Чужеродные вещества - ксенобиотики

Ботулинический токсин рассматривается  как наиболее сильнодействующий  яд в мире и входит в арсенал  биологического оружия. Пищевое отравление, наступающее при употреблении продуктов питания, содержащих токсин бактерий Clostridium botulinum, называется ботулизмом. Это – тяжелое заболевание, часто со смертельным исходом. Clostridium botulinum – это строго анаэробная бактерия. Микроорганизм образует теплоустойчивые эндоспоры. В природе широко распространены споры различных типов Clostridium botulinum, которые регулярно выделяются из почвы в различных частях мира и менее часто из воды, кишечника рыб и др. животных. Clostridium botulinum типов А и В размножается в диапазоне температур от 10 до 50° С. Тип Е может размножаться и продуцировать токсин при 3,3° С. Полное разрушение спор Clostridium botulinum достигается при 100° С через 5-6 ч, при 105° С – через 2 часа, при 120° С – через 10 мин. Развитие ботулобактерий и их токсинообразование задерживается поваренной солью, а при концентрации соли 6-10% рост их прекращается. Clostridium botulinum А и В размножается в пищевых продуктах при рН 4,6 или ниже. Устойчивость в кислой среде уменьшается, если в ней имеется хлористый натрий или другие ингибирующие агенты. Clostridium botulinum типа Е более чувствителен к кислотам, чем микроорганизмы других типов. Установлено, что хлор может инактивировать споры Clostridium botulinum. Споры Clostridium botulinum инактивируются облучением. [26]

Симптомы ботулизма проявляются  в основном в поражении центральной  нервной системы. Основные симптомы – двоение в глазах, опущение век, поперхивание, слабость, головная боль. Могут также наблюдаться затрудненность глотания или потеря голоса. Больной, как правило, не испытывает особых болезненных ощущений, кроме головной боли, и остается в полном сознании, хотя его лицо может потерять выразительность из-за паралича мышц лица. Продолжительность инкубационного периода в среднем 12-36 ч, но может колебаться от 2 ч до 14 дней. Профилактика ботулизма включает быструю переработку сырья и своевременное удаление внутренностей (особенно у рыб); широкое применение охлаждения и замораживания сырья и пищевых продуктов; соблюдение режимов стерилизации консервов; запрещение реализации консервов с признаками бомбажа или повышенным уровнем брака (более 2%) – хлопающими концами банок, деформациями корпуса, подтеками и др. – без дополнительного лабораторного анализа; санитарная пропаганда среди населения опасности домашнего консервирования, особенно герметически укупоренных консервов из грибов, мяса и рыбы. Доврачебная помощь аналогична помощи при стафилококковом отравлении. [24]

Микотоксины. Особой и довольной опасной для организма человека группой токсинов микробиологического происхождения являются микотоксины. Это токсические метаболиты плесневых грибов. Известно 250 видов микроскопических грибов, продуцирующих около 500 токсических метаболитов. Например: токсины спорыньи, вызывающие "антонов огонь" и "злые корчи", токсины фузариев, вызывающие расстройство пищеварения, координации движений, паралич и смерть у людей и животных. Микотоксинами могут быть заражены в большей степени арахис, кукуруза, зерновые, бобовые, семена хлопчатника, орехи, некоторые фрукты, овощи, специи, корма, соки, пюре, компоты, джемы. Заражённые микотоксинами продукты вызывают такую разновидность пищевых интоксикаций, как микотоксикозы. Профилактика микотоксикозов включает: регулярный санитарный, ветеринарный, агрохимический контроль; тщательную сортировку продовольственного сырья и продуктов питания перед использованием; применение химических методов уничтожения плесневых грибов, которые, однако, чаще всего малоэффективны и дорогостоящи; а так же помол зерновых и тепловая обработка продуктов. [13]

2.2. Метаболизм чужеродных соединений в организме человека

Все чужеродные соединения, попадая в организм человека или  животных, распределяются в различных  тканях, накапливаются, подвергаются метаболизму  и выводятся. Эти процессы требуют  отдельного рассмотрения. Сначала чужеродные соединения поступают в водную среду организма. Ведь тело человека состоит в основном из воды, которая распределяется следующим образом:

1. объем крови у взрослого человека составляет около 3 л;
2. объем внеклеточной жидкости, омывающей внутренние органы, достигает 15 л;
3. включая количество воды внутри клеток, общий объем жидкости составляет приблизительно 42 л.

Лекарства и токсичные  соединения по-разному распределяются среди этих составляющих. Одни остаются в крови, другие поступают в межклетники  или вовнутрь клеток. Следует учесть, что многие лекарства и токсичные  соединения являются слабыми кислотами  или основаниями, что может сильно влиять на их распределение среди  клеточных мембран, они не будут  проникать сквозь мембраны. Некоторые ксенобиотики в крови могут изолироваться путем связывания с белками. Изоляция этих соединений при помощи белков крови может ограничить их действие на клетки. Превращения ксенобиотиков в организме человека представляют собой механизм поддержания постоянства состава внутренней среды организма во время воздействия на него чужеродных соединений. Принято выделять две фазы метаболизма. К первой фазе относятся реакции гидролиза, восстановления и окисления субстрата. Обычно они приводят к внедрению или образованию функциональной группы типа - OH, -NH2, - SH, - COOH, что несколько увеличивает гидрофильность исходного соединения. [24]

Эти реакции происходят при  активном участии ферментов системы  цитохрома, осуществляющих окислительный, восстановительный метаболизм стероидов, жирных кислот, ретиноидов, желчных кислот, биогенных аминов, лейкотриенов, а также экзогенных соединений, в том числе лекарств, загрязняющих агентов из окружающей среды, химических канцерогенов. Причём поступление чужеродного вещества в организм усиливает выделение им необходимых для метаболизма ферментов. Ко второй фазе метаболизма ксенобиотиков относятся реакции глюкуронидации, сульфатирования, ацетилирования, метилирования, конъюгации с глютатионом, аминокислотами, такими как глицин, таурин, глутаминовая кислота. В основном реакции второй фазы приводят к значительному увеличению гидрофильности ксенобиотика, что способствует их выведению из организма. Реакции второй фазы обычно протекают намного быстрее, чем реакции первой фазы, поэтому скорость метаболизма ксенобиотика в большой степени зависит от скорости, с которой протекает реакция первой фазы. Различные биохимические реакции метаболизма ксенобиотиков осуществляются в печени, почках, лёгких, кишечнике, мочевом пузыре, др. органах, что зачастую приводит к заболеваниям этих органов: циррозу и раку печени, раку мочевого пузыря, проч. Для примера: в печени происходят многие ферментативные процессы расщепления ксенобиотиков, в почках – выведение низкомолекулярных продуктов метаболизма. Метаболизм этилового спирта вызывает цирроз печени, а ртуть, свинец, цинк, кадмий вызывают некроз почек. [23]

Заключение

Метаболизм ксенобиотиков происходит в любой клетке и реализуется обычно в две фазы: 1) образование или освобождение функциональных групп, 2) конъюгация этих групп с другими группами или молекулами. В первой фазе наибольшую роль играет система цитохрома Р-450 (микросомальный метаболизм), для которой характерно многообразие реализуемых реакций. Однако существуют и внемикросомальные реакции первой фазы. Во второй фазе наиболее важны реакции конъюгации, осуществляемые различными трансферазами. Обе фазы имеют свои достоинства и недостатки; их совместное функционирование особенно эффективно и в большинстве случаев приводит к превращению многих тысяч ксенобиотиков в более гидрофильные и менее токсичные метаболиты. Процессы связывания и выведения также защищают от ксенобиотиков. В результате устойчивость организма к химическому загрязнению среды значительно возрастает. Все основные системы обезвреживания ксенобиотиков индуцибельны, что имеет важное значение в биологии и медицине.

Список литературы.

1. Парк Д. Б. Биохимия чужеродных соединений. М.: Медицина, 1973. – С. 288;
2. Арчаков А.И. Микросомальное окисление. М.: Наука, 1975. – С. 327;
3. Колесниченко Л.С., Кулинский В.И. // Успехи соврем. биологии. 1989. Т. 107, вып. 2. – С. 179-194;
4. Саприн А.Н. // Успехи биол. химии. 1991. Т. 32. –  С. 146-175;
5. Кулинский В.И., Колесниченко Л.С. // Успехи биол. химии. 1990. Т. 31. – С. 157-179;
6. Кулинский В.И., Колесниченко Л.С. // Успехи соврем. биол. 1990. Т. 51, вып. 1(4). – С. 20-33;
7. Лоуренс Д.Р., Бенитт П.Н. Клиническая фармакология. М.: Медицина, 1993. Т. 1. – С. 185-253;
8. Саприн А.Н., Калинина Е.Н., Бабенко М.Д. // Успехи биол. химии. 1996. Т. 36. – С. 213-265;
9. Ляхович В.В., Цырлов И.Б. Индукция ферментов метаболизма ксенобиотиков. Новосибирск: Наука, 1981. – С. 240;
10. Нечаев А.П. Пищевые добавки: Учеб. // А.П. Нечаев, А.А. Кочеткова, А.Н. Зайцев. – М.: Колос; Колос-Пресс, 2002. – С. 15;
11. Позняковский В.М. Гигиенические основы питания, качество и безопасность пищевых продуктов. – 4-е изд., испр. и доп. – Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2005. – С. 183.
12. Донченко Л.В., Надыкта В.Д. Безопасность пищевой продукции: Учебник. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: ДеЛи принт, 2005. – С. 85.
13. Волова, Т.Г. Биотехнология // Т.Г. Волова. – Новосибирск : Издательство Сибирского отделения РАН, 1999. – С. 252;
14. Саловарова, В.П. Введение в биохимическую экологию : учеб.пособие / /В.П. Саловарова, А.А. Приставка, О.А. Берсенева. – Иркутск : Издательство Иркутского государственного университета, 2007. – С. 159;
15. Карасевич, Ю.Н. Основы селекции микроорганизмов, утилизирующих синтетические органические соединения / Ю.Н. Карасевич. – М. : наука, 2002. – С. 144;
16. Глик, Б. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение : [пер.с англ.] // Б. Глик, Дж. Пастернак. – М. : Мир, 2002. – С. 589;
17. Elder D. J. E. , D. J. Kelly. The bacterial degradation of benzoic and benzenoid compounds under anaerobic conditions: Unifying trends and new perspectives. Microbiology Reviews, 1994, vol. 13. – P. 441-468;
18. Deriel E.,Comeau J.,Villemur R. Two-luquid-phase bioreactors for enchanced degradation of hydrophobic/toxic compounds. Biodegradation, 1999, vol. 10. – Р. 219-233;
19. Ficker M., Krastel K., Orlicky St., Edwards E. Molecular characterization of a toluene-degrading methanogenic consortium//Applied and Environmental microbiology, 1990. – Р. 576-585;
20. Heider J., Fuchs G. Microbial anaerobic aromatic metabolism. Anaerobe, 1997, vol. 3. – Р. 1-22;
21. Kleerebezem R.,Look W. Hulshoff Pol, Gatze Lettinga. Anaerobic degradation of phthalate isomers by methanogenic consortia. Applied and evironmental microbiology, 1999, vol. 65, № 3. – Р. 152-167;
22. Advances in Drug Metabolism in Man / Ed. G.V. Pacifici, G.N. Fracchia. Brussels; Luxembourg: Europ. Comis., 1995. – Р. 834;
23. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D1%81%D0%B5%D0%BD%D0%BE%D0%B1%D0%B8%D0%BE%D1%82%D0%B8%D0%BA;
24. http://referat.ru/referats/view/30997;
25. http://bsait.ru/kat_4238/tov_1499;
26. http://vmedaonline.narod.ru/Chapt03/C3_368.html;
27. http://bibliofond.ru/view.aspx?id=510990;
28. http://www.0zd.ru/medicina/bioximicheskie_mexanizmy.html;
29. http://turboreferat.ru/ecology/ksenobiotiki/270031-1626872-page1.html;
30. http://ponteiffel.ru/%D0%9C%D0%B8%D0%BA%D1%80%D0%BE%D0%B1%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%B1%D0%B8%D0%BE%D0%B4%D0%B5%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%B4%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F_%D0%BA%D1%81%D0%B5%D0%BD%D0%BE%D0%B1%D0%B8%D0%BE%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%BE%D0%B2_%D0%B8_%D1%82%D0%BE%D0%BA%D1%81%D0%B8%D0%BA%D0%B0%D0%BD%D1%82%D0%BE%D0%B2.