Wnikanie obcych substancji do organizmu. Krew, jej skład i rola w życiu organizmu zwierzęcego
Wszechstronność oddziaływania pożywienia na organizm człowieka wynika nie tylko z obecności materiałów energetycznych i plastikowych, ale także z ogromnej ilości pożywienia, w tym drobnych składników, a także związków niespożywczych. Te ostatnie mogą mieć działanie farmakologiczne lub działania niepożądane.
Pojęcie biotransformacji substancji obcych obejmuje z jednej strony procesy ich transportu, metabolizmu i toksyczności, a z drugiej strony możliwość wpływu poszczególnych składników odżywczych i ich kompleksów na te układy, co ostatecznie zapewnia neutralizacja i eliminacja ksenobiotyków. Jednak niektóre z nich są wysoce odporne na biotransformację i są szkodliwe dla zdrowia. W tym kontekście należy również zwrócić uwagę na termin. detoks - proces neutralizacji w systemie biologicznym szkodliwych substancji, które do niego dostały. Obecnie zgromadzono wystarczająco obszerny materiał naukowy dotyczący istnienia ogólnych mechanizmów toksyczności i biotransformacji substancji obcych, biorąc pod uwagę ich charakter chemiczny i stan organizmu. Najczęściej studiowany mechanizm dwufazowej detoksykacji ksenobiotyków.
W pierwszym etapie, w odpowiedzi organizmu, zachodzą ich przemiany metaboliczne w różne związki pośrednie. Ten etap jest związany z realizacją enzymatycznych reakcji utleniania, redukcji i hydrolizy, które zwykle zachodzą w ważnych narządach i tkankach: wątrobie, nerkach, płucach, krwi itp.
Utlenianie ksenobiotyki katalizują mikrosomalne enzymy wątrobowe z udziałem cytochromu P-450. Enzym ma dużą liczbę specyficznych izoform, co wyjaśnia różnorodność toksyn ulegających utlenianiu.
Powrót do zdrowia przeprowadzone z udziałem NADON-zależnej flawoproteiny i cytochromu P-450. Przykładem jest reakcja redukcji związków nitro i azowych do amin, ketonów do drugorzędowych alkoholi.
rozkład hydrolityczny z reguły estry i amidy poddaje się następnie deestryfikacji i dezaminacji.
Powyższe drogi biotransformacji prowadzą do zmian w cząsteczce ksenobiotycznej - zwiększenia polaryzacji, rozpuszczalności itp. Przyczynia się to do ich usunięcia z organizmu, zmniejszenia lub zaniku działania toksycznego.
Jednak metabolity pierwotne mogą być wysoce reaktywne i bardziej toksyczne niż macierzyste substancje toksyczne. Zjawisko to nazywa się aktywacją metaboliczną. Reaktywne metabolity docierają do komórek docelowych, uruchamiając łańcuch wtórnych procesów katabiochemicznych leżących u podstaw mechanizmu działania hepatotoksycznego, nefrotoksycznego, rakotwórczego, mutagennego, immunogennego i chorób pokrewnych.
Szczególne znaczenie z punktu widzenia toksyczności ksenobiotyków ma powstawanie wolnorodnikowych produktów pośrednich utleniania, które wraz z wytwarzaniem reaktywnych metabolitów tlenu prowadzą do indukcji peroksydacji lipidów (LPO) błon biologicznych i uszkodzenia żywych komórek. W tym przypadku ważną rolę odgrywa stan układu antyoksydacyjnego organizmu.
Druga faza detoksykacji związana jest z tzw reakcje koniugacji. Przykładem są reakcje wiązania aktywnego -OH; -NH2; -COOH; Grupy SH ksenobiotycznych metabolitów. W reakcjach neutralizacji najbardziej aktywny udział biorą enzymy z rodziny transferaz glutationowych, transferaz glukuronylowych, sulfotransferaz, transferaz acylo itp.
Na ryc. 6 to ogólny schemat metabolizmu i mechanizmu toksyczności substancji obcych.
Ryż. 6.
Na metabolizm ksenobiotyków może wpływać wiele czynników: genetycznych, fizjologicznych, środowiskowych itp.
Teoretycznym i praktycznym zainteresowaniem jest zastanowienie się nad rolą poszczególnych składników żywności w regulacji procesów metabolicznych i wdrażaniu toksyczności substancji obcych. Taki udział można przeprowadzić na etapach wchłaniania w przewodzie pokarmowym, krążeniu wątrobowo-jelitowym, transporcie krwi, lokalizacji w tkankach i komórkach.
Wśród głównych mechanizmów biotransformacji ksenobiotyków duże znaczenie mają procesy sprzęgania ze zredukowanym glutationem - T-y-glutamylo-B-cysteinyloglicyną (TSH) - głównym składnikiem tiolowym większości żywych komórek. TSH ma zdolność do redukcji wodoronadtlenków w reakcji peroksydazy glutationowej i jest kofaktorem w dehydrogenazie formaldehydowej i glioksylazie. Jego stężenie w komórce (pula komórek) w dużej mierze zależy od zawartości w diecie białka i aminokwasów zawierających siarkę (cysteiny i metioniny), więc niedobór tych składników odżywczych zwiększa toksyczność szerokiej gamy niebezpiecznych chemikaliów .
