Біотрансформація ксенобіотиків в організмі.

Міністерство освіти та науки України

Східноєвропейський національний університет імені Лесі Українки

Хімічний факультет

Кафедра екології та охорони навколишнього

Природного середовища та збалансоване

Природокористування

ІНДЗ

З курсу «Основи екологічної токсикології»

На тему: «Коергізм ксенобіотиків»

Підготував:

студент групи Еко-32

Ліщук Сергій

Луцьк 2015

Зміст

Вступ

1. Поняття про ксенобіотики.

2. Біотрансформація ксенобіотиків в організмі.

3. Види коергізму і характер спільного ефекту токсичної дії.

3.1. Токсикокінетичні механізми коергізму.

3.2. Токсикодинамічні механізми коергізму.

4. Групи токсичності ксенобіотиків для хребетних тварин.

5. Шляхи виведення ксенобіотиків та їх метаболітів з організму.

Висновок

Використана література

Вступ

Актуальність проблеми ксенобіотиків зростає з кожним днем. Розширення масштабів синтезу і виробництва різних хімічних сполук призводить до зміни біологічних процесів у ґрунті, водоймах, унаслідок чого виявляється негативний побічний вплив на живі системи. Потрапляючи в навколишнє середовище в значній кількості, ксенобіотики можуть впливати на генетичний апарат організмів, викликати їх загибель, порушувати рівновагу природних процесів у біосфері. Останні часто викликають ураження шкіри, органів дихання, кровоносної, імунної, нервової систем. Однак серед різноманіття ксенобіотиків поряд з шкідливими сполуками (високотоксичними, мутагенними, канцерогенними і т.д.) існує низка корисних речовин, необхідних медицині, рослинництву, тваринництву тощо. Тому одним із завдань токсикології є розробка заходів і підходів для створення системи визначення біологічної активності ксенобіотиків, які вже використовуються і вводяться в практику діяльності людини.

Поняття про ксенобіотики.

Ксенобіотики (грец. xenos — чужий + bios — життя) — чужорідні для організму хімічні сполуки, які не використовуються для вироблення енергії, побудови клітин і тканин ( харчові добавки, відходи виробництва, промислові отрути, пестициди, побутова хімія тощо), а також не притаманні для біосфери хімічні речовини, що природно не синтезуються, не можуть асимілюватись організмами внаслідок чого не беруть участі у кругообігу речовин у природі, а тому накопичуються у зовнішньому середовищі (наприклад пластмаси). У вужчому значенні так називають речовини, що зазвичай присутні у природі у набагато менших кількостях, і, як правило, прямо або побічно породжені господарською діяльністю людини. Чужорідними сполуками можуть бути як органічні, так і неорганічні речовини. Останні відносять до ксенобіотиків лише в тих випадках, коли вони не є необхідними для метаболічних процесів, що забезпечують

життєдіяльність клітин, тканин, організму в цілому (напр. кадмій, рідкоземельні метали). Термін «ксенобіотик» є досить умовним, оскільки для одних організмів та чи інша речовина може бути природною (алкалоїди для рослин), а для інших — чужорідною (ті ж алкалоїди для тварин). Крім того, деякі сполуки, напр., етиловий спирт, можуть бути водночас чужорідними і природними для одного і того ж організму[1].

Біотрансформація ксенобіотиків в організмі.

Чужорідні сполуки, потрапляючи в організм різними шляхами, підлягають ряду хімічних і біохімічних перетворень і виділяються у вигляді метаболітів.

Біотрансформація являє собою біохімічний процес, в ході якого речовини зазнають змін під дією різних ферментів організму. Це явище називають також метаболізмом або детоксикацією. Його біологічний сенс - перетворення хімічної речовини в форму, зручну для виведення з організму.

Метаболізм, або обмін речовин, в загальному випадку являє собою сукупність процесів перетворення певних речовин всередині клітин з моменту їх надходження до утворення кінцевих продуктів. У процесі метаболізму утворюються метаболіти - продукти проміжного і кінцевого обміну речовин[2].

Метаболізм ксенобіотиків проходить у дві фази за такою схемою:

ксенобіотик → проміжний продукт → кон'югат.

В ході першої фази - окислювально-відновного або гідролітичного перетворення - молекула речовини збагачується полярними функціональними групами (гідроксильними, аміно-, нітрогрупами і т.д.), що робить її реакційно здатною і краще розчинною у воді. У другій фазі проходять синтетичні процеси кон'югації проміжних продуктів метаболізму з ендогенними молекулами, в результаті чого утворюються полярні сполуки, які і виводяться з організму.

