Пути поступления, распределения и проявления действия вредных химических веществ
Поступление ксенобиотиков в организм, распределение в ор] нах и тканях, метаболизм и выведение их из организма в знач" тельной степени определяются способностью проходить через би логические мембраны, характером взаимодействия их с этими ме бранами.
Процессы поступления в организм, распределения и п- вращения, которым подвергается вредное вещество в организм протекают во времени.Путь поступления химического соединения в организм опред ляется в первую очередь объектом окружающей среды, в которо находится вредное вещество, его физико-химическими свойства ми, характером контакта с ним и некоторыми другими обсто тельствами.
Через дыхательные пути химические вещества поступают в орга низм в виде газов, паров и аэрозолей, парогазовых или парогаз аэрозольных комплексов. Этот путь имеет первостепенное значе. ние, поскольку всасывание веществ происходит с очень болыдо поверхности легочных альвеол (100—120 м2), намного превыша югцей площадь всасывающей поверхности пищеварительного ка нала и кожи. Проникновение газов и паров из альвеолярного воз духа в кровь подчиняется закону простой диффузии, в соответ ствии с которым процесс перехода веществ из газообразной сред в жидкую происходит вследствие разности парциального давлен " и продолжается до наступления равновесия концентраций в обе фазах. Распределение летучих соединений между жидкой и газооб разной фазами в момент равновесия характеризуется коэффици ентом распределения Оствальда, по величине которого можно су дить о скорости насыщения крови летучими веществами. Чем ниж коэффициент распределения, тем быстрее достигается равновеси и насыщается кровь.
Физико-химические свойства веществ, и в первую очередь зна чение коэффициента растворимости паров в крови существенн сказываются на количестве вещества, поступающего в кровь и воздуха, а также на скорости, с которой устанавливается равновег; сие между содержанием вещества в воздухе и в крови.
Так, веще ства с высоким коэффициентом растворимости (спирт, ацетон) длительно переходят из воздуха в кровь, соединения с низкиН коэффициентом растворимости (углеводороды) быстро достига ют равновесной концентрации между кровью и воздухом.Хорошо растворимые вещества (хлорид водорода, аммиак) м< гут всасываться в кровь из верхних отделов дыхательных путеї Крупнодисперсная пыль или жидкий аэрозоль оседает в основ ном в полости носа, в носовой части глотки и трахее, значитель ная ее часть заглатывается. В альвеолы проникают частицы разме.
рами до 1 — 2 мкм. Адсорбированные на пылевых частицах молекулы паров и газов могут усиливать или ослаблять действие аэрозолей.
В процессе самоочищения дыхательных путей частицы, осевшие на слизистой оболочке дыхательных путей, вместе со слизью продвигаются вверх и постепенно удаляются из организма. Однако в случае водорастворимых токсичных аэрозолей резорбция яда (способность вызвать токсический эффект) может происходить по всей длине дыхательных путей.
Ингаляционный путь поступления близок к внутреннему введению, поскольку в этом случае вещества минуют защитный барьер печени.
В пищеварительном канале всасывание веществ может происходить во всех отделах. Особенность заключается в том, что при всасывании через слизистую оболочку рта и прямой кишки химические агенты попадают в кровоток, минуя печень. Из полости рта всасываются все липидорастворимые соединения, фенолы, цианиды. В кислой среде желудочного содержимого химические вещества могут распадаться с образованием более токсических соединений. Поскольку растворимость веществ в желудочном соке значительно выше, чем в воде, опасность их воздействия при этом пути поступления возрастает. Так, соединения свинца, плохо растворимые в воде, хорошо растворяются в желудочном соке и поэтому легко всасываются. Большая часть токсических соединений, всасывающихся через стенку пищеварительного канала в кровь, поступает через систему воротной вены в печень и обезвреживается.
Через неповрежденную кожу всасываются попавшие на нее жидкости, газы либо твердые частицы, растворяющиеся в потовой жидкости и кожном жире.