Jak wspomniano powyżej, ważną rolę w utrzymaniu struktury i funkcji żywej komórki pod wpływem aktywnych metabolitów tlenu i produktów utleniania wolnorodnikowego substancji obcych przypisuje się systemowi antyoksydacyjnemu organizmu. W jego skład wchodzą następujące główne składniki: dysmutaza ponadtlenkowa (SOD), zredukowany glutation, niektóre formy transferazy glutationowej, witaminy E, C, p-karoten, pierwiastek śladowy selen – jako kofaktor peroksydazy glutationowej, a także niespożywcze składniki żywności – szeroka gama fitozwiązków (bioflawonoidów).
Każdy z tych związków ma określone działanie w ogólnym rurociągu metabolicznym, który tworzy system obrony antyoksydacyjnej organizmu:
- SOD, w dwóch postaciach - cytoplazmatycznej Cu-Zn-SOD i mitochondrialnej-zależnej od Mn, katalizuje reakcję dysmutacji O 2 _ do nadtlenku wodoru i tlenu;
- ESH (biorąc pod uwagę powyższe funkcje) realizuje swoje działanie wielokierunkowo: utrzymuje grupy sulfhydrylowe białek w stanie zredukowanym, służy jako donor protonów dla peroksydazy glutationowej i transferazy glutationowej, działa jako niespecyficzny niespecyficzny -enzymatyczny wygaszacz wolnych rodników tlenowych, w końcu przekształcając się w utleniający glutation (TSSr). Jej redukcję katalizuje rozpuszczalna NADPH-zależna reduktaza glutationowa, której koenzymem jest witamina B2, co determinuje rolę tej ostatniej w jednym ze szlaków biotransformacji ksenobiotyków.
Witamina E (os-tokoferol). Najważniejszą rolę w systemie regulacji LPO odgrywa witamina E, która neutralizuje wolne rodniki kwasów tłuszczowych i zredukowane metabolity tlenu. Ochronna rola tokoferolu uwidacznia się pod wpływem szeregu zanieczyszczeń środowiskowych, które indukują peroksydację lipidów: ozonu, NO 2 , CC14 , Cd, Pb itp.
Wraz z działaniem antyoksydacyjnym, witamina E ma właściwości przeciwnowotworowe – hamuje N-nitrozację amin drugo- i trzeciorzędowych w przewodzie pokarmowym z powstawaniem rakotwórczych N-nitrozoamin, ma zdolność blokowania mutagenności ksenobiotyków, wpływa na aktywność system monooksygenazy.
Witamina C. Działanie antyoksydacyjne kwasu askorbinowego w warunkach ekspozycji na substancje toksyczne indukujące peroksydację lipidów objawia się wzrostem poziomu cytochromu P-450, aktywnością jego reduktazy oraz szybkością hydroksylacji substratów w mikrosomach wątroby.
Do najważniejszych właściwości witaminy C związanych z metabolizmem związków obcych należą również:
- zdolność do hamowania wiązania kowalencyjnego z makrocząsteczkami aktywnych związków pośrednich różnych ksenobiotyków - acetomioonofen, benzen, fenol itp.;
- blokuje (podobnie jak witamina E) nitrozację amin i powstawanie związków rakotwórczych pod wpływem azotynu.
Wiele obcych substancji, takich jak składniki dymu tytoniowego, utlenia kwas askorbinowy do dehydroaskorbinianu, zmniejszając w ten sposób jego zawartość w organizmie. Mechanizm ten jest podstawą do określenia dostępności witaminy C dla palaczy, grup zorganizowanych, w tym pracowników przemysłowych mających kontakt ze szkodliwymi substancjami obcymi.
W celu zapobiegania chemicznej kancerogenezie laureat Nagrody Nobla L. Pauling zalecił stosowanie megadawek przekraczających dzienne zapotrzebowanie 10 lub więcej razy. Wykonalność i skuteczność takich ilości pozostaje kontrowersyjna, ponieważ nasycenie tkanek organizmu ludzkiego w tych warunkach zapewnia dzienne spożycie 200 mg kwasu askorbinowego.
Niepokarmowe składniki żywności, które tworzą system antyoksydacyjny organizmu, obejmują błonnik pokarmowy i biologicznie czynne fitozwiązki.
Błonnik pokarmowy. Należą do nich celuloza, hemiceluloza, pektyny i lignina, które są pochodzenia roślinnego i nie mają na nie wpływu enzymy trawienne.
Błonnik pokarmowy może wpływać na biotransformację obcych substancji w następujących obszarach:
- wpływając na perystaltykę jelit, przyspieszają przechodzenie treści, a tym samym skracają czas kontaktu substancji toksycznych z błoną śluzową;
- zmienić skład mikroflory i aktywność enzymów drobnoustrojowych biorących udział w metabolizmie ksenobiotyków lub ich koniugatów;
- posiadają właściwości adsorpcyjne i kationowymienne, co umożliwia wiązanie środków chemicznych, opóźnianie ich wchłaniania i przyspieszanie wydalania z organizmu. Właściwości te wpływają również na krążenie wątrobowo-jelitowe oraz zapewniają metabolizm ksenobiotyków, które w różny sposób dostają się do organizmu.
Badania eksperymentalne i kliniczne wykazały, że włączenie do diety celulozy, karageniny, gumy guar, pektyny, otrębów pszennych prowadzi do zahamowania drobnoustrojów jelitowych (3-glukuronidazy i mucynazy). przekształcają obce substancje zapobiegając hydrolizie koniugatów tych substancji, usuwając je z krążenia wątrobowo-jelitowego i zwiększając wydalanie z organizmu wraz z produktami przemiany materii.
Istnieją dowody na zdolność pektyny o niskiej zawartości metoksylu do wiązania rtęci, kobaltu, ołowiu, niklu, kadmu, manganu i strontu. Jednak ta zdolność poszczególnych pektyn zależy od ich pochodzenia i wymaga badań oraz selektywnego stosowania. Tak więc np. pektyna cytrusowa nie wykazuje widocznego efektu adsorpcji, nieznacznie aktywuje (3-glukuronidaza mikroflory jelitowej, charakteryzuje się brakiem właściwości zapobiegawczych w indukowanej chemicznej kancerogenezie.
Fitozwiązki biologicznie czynne. Neutralizacja substancji toksycznych z udziałem fitozwiązków wiąże się z ich głównymi właściwościami:
- wpływać na procesy metaboliczne i neutralizować obce substancje;
- mają zdolność wiązania wolnych rodników i reaktywnych metabolitów ksenobiotyków;
- hamują enzymy, które aktywują obce substancje i aktywują enzymy detoksykacyjne.
Wiele naturalnych fitozwiązków ma specyficzne właściwości jako induktory lub inhibitory środków toksycznych. Związki organiczne zawarte w cukinii, kalafiorze i brukselce, brokuły są w stanie indukować metabolizm substancji obcych, co potwierdza przyspieszenie metabolizmu fenacetyny, przyspieszenie okresu półtrwania antypiryny w osoczu krwi badanych którzy otrzymywali warzywa kapustne wraz z dietą.
Szczególną uwagę zwraca się na właściwości tych związków, a także fitozwiązków herbaty i kawy - katechin i diterpenów (kafeol i kafestol) stymulujące aktywność układu monooksygenazy i S-transferazy glutationowej wątroby i błony śluzowej jelit. To ostatnie leży u podstaw ich działania przeciwutleniającego, gdy są wystawione na działanie czynników rakotwórczych i przeciwnowotworowych.
Właściwe wydaje się zastanowienie nad biologiczną rolą innych witamin w procesach biotransformacji obcych substancji, które nie są związane z układem antyoksydacyjnym.
Wiele witamin pełni funkcje koenzymów bezpośrednio w układach enzymatycznych związanych z wymianą ksenobiotyków, a także w enzymach biosyntezy składników układów biotransformacyjnych.
Tiamina (witamina Bt). Wiadomo, że niedobór tiaminy powoduje wzrost aktywności i zawartości składników układu monooksygenazy, co jest uważane za niekorzystny czynnik przyczyniający się do aktywacji metabolicznej substancji obcych. Dlatego zaopatrzenie diety w witaminy może odgrywać pewną rolę w mechanizmie detoksykacji ksenobiotyków, w tym trucizn przemysłowych.
Ryboflawina (witamina B 2). Funkcje ryboflawiny w procesach biotransformacji substancji obcych realizowane są głównie poprzez następujące procesy metaboliczne:
- udział w metabolizmie mikrosomalnych flawoprotein NADPH-cytochromu P-450 reduktazy, NADPH-cytochromu-b 5 - reduktazy;
- zapewnienie pracy oksydaz aldehydowych, a także reduktazy glutationowej poprzez koenzymatyczną rolę FAD z generowaniem TSH z utlenionego glutationu.
Doświadczenia na zwierzętach wykazały, że niedobór witamin prowadzi do zmniejszenia aktywności UDP-glukuronylotransferazy w mikrosomach wątrobowych, na podstawie zmniejszenia szybkości sprzęgania glukuronidu /7-nitrofenolu i o-aminofenolu. Istnieją dowody na wzrost zawartości cytochromu P-450 i szybkości hydroksylacji aminopiryny i aniliny w mikrosomach z niedoborem pokarmowym ryboflawiny u myszy.
Kobalaminy (witamina B 12) i kwas foliowy. Synergistyczny wpływ rozpatrywanych witamin na procesy biotransformacji ksenobiotyków tłumaczy się lipotropowym działaniem kompleksu tych składników odżywczych, którego najważniejszym elementem jest aktywacja B-transferazy glutationowej i indukcja organiczna układu monooksygenazy.
Badania kliniczne wykazały rozwój niedoboru witaminy B12 pod wpływem podtlenku azotu, co tłumaczy się utlenianiem CO2+ w pierścieniu CO e+ kobalaminy i jego inaktywacją. Ten ostatni powoduje niedobór kwasu foliowego, który polega na braku regeneracji jego aktywnych metabolicznie form w tych warunkach.
