает в организм человека с пищей, 20% – через легкие из атмосферы и при курении.

С рационом взрослый человек получает в сутки до 150 и более мкг кадмия на 1 кг массы тела. В одной сигарете содержится 1,5-2,0 мкг кадмия, поэтому его уровень в крови и почках у курящих в 1,5-2,0 раза выше по сравнению с некурящими.

92-94% кадмия, попавшего в организм с пищей, выводится с мочой, калом и желчью. Остальная часть находится в органах и тканях в ионной форме или в комплексе с белковыми молекулами. В виде этого соединения кадмий не токсичен, поэтому синтез таких молекул – защитная реакция организма при поступлении небольших количеств кадмия. Здоровый организм человека содержит около 50 мг кадмия. Кадмий, как и свинец, не является необходимым элементом для организма млекопитающих.

Попадая в организм в больших дозах, кадмий проявляет сильные токсические свойства. Главной мишенью биологического действия являются почки. Известна способность кадмия в больших дозах нарушать обмен железа и кальция. Все это приводит к возникновению широкого спектра заболеваний: гипертоническая болезнь, анемия, снижение иммунитета и др. Отмечены тератогенный, мутагенный и канцерогенный эффекты кадмия.

ДСП кадмия составляет 70 мкг/сутки, ДСД – 1 мкг/кг. ПДК кадмия в питьевой воде – 0,01 мг/л. Концентрация кадмия в сточных водах, попадающих в водоемы, не должна превышать 0,1 мг/л. Учитывая ДСП кадмия, его содержание в 1 кг суточного набора продуктов не должно превышать 30-35 мкг.

Важное значение в профилактике интоксикации кадмием имеет правильное питание: преобладание в рационе растительных белков, богатое содержание серосодержащих аминокислот, аскорбиновой кислоты, железа, цинка, меди, селена, кальция. Необходимо профилактическое УФ-облучение. Целесообразно исключить из рациона продукты, богатые кадмием. Белки молока способствуют накоплению кадмия в организме и проявлению его токсических свойств.