Наслідком метаболізму ксенобіотика можуть стати:

- Ослаблення токсичності;

- Посилення токсичності;

- Зміна характеру токсичної дії;

- Ініціація токсичного процесу.

Протягом багатьох років перетворення ксенобіотиків в організмі розглядається тільки як позитивне явище, спрямоване на зменшення токсичності, а випадки збільшення токсичності вважалися винятком і отримали назву летальний синтез, тому термін детоксикація був цілком виправданий. Однак з плином часу накопичилася інформація про те, що підвищення токсичності в результаті біохімічного перетворення - швидше правило, ніж виняток. Тому термін біотрансформація більш універсальний і точний.

В останні роки проведені численні експериментальні і теоретичні дослідження процесів біотрансформації, які включають біологічні експерименти in vitro («в пробірці») і in vivo («наживо») за допомогою методів сучасної аналітичної хімії (хроматографія, мас-спектрометрія та ін.). У результаті з'явилася можливість ідентифікувати продукти біохімічних перетворень, оцінювати відносну токсичність вихідних речовин і продуктів біотрансформації.

Оскільки хемобіокінетика являє собою складний багатостадійний процес взаємодії речовин з організмом, немає і не може бути універсального параметра або моделі, за допомогою яких можна було б описати всі випадки інтоксикації.

На першій стадії відбуваються абсорбція речовини і його транспорт через ліпідні біомембрани і гідрофільні фрагменти клітин до активного центру, в якому здійснюється біотрансформація речовини або його взаємодія з рецептором. На цьому етапі важливі такі показники, як гідрофобність, розчинність, обсяг і площа поверхні молекули. При цьому з'єднання піддаються метаболічним перетворенням, які протікають за типом окислення, відновлення, гідролізу, в результаті чого зявляються функціональні групи, що підвищують полярність молекули і діють як активні центри для наступної фази процесу.

На другій стадії біотрансформація речовин здійснюється під дією ферментів за допомогою реакцій кон'югації, що є реакціями синтезу, в результаті якого речовина та її метаболіти з’єднуються з ендогенними молекулами або групами. Призначення цих реакцій - утворення нетоксичних, добре розчинних у водному середовищі сполук, які набагато легше, ніж вихідні речовини, можуть залучатися до інших метаболічних перетворень і виводитися з організму.

Метаболізм багатьох ксенобіотиків супроводжується утворенням продуктів, які істотно поступаються за токсичністю вихідним речовинам. Так, роданіди, що утворюються при біоперетворенні ціанідів, в декілька сотень разів менш токсичні, ніж вихідні агенти. Процес втрати токсикантом токсичності в результаті біотрансформації називають метаболічною детоксикацією.

При метаболізмі багатьох речовин утворюються більш токсичні з'єднання. Прикладом може служити поява в організмі фторуксусной кислоти при інтоксикації фторетанолом.

В ряді випадків в ході біотрансформації ксенобіотиків утворюються речовини, здатні цілком інакше діяти на організм, ніж вихідні агенти. Так, деякі спирти (наприклад, етиленгліколь), діючи цілою молекулою, викликають седативно-гіпнотичний ефект (сп'яніння, наркоз). В ході їх біоперетворення виникають альдегіди й органічні кислоти, здатні пошкоджувати, зокрема, нирки.

Більшість низькомолекулярних речовин піддаються в організмі метаболічним перетворенням з утворенням реакційноздатних проміжних продуктів. Так, сполуки, що містять в молекулі аміно або нітрогрупу, в ході метаболізму перетворюються в гідроксиламін, активно взаємодіють з протеїнами крові та тканин. При повторному надходженні таких речовин в організм крім специфічної дії розвиваються алергічні реакції.

Процес утворення токсичних продуктів метаболізму називається токсифікацією, а продукти біотрансформації, що володіють високою токсичністю - токсичними метаболітами. У багатьох випадках токсичні метаболіти є нестабільними продуктами, які піддаються подальшим перетворенням і викликають пошкодження біосистем на молекулярному рівні.

Біоактивація далеко не завжди супроводжується пошкодженням біосубстрата, так як одночасно в організмі протікають процеси детоксикації. Інтенсивність цих процесів може бути достатньою для компенсації збитку, пов'язаного з утворенням токсичних метаболітів. Однак при введенні високих доз токсиканту захисні механізми можуть виявитися неефективними, що приведе до розвитку токсичного процесу[5].

Поиск по сайту: