Основные пути поступления и выведение гидрофильных и гидрофобных ксенобиотиков живыми организмами.

⇐ ПредыдущаяСтр 11 из 27Следующая ⇒

Основные пути поступления ксенобиотиков (промышленные яды, пестициды и др.) в организм животных и человека – это органы дыхания, кожа, пищеварительный тракт.

Поступление через органы дыхания. Ингаляционным путем в организм проникают аэрозоли и газообразные вещества. Например, при проведении дезинфекции, дезинсекции, отравлении угарным газом.

Поступление через кожу.Морфология, биохимия кожи препятствуют резорбции большинства ксенобиотиков. Для водорастворимых веществ кожа представляет непреодолимый барьер. Через кожу проникают преимущественно липофильные вещества, находящиеся в жидком или газообразном состоянии при непосредственном контакте (например, для зомана, фосфорилтиохолинов, иприта, люизита, тетраэтилсвинца и т. д.). Возможны два способа прохождения ксенобиотика через кожу: трансэпидермальный (через клетки эпидермиса) и трансфолликулярный (через волосяные фолликулы).

Помимо способности растворяться в липидах, на скорость поступления веществ через кожу влияет:

- агрегатное состояние,

- дисперсность (размер частиц аэрозолей),

- площадь и область кожных покровов, на которую нанесен ксенобиотик,

- интенсивность кровотока в кожных покровах.

Механические повреждения, мацерация кожи, раздражение, сопровождающиеся усилением кровотока, усиливают процесс резорбции веществ. Некоторые органические растворители, разрушающие липидный слой кожи, могут также усиливать кожную резорбцию.

Поступление через желудочно-кишечный тракт (ЖКТ). Следующий по значимости путь поступления чужеродных веществ – всасывание из пищеварительного тракта непосредственно токсикантов или зараженных продуктов, воды. Участок всасывания (слизистая оболочка желудка, тонкой или толстой кишки) определяется физико-химическими свойствами ксенобиотика, его способностью к ионизации, взаимодействию с мембранами эпителиацитов.

Проникновение ксенобиотиков через слизистую оболочку пищеварительного тракта наблюдается при аварийных ситуациях в результате заглатывания распыленных в воздухе токсических аэрозолей, при применении отравляющих веществ, при поступлении отравленных пищи и воды и т. д.

Энтеральное поступление предполагает хотя бы минимальную растворимость ксенобиотика в содержимом ЖКТ. Слизистая желудочно-кишечного тракта в силу особенностей строения приспособлена для быстрой резорбции веществ. Поскольку сосудистая сеть желудочно-кишечного тракта развита хорошо, резорбция здесь не лимитирована фактором кровоснабжения. Закономерности резорбции аналогичны во всех отделах желудочно-кишечного тракта. Таким образом, проникая через биологические мембраны в сосудистое русло, ксенобиотик далее попадает в ткани к клеточным мишеням. В случае липофильных ксенобиотиков, не являющихся аналогами метаболитов, в качестве мишени выступает сама внутриклеточная среда, т. е. плазматические и внутриклеточные мембраны, элементы хроматинового аппарата, с которыми взаимодействует ксенобиотик. Для промышленных ядов наиболее распространенный путь поступления в организм – всасывание из легких.

Экскреция (выведение) ксенобиотиков и их метаболитов через различные выделительные системы – заключительный этап в процессе поступления и трансформации. Экскреция осуществляется через легкие, почки, печень, кожу, кишечник, слюнные, потовые, слезные, сальные железы, а также молочные железы при лактации.

Экскреция ксенобиотиков легкими. Через легкие удаляются в основном летучие и газообразные вещества, например ингаляционные наркотики и их метаболиты, промышленные газы, а также продукты печеночной биотрансформации многих токсических веществ, в том числе хлорированных углеводородов, этанола и т. д.

Отметим, что продукты метаболических превращений ксенобиотиков могут выделяться без дальнейших изменений либо экскретироваться в виде конъюгатов.

Почечная экскреция ксенобиотиков – основной путь удаления из организма ксенобиотиков и продуктов их биотрансформации. В основе почечной экскреции лежат следующие биологические процессы: клубочковая фильтрация, канальцевая секреция, канальцевая реабсорбция.

В клубочках почечного тельца фильтрации подвергаются вода, глюкоза, аминокислоты, белки с молекулярной массой менее 60 кД и ксенобиотики-неэлектролиты. Канальцевая секреция – активный процесс, осуществляемый с помощью ферментных систем мембранного транспорта преимущественно в проксимальных участках канальцев нефрона. Этим путем в мочу попадают химические вещества, являющиеся органическими кислотами или органическими основаниями.