Всасывание осуществляется как через волосяные фолликулы, потовые и сальные железы, так и непосредственно через эпителий. Лучше проникают через кожу хорошо растворимые в жирах и липидах неэлектролиты — углеводороды жирного и ароматического ряда и их производные, металлоорганические соединения. Однако для проникновения через кожу эти вещества должны обладать водорастворимостью.Распределение веществ между кровью и тканями подчиняется законам свободной диффузии и активного транспорта через мембраны. Вещества, растворимые в липоидах, проникают во все органы и ткани, накапливаясь (депонируясь) преимущественно в тканях, богатых липидами (костный мозг, семенные железы, сальник). При голодании, лихорадке, стрессовых ситуациях возможно обратное поступление токсических веществ из депо в кровь.
Многие химические вещества, в частности, вступающие во взаимодействие с белками, распределяются в организме равномерно; в отдельных случаях токсические вещества накапливаются в определенных органах избирательно (йод — в щитовидной железе, сви-
нец и стронций — в костях и т.д.). Однако избирательность нако ления не предопределяет избирательности действия вещества (св нец, накапливаясь в костях, воздействует на костный мозг ли после выхода из депо).
Метаболизм (биотрансформация) — превращение химическ веществ осуществляется теми же путями, которыми метаболиз руются естественные для организма вещества. Попадая в организ вещества (в том числе и новые химические соединения, с которы ми организм ранее никогда не сталкивался) включаются в сформированные биохимические реакции. Процессы биотрасфо мации направлены в основном на обезвреживание (детоксикацию токсических веществ и являются одними из защитно-приспособи тельных механизмов, уравновешивающих взаимоотношения орга низма с окружающей средой.
Метаболизм чужеродных веществ осуществляется путем окис ления, восстановления, гидролиза и синтеза, в результате чет: образуются менее токсические полярные водорастворимые соеди.
нения, выделяемые из организма с мочой. В отдельных случаях воз можно образование соединений, более токсических, чем исход ные (тионовые эфиры фосфорной кислоты окисляются до высо котоксических тиоловых, токсичность метилового спирта и эти ленгликоля определяется действием их метаболитов — формальде гида, муравьиной и щавелевой кислот). Указанное явление назы ; вается летальным синтезом. іВ основном метаболизм вредных химических веществ происхо-і дит в печени, хотя способность к детоксикации свойственна такж почкам, стенкам желудка и кишечника, легким и другим органам и тканям. Следует отметить, что на относительно низких уровнях? воздействия химических веществ резервы защитных реакций дос% таточны. С увеличением интенсивности воздействия химический веществ относительная активность метаболизма снижается.
Выведение водорастворимых соединений из организма осуществляется преимущественно через почки. Через легкие выделяются; летучие жирорастворимые вещества, не изменяющиеся или медленно изменяющиеся в организме (бензин, бензол, хлориды, четыреххлористый углерод, этиловый эфир). Плохо растворимые и нерастворимые в воде вещества (свинец, ртуть, марганец, сурь-. ма) выделяются через пищеварительный канал, в том числе вместе со слюной в полости рта. Через кожу сальными железами выделяются все жирорастворимые вещества, потовыми железами —- ртуть, медь, мышьяк, сероводород (рис. 6.2).
Проявления действия химических веществ разнообразны. Интоксикация может протекать в виде различных патологических со-; стояний — воспаления, дистрофии, лихорадки, аллергии, опухолевого процесса, нарушений в развитии плода, повреждения наследственного аппарата клетки.
Для каждого вещества, как и для родственных групп хими1 ских соединений, характерна собственная картина интоксикац Она обычно лежит в основе классификации токсических веще (ядов) по типу преимущественных поражений при отравлени Большинство токсических веществ не отличается острой напр ленностью действия на определенный орган или систему. Это называемые политропные яды (например, наркотические среде в той или иной мере поражают многие органы). Для отдельн токсических веществ свойственна острая направленность действ] и вызываемые ими изменения носят строго определенные хара тер и локализацию.
6.1.4.