Юрин - Основы ксенобиологии - 2001 (947302), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Начало этого пути — первый контакт химического соединения с биологическим объектом может быть случайным (например, через загрязнение среды) или принудительным (например, введение лекарств), после чего чужеродное соединение и биологический объект взаимодействуют по соответствующим закономерностям. Биологической активностью ксенобиотика называют его способность изменять функциональные возможности либо компонентов организма (1п н1то нли а что), либо живого организма в целом, либо сообщества организмов. Такое определение биологической активности означает, что практически любое химическое соединение или композиция соединений обладает тем или иным видом биологической активности.
Это обстоятельство, отметим еще раз„обусловлено огромным разнообразием физико-химических компонентов живой материи, способных вступать во взаимодействие с самыми различными по своим свойствам и структуре веществами. Было обнаружено, что даже весьма инертные в химическом отношении вещества могут обладать заметным влиянием. Так, например, вещества, не связывающиеся ни с одним поверхностно расположенным структурным элементом, не проникающие в клетки и не взаимодействующие с микромолекулярными компонентами внеклеточных жидкостей„могут вызывать заметные биологические эффекты за счет изменения осмотического давления. Уже в конце Х1Х в. было доказано, что высокоинертные в обычных физико-химических условиях благородные газы обладают сильным наркотическим эффектом. Даже нерастворимые инертные вещества при попадании в организм в виде мелких частичек могут оказывать заметное биологическое действие (так, например, минерал класса силикатов асбест обладает канцерогенным эффектом).
Целый ряд порошкообразных веществ, характеризующихся сорбционными свойствами, таких, как кремнезем, доломит, каолин, карборунд, кажущиеся на первый взгляд лишенными биологической активности, оказались эффективными инсектицидами. Их влияние обусловлено тем, что они вызывают состояние, подобное стрессу, в результате чего в организме выделяются вещества, оказывающие на него парализуюшее действие. Ксенобиотики, попавшие в клетку, могут проявить биологическую активность под влиянием дополнительных физических или химических факторов среды (например, многие красители способны к фотодинамическому эффекту при световом облучении). Таким образом, вероятность найти биологически активное соединение среди ксенобиотиков близка к единице: однако нахождение чужеродного соединения с заданным видом биологической активности и представляющим пракгический интерес для человека — событие довольно редкое.
Достаточно общее определение биологической активности ксенобиотиков, большое число потенциальных мишеней приложения чужеродных соединений приводят к огромному разнообразию видов биологической активности, которое определяется факторами: 26 — множеством биологических объектов, их состояний и протекающих в них реакций. Поскольку любой живой организм индивидуален, можно говорить об индивнд~альной реакции на данный ксенобиотнк; — способом попадания в организм (доза, физическая форма вещества, временной режим введения, место введения и т.
д.); — наличием или отсутствием дополнительных воздействий, которые предшествуют, сопугствуют илн следуют за введением химического соединения. Такими воздействиями могут быть другие вещества или их комбинации, другие искусственные или естественные факторы ~физически-электромагнитные, гравитационные поля, температура, давление и т, д.; биологические, обусловленные влиянием, например, других организмов). Одновременное действие нескольких ксенобиотиков может изменить биологические эффекты каждого из ннх; — способом, временем наблюдения, принципом подбора биообъекта, анализом информации и т. д.
Огромное разнообразие видов биологической активности ксенобиотиков приводит к необходимости провести классификацию и отбор типов этой активности применительно к нашим знаниям и целям использования веществ. Цели определения биологической активности ксенобиотнков весьма широки — от поиска лекарств н химических генно-инженерных приемов до осуществления целенаправленного поиска химических средств управления биогеоценозами и окружающей среды в целом. При этом необходимо постоянно помнить и о всевозможных негативных проявлениях действия ксенобиотиков.
В этой связи цели определения биологической активности в общем виде сводятся к следующим: — выявление соединений, обладающих полезными для человеческого организма свойствами, например, для профилактики и лечения болезней, расширения физиологических и интеллектуальных возможностей человека и т. д.; — обнаружение вредных для человеческого организма биологических активностей у испьпуемых ксенобиотиков. Особую опасность представляют такие простые виды биологической активности химических соединений, как мутагенная, канцерогенная, эмбриотоксическая и т.
п., — нахождение ксенобиотиков, влияющих на продуктивность и биологическое равновесие естественных и искусственных экосистем. Такого рода вещества очень нужны сельскому хозяйству, микробиологической промышленности, лесному, рыбному хозяйству; — установление таких биологических активностей у нспьпуемых чужеродных соединений, которые могут вызвать неконтролируемое опасное или недостаточно пропюзируемое нарушение биологического равновесия природных экосистем. Например, способность соединений резко увеличивать вероятность гибридизации вирусов гриппа или какой-либо другой группы вирусов или микроорганизмов; — нахождение химических соединений, которые могут быть реактивами для исследовательских работ в биологии и медицине и которые могут привести к развитию принципиально новых методов исследования; — накопление знаний, позволяющих предсказать виды биологической активности по химической структуре вещества.