Канальцевая реабсорбция – процесс обратного всасывания метаболитов и ксенобиотиков в канальцах нефрона. Кроме реабсорбции путем активного транспорта, в проксимальных и дистальных канальцах нефрона неионизированные формы веществ подвергаются реабсорбции и экскреции путем пассивной диффузии.

Экскреция ксенобиотиков печенью. Выделение метаболитов или конъюгатов из гепатоцитов происходит главным образом через систему желчных ходов или после обратного всасывания в синусоиды – через почки. Считается, что поверхность гепатоцитов, обращенная к желчным капиллярам, высокопроницаема для макромолекул большинства органических веществ, вследствие чего многие вещества содержатся в желчи в концентрациях, близких таковым в крови. Однако для многих полярных ксенобиотиков (метаболитов, конъюгатов) выделение в желчь из гепатоцитов осуществляется путем активного транспорта против градиента электрохимического потенциала. Интенсивность желчной экскреции зависит также от соотношений между константами связывания ксенобиотиков с белками гепатоцитов и плазмой крови.

Скорость выведения определяет распределение ксенобиотика. Например, распределение метилртути в организме происходит значительно быстрее, чем ее выведение. Это приводит к длительному удерживанию в мозге и соответственно длительному нарушению деятельности ЦНС.

У растений нет специализированных путей поступления и выведения ксенобиотиков. Поступление чужеродных веществ в растения происходит главным образом через корни и листья. Особенности строения корня определяют пути и механизмы поступления ксенобиотиков в растения.

Поступление в корни органических ксенобиотиков из водных растворов, как правило, происходит в две фазы: первая фаза – это быстро протекающая диффузия в апопласт; вторая – медленное продолжительное поступление, при котором количество накапливаемого ксенобиотика прямо пропорционально времени экспозиции. Однако накопление в тканях органических ксенобиотиков регулируется их метаболическим превращением, поэтому процессы поступления ксенобиотиков имеют более сложный вид, чем это следует из вышесказанного.

В корневую систему растений поступает весьма широкий спектр гидрофильных и липофильных органических молекул ксенобиотиков (алифатические, ароматические и гидроароматические углеводороды, спирты, фенолы, амины, гетероциклические соединения и др.); причем отмечается поступление даже таких чужеродных соединений, которые обладают исключительно низкой растворимостью в воде, например полициклических углеводородов.

Весьма значительная часть ксенобиотиков поступает в растение через листья. Экзогенные соединения, содержащиеся в атмосфере или атмосферных осадках, в первую очередь контактируют с листвой растений. Более того, обработка растений различными пестицидами, регуляторами роста и т. д. зачастую производится путем опрыскивания или опыливания, т. е. в первую очередь происходит их контакт с листьями.

Ксенобиотик проникает в ткань листа через устьица или кутикулу. Через кутикулу соединения диффундируют медленнее, чем через устьица. Однако из водных растворов поступление ксенобиотиков через устьица, по мнению ряда исследователей, неэффективно, поскольку высокое поверхностное натяжение воды приводит к образованию у входа в устьичную щель выпуклого мениска, что препятствует поступлению экзогенного соединения.

Если в вопросе о проницаемости устьиц для водных растворов ксенобиотиков имеются разногласия, то поступление их через кутикулу сомнений не вызывает. Хотя кутикула проницаема и для гидрофильных молекул, но, являясь гидрофобной, она лучше пропускает липофильные ксенобиотики.

В последующем распределении ксенобиотиков в тканях и органах растений большую роль играют сосуды ксилемы и флоэмы. Ксенобиотики, переносимые по сосудам ксилемы (например, ряд гербицидов), поступая в корни растений, быстро создают фитотоксические концентрации в наземных органах растений. В то же время очень редко отмечается аккумуляция флоэмнобильных ксенобиотиков в корнях при поступлении их через листья. Такая ситуация обусловлена главным образом экскрецией чужеродных веществ в ризосферу.

Выделение ксенобиотиков через листья – довольно редкое явление, что, возможно, объясняется низкой экскретируемой их концентрацией в филлосфере; последнее затрудняет их достоверное количественное определение. В качестве примера можно назвать выделения фенола листьями растений Scirpus lacustris.

⇐ Предыдущая 6 7 8 9 101112 13 14 15 Следующая ⇒