Koenzymatyczne formy kwasu tetrahydrofoliowego wraz z witaminą B12 i Z-metioniną biorą udział w utlenianiu formaldehydu, więc niedobór tych witamin może prowadzić do wzrostu toksyczności formaldehydu, innych związków jednowęglowych, w tym metanolu.
Generalnie można stwierdzić, że czynnik żywieniowy może odgrywać ważną rolę w procesach biotransformacji substancji obcych i zapobieganiu ich niekorzystnemu wpływowi na organizm. W tym kierunku zgromadzono wiele materiału teoretycznego i faktograficznego, jednak wiele pytań pozostaje otwartych i wymaga dalszych badań eksperymentalnych i potwierdzenia klinicznego.
Należy podkreślić potrzebę praktycznych sposobów realizacji prewencyjnej roli czynnika żywieniowego w procesach metabolizmu substancji obcych. Obejmuje to opracowanie diet opartych na dowodach dla wybranych populacji, w których istnieje ryzyko ekspozycji na różne ksenobiotyki spożywcze i ich kompleksy w postaci suplementów diety, żywności specjalistycznej i diet.
2.4.7. Sposoby usuwania obcych substancji z organizmu
Sposoby i metody naturalnego usuwania związków obcych z organizmu są różne. Zgodnie z ich praktycznym znaczeniem są one ułożone w następujący sposób: nerki - jelita - płuca - skóra.
Wydalanie substancji toksycznych przez nerki odbywa się za pośrednictwem dwóch głównych mechanizmów - biernej dyfuzji i aktywnego transportu.
W wyniku filtracji biernej w kłębuszkach nerkowych powstaje ultrafiltrat, który zawiera wiele substancji toksycznych, w tym nieelektrolity, w takim samym stężeniu jak w osoczu. Cały nefron można postrzegać jako długą, półprzepuszczalną rurkę, przez której ścianki zachodzi wymiana między przepływającą krwią a powstającym moczem. Równolegle z przepływem konwekcyjnym wzdłuż nefronu, substancje toksyczne zgodnie z prawem Ficka dyfundują przez ścianę nefronu z powrotem do krwi (ponieważ ich stężenie wewnątrz nefronu jest 3–4 razy wyższe niż w osoczu) wzdłuż gradientu stężenia. Ilość substancji, która opuszcza organizm wraz z moczem, zależy od intensywności reabsorpcji zwrotnej. Jeżeli przepuszczalność ściany nefronowej dla danej substancji jest wysoka, to stężenia w moczu i we krwi wyrównują się na wyjściu. Oznacza to, że szybkość wydalania będzie wprost proporcjonalna do szybkości oddawania moczu, a ilość wydalanej substancji będzie równa iloczynowi stężenia wolnej postaci trucizny w osoczu i szybkości diurezy.
ja= kV m.
Jest to minimalna wartość wydalanej substancji.
Jeżeli ścianka kanalika nerkowego jest całkowicie nieprzepuszczalna dla substancji toksycznej, wówczas ilość wydalanej substancji jest maksymalna, nie zależy od szybkości diurezy i jest równa iloczynowi objętości filtracji i stężenia wolnej postaci substancja toksyczna w osoczu:
ja=kVf.
Rzeczywista moc wyjściowa jest bliższa wartościom minimalnym niż maksymalnym. Przepuszczalność ściany kanalika nerkowego dla rozpuszczalnych w wodzie elektrolitów zależy od mechanizmów „dyfuzji niejonowej”, tj. jest proporcjonalna, po pierwsze, do stężenia postaci niezdysocjowanej; po drugie, stopień rozpuszczalności substancji w lipidach. Te dwie okoliczności pozwalają nie tylko przewidywać efektywność wydalania nerkowego, ale także kontrolować, choć w ograniczonym zakresie, proces reabsorpcji. W kanalikach nerkowych nieelektrolity, które są dobrze rozpuszczalne w tłuszczach, mogą przechodzić przez bierną dyfuzję w dwóch kierunkach: z kanalików do krwi iz krwi do kanalików. Czynnikiem decydującym o wydalaniu nerkowym jest wskaźnik stężenia (K):
K = C w moczu / C w osoczu,
gdzie C jest stężeniem substancji toksycznej. Wartość K<1 свидетельствует о преимущественной диффузии веществ из плазмы в мочу, при значении К>1 jest odwrotnie.
Kierunek biernej dyfuzji kanalikowej zjonizowanych elektrolitów organicznych zależy od pH moczu: jeśli mocz kanalikowy jest bardziej zasadowy niż osocze, do moczu łatwo przenikają słabe kwasy organiczne; jeśli odczyn moczu jest bardziej kwaśny, przechodzą do niego słabe zasady organiczne.
Ponadto aktywny transport silnych kwasów organicznych i zasad pochodzenia endogennego (np. kwasu moczowego, choliny, histaminy itp.), a także związków obcych o podobnej strukturze z udziałem tych samych nośników (np. obcych związki zawierające grupę aminową). Koniugaty z kwasami glukuronowym, siarkowym i innymi, powstające podczas metabolizmu wielu substancji toksycznych, również gromadzą się w moczu w wyniku aktywnego transportu kanalikowego.