Ранжировка целей приводит к необходимости создания системы классификации ксенобиотиков на ряд групп по характеру вызываемых ими биологических эффектов. 2.3. Понятие о токсическом действии кеенобиотиков. Приемы классификации Негативное действие ксенобиотика на организм человека, животного или растения может осуществляться не только путем непосредственного влияния, но и в результате поступления его по пищевым цепям вследствие биоконцентрации. Многие из ксенобиотиков и поллютантов являются сильнодействующими ядовитыми веществами. Несмотря на многовековую историю общей и клинической токсикологии, до настоящего времени отсутствует единое, общепринятое определение понятия яда, но, обобщив существующие, можно сказать, что яды — это химические вещества экзогенного происхождения (синтетические и природные), которые после проникновения в организм вызывают структурные и функциональные изменения, сопровождающиеся развитием характерных патологических состояний. Яды и токсины — это, как правило, вещества высочайшей биологической активности н исключительной селективности, вызывающие отравления, поэтому тест на токсичность является обязательным для пищевых продуктов, кормов, всех лекарственных препаратов, косметических и парфюмерных средств, пестицидов и т.
д. В организме любой ксенобиотик обладает той или иной мерой токсичности. Еще Пара- цельс на рубеже ХУ-Х'Л вв. подчеркивал: «Все есть яд, ничто не лишено ядовитости, одна лишь доза делает яд незаметным». 28 Таблица 2.1 Активность некоторых токсинов дательная доза, мкг/кг Источник токсин Ботулинический„тип В (белок) Микроорганизм Дифтернйный (белок) 0,3 Тай покснн (белок) Абрнн (глнкопротеин) Змея Растение го Рнцин (белок) !О Майтотоксин (строение неиз- вестно о,г Мнкроводоросль Мягкий коралл Палнтоксин 0,45 Батрахотокснн Лягушка Сакснтоксин Мнкроволоросль Тубокурарин (алкалоид) Днизопропнлфторфосфат Растение Синтетическое вещество З 103 104 Цианид натрия Наиболее токсичным веществом является ботулинический токсин— белок из С1оз!гЫппп Ьош11пшп; среди небелковых наиболее активны майтотоксин и палитоксин, а известный яд цианид натрия слабее этих токсинов в 10'-1О раз.
В зависимости от источника происхождения и практического применения токсические вещества (яды) подразделяют на следующие группы: 1. Промышленные яды, к которым относятся 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.
Многие яды в минимальных дозах широко применяются в медицине. Наиболее известным примером являются алкалоиды (стрихнин, тубокурарин, морфин и др.), антибиотики, стероидные глюкознды, змеиный, пчелиный яды и т. п. Летальные дозы некоторых токсинов и ядов для мышей приведены в табл. 2,1. 2.
Химические удобрения и средства защиты растений. в том числе песпщиды, направленные на уничтожение вредных насекомых, сорных растений, грибов и т. д. 3. Лекарственные средства и полупродукты фармацевтической промышленности. 4. Бытовые химикаты, используемые в качестве инсектицидов, красителей, лаков„парфюмерно-косметическнх средств, пищевых добавок, антиоксидантов. 5. Растительные и животные яды.
б. Боевые отравляющие вещесгва. В зависимости от преимущественного поражения соответствующих органов и тканей человека яды подразделяют на следующие категории: 1. Сердечные яды, характеризующиеся кардиотоксическим действием и вызывающие нарушение ритма и проводимости миокарда (сердечные глюкозиды, трициклические антидепрессанты, растительные и животные яды и пр.). 2. Нервные яды, которые обладают нейротоксическим действием, проявляюпшмся в нарушении психической активности с переходом в токсическую кому, в наступлении параличей и др.
(фосфорарганическне соединения, угарный газ, алкоголь, сероуглерод, некоторые лекарственные препараты). 3 Печеночные яды — соединения, приводящие к токсической гепатопатии (хлорированные углеводороды, спирты, фенолы, тяжелые металлы, грибные токсины), 4. Почечиые яды, действие которых вызывает нефропатологические проявления (соединения тяжелых металлов, этиленгликоль, щавелевая кислота).
5. Кровяные (гемические) яды — вещества, обладающие гематоксическим воздействием и вызывающие метгемоглобинемию, гемолиз, анемию (бензол, анилин и его производные, нитриты, мышьяковистый водород). 6. Желудочно-кишечные яды, приводяпще к развитию токсического гастроэнтерига (концентрированные кислоты и щелочи, соединения мышьяка и тяжелых металлов). 7.
Пегочные яды, интоксикация которыми приводит к пульманотоксическим эффектам в виде отека и (или) последующего фиброза легких (паракват, окснды азота„фосген и др.). 30 В качестве основных поражаемых ксенобиотиками органов и систем выделяют следующие: органы дыхания (развнтие различных форм острых поражений верхних дыхательных путей, бронхов, альвеолярного аппарата), систему крови (развитие гипопластических состояний, гнпоксемического синдрома), гепатобнлиарную систему (развнтие острого токсического гепатита), иммунную систему (развитне токсикоаллергнческих повреждений), выделнтельную систему (развнтне токсических нефропатий), нервную систему (развитие токсической комы, токсических психозов, церебральные синдромы), кожу (химнческие ожоги, изьязвления, аллергические дерматнты, токсикодермии). При характеристике негативного действия ксенобиотика различают понятия <стоксичностьв и «опасность». Существуют разные определения этих терминов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