Metale są wydalane głównie przez nerki nie tylko w stanie wolnym, jeśli krążą w postaci jonów, ale także w stanie związanym, w postaci kompleksów organicznych, które ulegają ultrafiltracji kłębuszkowej, a następnie przechodzą przez kanaliki w transport.
Uwalnianie doustnie toksycznych substancji zaczyna się już w jamie ustnej, gdzie w ślinie znajduje się wiele elektrolitów, metali ciężkich itp. Jednak połykanie śliny zwykle przyczynia się do powrotu tych substancji do żołądka.
Wiele trucizn organicznych i ich metabolitów powstających w wątrobie przedostaje się do jelit wraz z żółcią, niektóre z nich są wydalane z organizmu z kałem, a niektóre są ponownie wchłaniane do krwi i wydalane z moczem. Możliwa jest jeszcze bardziej skomplikowana ścieżka, którą można znaleźć np. w morfinie, gdy obca substancja dostanie się do krwi z jelit i ponownie wróci do wątroby (krążenie wewnątrzwątrobowe trucizny).
Większość metali zatrzymywanych w wątrobie może wiązać się z kwasami żółciowymi (manganem) i być wydalana z żółcią przez jelita. W tym przypadku ważną rolę odgrywa forma, w jakiej ten metal jest osadzany w tkankach. Na przykład metale w stanie koloidalnym pozostają w wątrobie przez długi czas i są wydalane głównie z kałem.
W ten sposób usuwane są przez jelita z kałem: 1) substancje, które nie są wchłaniane do krwi po podaniu doustnym; 2) wyizolowany z żółcią z wątroby; 3) wszedł do jelita przez błony jego ściany. W tym ostatnim przypadku głównym środkiem transportu trucizn jest ich pasywna dyfuzja wzdłuż gradientu stężeń.
Większość lotnych nieelektrolitów jest wydalana z organizmu głównie w postaci niezmienionej z wydychanym powietrzem. Początkowa szybkość uwalniania gazów i par przez płuca zależy od ich właściwości fizykochemicznych: im niższy współczynnik rozpuszczalności w wodzie, tym szybsze ich uwalnianie, zwłaszcza części znajdującej się we krwi krążącej. Uwalnianie ich frakcji zdeponowanej w tkance tłuszczowej jest opóźnione i następuje znacznie wolniej, zwłaszcza że ilość ta może być bardzo znacząca, gdyż tkanka tłuszczowa może stanowić ponad 20% całkowitej masy człowieka. Na przykład około 50% wdychanego chloroformu jest wydalane w ciągu pierwszych 8-12 godzin, a reszta znajduje się w drugiej fazie wydalania, która trwa kilka dni.
Wiele nieelektrolitów, ulegających powolnej biotransformacji w organizmie, jest wydalanych w postaci głównych produktów rozpadu: wody i dwutlenku węgla, który uwalniany jest wraz z wydychanym powietrzem. Ten ostatni powstaje podczas metabolizmu wielu związków organicznych, m.in. benzenu, styrenu, czterochlorku węgla, alkoholu metylowego, glikolu etylenowego, acetonu itp.
Przez skórę, w szczególności wraz z potem, z organizmu opuszcza wiele substancji - nieelektrolity, a mianowicie: alkohol etylowy, aceton, fenole, węglowodory chlorowane itp. Jednak z nielicznymi wyjątkami (na przykład stężenie dwusiarczku węgla w pocie jest kilkakrotnie wyższa niż w moczu), całkowita ilość usuwanej w ten sposób substancji toksycznej jest niewielka i nie odgrywa znaczącej roli.
Podczas karmienia piersią istnieje ryzyko dostania się do organizmu dziecka z mlekiem niektórych toksycznych substancji rozpuszczalnych w tłuszczach, zwłaszcza pestycydów, rozpuszczalników organicznych i ich metabolitów.
| " |
Jak wiadomo, prawie wszystkie obce substancje, które dostają się do organizmu, w tym leki, są w nim metabolizowane, a następnie wydalane. Wiadomo, że poszczególne osoby różnią się między sobą szybkością metabolizowania leków i ich usuwania z organizmu: w zależności od charakteru substancji chemicznej różnica ta może wynosić od 4 do 40 razy. Przy powolnym metabolizmie i wydalaniu pewien lek może gromadzić się w organizmie i odwrotnie, niektóre osoby mogą szybko usunąć obcą substancję z organizmu.
Usunięcie obcych substancji ułatwiają enzymy mebolizujące. Jednak obecność tych ostatnich w organizmie zależy przede wszystkim od czynników dziedzicznych, chociaż na ich aktywność może wpływać wiek, płeć, pożywienie, choroba itp.
Zgodnie z rozsądnym założeniem osoba, której układ enzymatyczny szybko iw większym stopniu przekształca substancje rakotwórcze w ich ostateczne formy, jest bardziej podatna na raka niż osoba, która wolniej metabolizuje substancje rakotwórcze. I w tym przypadku stwierdzono bardzo duże różnice między poszczególnymi osobnikami. Na przykład aktywność enzymu hydratazy epoksydowej metabolizujące rakotwórcze WWA, która znajduje się w mikrosomach wątroby u ponad siedemdziesięciu osób, u osoby o najwyższym stopniu metabolizmu może być 17 razy wyższa niż u osoby z najniższy stopień metabolizmu. Inne enzymy związane z metabolizmem substancji rakotwórczych również wykazują duże różnice międzyosobnicze.
Jednocześnie należy pamiętać, że w swoim działaniu enzymy te znacznie różnią się od siebie w różnych tkankach tego samego osobnika (płuca, wątroba czy krwinki). Ale ich aktywność może również zmieniać się w tej samej tkance jednego osobnika (z powodu starzenia, pod wpływem choroby, w wyniku działania leków, pod wpływem indukcji pokarmowej lub enzymatycznej). Nie warto też podkreślać, że aktywność enzymów związanych z metabolizmem kancerogenów w tkankach różnych zwierząt jest różna; jeszcze większa jest różnica między tkankami zwierząt i ludzi.
Jednak badacze wciąż próbowali w przybliżeniu określić zagrożenie rakotwórcze dla osobników na podstawie działania enzymów przekształcających szkodliwe substancje w organizmie w ich ostateczne formy (tzw. aktywacja metaboliczna). Zakłada się, choć założenie to nie jest do końca uzasadnione, że aktywność enzymów toksycznych i rakotwórczych w limfocytach krwi odzwierciedla stan enzymów również w innych tkankach.
Przy określaniu działania hydroksylazy benzo[a]pirenowej stwierdzono, że homogenaty limfocytów palaczy zawierają go o 52% więcej niż podobne homogenaty osób niepalących. Wyższą aktywność tego enzymu, który powoduje aktywację metaboliczną WWA, stwierdzono również w mikrosomach limfocytów palaczy i osób przyjmujących lek (do 93%). Jednocześnie jednak stwierdzono, że aktywność enzymu S-transferazy glutationowej, który neutralizuje WWA w organizmie, pozostała w przybliżeniu taka sama w homogenacie limfocytów wszystkich grup (palaczy, niepalących i osób przyjmujących leki). Można z tego wyciągnąć dwa wnioski:
- Palenie wpływa nie tylko na płuca. Może również powodować zmiany w innych tkankach, takich jak limfocyty krwi. Oznacza to, że gotowość jednej tkanki do metabolizowania kancerogenów można było ocenić jedynie na podstawie określenia aktywności odpowiednich enzymów w innych tkankach, np. limfocytach.
- Podczas gdy palenie zwiększa aktywność „toksycznego” enzymu AGG, aktywność „neutralizującego” enzymu β-transferazy glutationowej pozostaje niezmieniona. Może to oznaczać, że u palaczy większość obecnych czynników rakotwórczych ulega aktywacji metabolicznej, podczas gdy aktywność neutralizująca nie ulega zmianie. To może, najogólniej rzecz biorąc, wyjaśniać fakt, że palacze częściej chorują na raka niż osoby niepalące, nie tylko w wyniku zwiększonego spożycia substancji rakotwórczych, ale także ze względu na zwiększoną aktywność enzymów, które przekształcają substancje rakotwórcze w ich ostateczny formularze.
Enzymy i ich indukcja
Można zatem rozsądnie założyć, że osoby, które mają wysoką aktywność enzymów, które przekształcają chemiczne substancje rakotwórcze w ich ostateczne pochodne, wykazują większą podatność na raka niż inni. Dlatego identyfikacja osobników o zwiększonej aktywności takich toksycznych enzymów pozwoliłaby na wyselekcjonowanie osób o wysokim ryzyku zachorowania na raka. Prowadzenie odpowiednich działań profilaktycznych wobec takich osób – wyeliminowanie ich kontaktu z chemicznymi substancjami rakotwórczymi, przyjmowanie leków przeciwnowotworowych – pozwoliłoby zmniejszyć zachorowalność.
Aktywacja tych enzymów (np. AGG, benzo[a]pirenohydroksylaza) może być konsekwencją dziedzicznych właściwości danej osoby lub indukcją, czyli wzrostem aktywności tych enzymów przez niektóre substancje chemiczne. DV Nebart sugeruje, że mysz posiada locus genu Ag, który jest odpowiedzialny za dostarczenie takiego systemu enzymów. Organizm zwierząt z tą cechą genetyczną (locus Ag) reaguje na rakotwórcze WWA przyspieszonym metabolizmem, a co za tym idzie, zwiększoną zachorowalnością na nowotwory. Odwrotnie, u zwierząt, które nie mają tej dziedzicznej cechy, metabolizm jest bardzo powolny, a częstość występowania jest niska. Można przypuszczać, że podobne cechy genetyczne występują u innych gatunków zwierząt lub ludzi.
Innym czynnikiem, który może zwiększać ryzyko tej choroby poprzez zwiększenie aktywności enzymów toksycznych, są indukujące chemikalia. Należą do nich np. enzymy polichlorowane, które same w sobie nie są rakotwórcze, ale zwiększając aktywność enzymów toksycznych, indukując je, mogą zwiększać ryzyko kancerogenezy u osób narażonych na ich działanie.
Tak więc identyfikacja tych osób, które charakteryzują się przypuszczalnie wyższą podatnością na raka w wyniku kontaktu z chemicznymi substancjami rakotwórczymi, można przeprowadzić poprzez określenie aktywności pewnego toksycznego enzymu (na przykład benzo[a]-pirenohydroksylazy) w limfocyty ich krwi. Taka kontrola jest technicznie bardzo trudna do wykonania, a ponadto według danych wielu badaczy jest bardzo zawodna. Jak już wspomniano, bardzo trudno jest ocenić aktywność kilku enzymów w innych tkankach na podstawie aktywności jednego enzymu w limfocytach, zwłaszcza jeśli łatwo ją zmienić pod wpływem innych chemikaliów, wieku, żywności, chorób i innych czynników . Dlatego ostrożność w określaniu ryzyka zachorowania na raka u osób na podstawie aktywności enzymów w ich komórkach jest całkowicie uzasadniona.
Termin „odporność” (z łac. immunitas – pozbycie się czegoś) oznacza odporność organizmu na czynniki zakaźne i niezakaźne. Organizmy zwierzęce i ludzkie bardzo wyraźnie rozróżniają „własne” i „obce”, co zapewnia ochronę nie tylko przed wprowadzeniem drobnoustrojów chorobotwórczych, ale także przed białkami obcymi, polisacharydami, lipopolisacharydami i innymi substancjami.
Czynniki ochronne organizmu przed czynnikami zakaźnymi i innymi obcymi substancjami dzielą się na:
- niespecyficzna odporność- mechaniczne, fizykochemiczne, komórkowe, humoralne, fizjologiczne reakcje ochronne mające na celu utrzymanie stałości środowiska wewnętrznego i przywrócenie zaburzonych funkcji makroorganizmu.
- odporność wrodzona- odporność organizmu na niektóre czynniki chorobotwórcze, która jest dziedziczna i nieodłączna dla danego gatunku.
- nabyta odporność- swoista ochrona przed genetycznie obcymi substancjami (antygenami), realizowana przez układ odpornościowy organizmu w postaci wytwarzania przeciwciał.
Niespecyficzna odporność organizmu wynika z takich czynników ochronnych, które nie wymagają specjalnej restrukturyzacji, ale neutralizują ciała obce i substancje głównie z powodu wpływów mechanicznych lub fizykochemicznych. Obejmują one:
Skóra - będąc fizyczną barierą na drodze drobnoustrojów, jednocześnie działa bakteriobójczo na patogeny przewodu pokarmowego i inne choroby. Działanie bakteriobójcze skóry zależy od jej czystości. Na zanieczyszczonej skórze zarazki utrzymują się dłużej niż na czystej skórze.
Błony śluzowe oczu, nosa, ust, żołądka i innych narządów, podobnie jak bariery skórne, w wyniku swojej nieprzepuszczalności dla różnych drobnoustrojów i bakteriobójczego działania sekretów pełnią funkcje przeciwdrobnoustrojowe. W płynie łzowym, plwocinie, ślinie jest specyficznym lizozymem białkowym, który powoduje „lizę” (rozpuszczenie) wielu drobnoustrojów.
Sok żołądkowy (zawiera kwas solny) ma bardzo wyraźne właściwości bakteriobójcze wobec wielu patogenów, zwłaszcza infekcji jelitowych.
Węzły chłonne - drobnoustroje chorobotwórcze pozostają w nich i neutralizują się. W węzłach chłonnych rozwija się stan zapalny, który ma szkodliwy wpływ na patogeny chorób zakaźnych.
Reakcja fagocytarna (fagocytoza) - odkryta przez I.I. Miecznikow. Udowodnił, że niektóre komórki krwi (leukocyty) są w stanie wychwytywać i trawić drobnoustroje, uwalniając od nich organizm. Takie komórki nazywane są fagocytami.
Przeciwciała to specjalne specyficzne substancje o charakterze mikrobiologicznym, które mogą inaktywować drobnoustroje i ich toksyny. Te substancje ochronne znajdują się w różnych tkankach i narządach (śledziona, węzły chłonne, szpik kostny). Powstają, gdy do organizmu wprowadzane są patogenne drobnoustroje, obce substancje białkowe, surowica krwi innych zwierząt itp. Wszystkie substancje zdolne do indukowania tworzenia przeciwciał są antygenami.
Odporność nabyta może być naturalna, wynikająca z choroby zakaźnej, oraz sztuczna, która jest uzyskiwana w wyniku wprowadzenia do organizmu określonych produktów biologicznych - szczepionek i surowic.
Szczepionki to zabite lub osłabione czynniki zakaźne lub ich toksyny. Nabyta odporność jest aktywna, tj. wynikające z aktywnej walki organizmu z czynnikiem sprawczym choroby.
Krew składa się z uformowanych elementów - erytrocytów, leukocytów, płytek krwi i płynu osocza.
Czerwone krwinki większość ssaków ma komórki niejądrowe, które żyją 30-120 dni.
W połączeniu z tlenem hemoglobina erytrocytów tworzy oksyhemoglobinę, która przenosi tlen do tkanek i dwutlenek węgla z tkanek do płuc. W 1 mm 3 krople u bydła 5-7, u owiec - 7-9, u świni - 5-8, u konia 8-10 milionów erytrocytów.
Leukocyty zdolne do niezależnego ruchu, przechodzą przez ściany naczyń włosowatych. Dzielą się na dwie grupy: ziarniste - granulocyty i nieziarniste - agranulocyty. Ziarniste leukocyty dzielą się na: eozynofile, bazofile i neutrofile. Eozynofile neutralizują obce białka. Bazofile transportują substancje biologicznie czynne i uczestniczą w krzepnięciu krwi. Neutrofile przeprowadzają fagocytozę - wchłanianie drobnoustrojów i martwych komórek.
agranulocyty składa się z limfocytów i monocytów. Pod względem wielkości limfocyty dzielą się na duże, średnie i małe, a według funkcji na limfocyty B i limfocyty T. Limfocyty B lub immunocyty tworzą białka ochronne - przeciwciała, które neutralizują trucizny drobnoustrojów i wirusów. Limfocyty T lub limfocyty zależne od grasicy wykrywają obce substancje w organizmie i regulują za pomocą limfocytów B sto funkcji ochronnych. Monocyty są zdolne do fagocytozy, pochłaniania martwych komórek, drobnoustrojów i obcych cząstek.
płytki krwi uczestniczą w krzepnięciu krwi, wydzielają serotoninę, która obkurcza naczynia krwionośne.
Krew wraz z limfą i płynem tkankowym tworzy wewnętrzne środowisko organizmu. W normalnych warunkach życia konieczne jest utrzymanie stałości środowiska wewnętrznego. W organizmie na stosunkowo stałym poziomie utrzymuje się ilość krwi i płynu tkankowego, ciśnienie osmotyczne, reakcja krwi i płynu tkankowego, temperatura ciała itp. Nazywa się stałością składu i właściwości fizycznych środowiska wewnętrznego homeostaza. Utrzymuje się dzięki ciągłej pracy narządów i tkanek organizmu.
Osocze zawiera białka, glukozę, lipidy, kwas mlekowy i pirogronowy, niebiałkowe substancje azotowe, sole mineralne, enzymy, hormony, witaminy, barwniki, tlen, dwutlenek węgla, azot. Przede wszystkim w białkach osocza (6-8%) albuminach i globulinach. Globulina-fibronogen bierze udział w krzepnięciu krwi. Białka, tworząc ciśnienie onkotyczne, utrzymują prawidłową objętość krwi i stałą ilość wody w tkankach. Z gamma globulin powstają przeciwciała, które tworzą odporność organizmu i chronią go przed bakteriami i wirusami.
Krew pełni następujące funkcje:
- odżywczy- przenosi składniki odżywcze (produkty rozpadu białek, węglowodany, lipidy, a także witaminy, hormony, sole mineralne i wodę) z przewodu pokarmowego do komórek organizmu;
- wydalniczy- usuwanie produktów przemiany materii z komórek organizmu. Przechodzą z komórek do płynu tkankowego, a następnie do limfy i krwi. Są przenoszone przez krew do narządów wydalniczych – nerek i skóry – i są usuwane z organizmu;
- oddechowy- przenosi tlen z płuc do tkanek, a powstały w nich dwutlenek węgla do płuc. Przechodząc przez naczynia włosowate płuc, krew wydziela dwutlenek węgla i pochłania tlen;
- regulacyjne- prowadzi komunikację humoralną między narządami. Gruczoły dokrewne wydzielają hormony do krwi. Substancje te są przenoszone przez krew do organizmu, działając na narządy, zmieniając ich działanie;
- ochronny. Leukocyty krwi mają zdolność wchłaniania drobnoustrojów i innych obcych substancji dostających się do organizmu, wytwarzają przeciwciała, które powstają, gdy drobnoustroje, ich trucizny, obce białka i inne substancje przenikają do krwi lub limfy. Obecność przeciwciał w organizmie zapewnia jego odporność;
- termoregulacyjny. Krew wykonuje termoregulację dzięki ciągłemu krążeniu i dużej pojemności cieplnej. W narządzie pracującym w wyniku metabolizmu uwalniana jest energia cieplna. Ciepło jest pochłaniane przez krew i rozprowadzane po całym ciele, w wyniku czego krew przyczynia się do rozprowadzania ciepła po całym ciele i utrzymywania określonej temperatury ciała.
U zwierząt w spoczynku około połowa całej krwi krąży w naczyniach krwionośnych, a druga połowa jest zatrzymywana w śledzionie, wątrobie, skórze - w magazynie krwi. Jeśli to konieczne, dopływ krwi do organizmu dostaje się do krwiobiegu. Ilość posypki u zwierząt wynosi średnio 8% masy ciała. Utrata 1/3-1/2 krwi może doprowadzić do śmierci zwierzęcia.
Jeśli znajdziesz błąd, zaznacz fragment tekstu i kliknij Ctrl+Enter.
W kontakcie z
Koledzy z klasy
Dodatkowe materiały na ten temat