Знешкодження токсичних речовин в організмі. Біотрансформація ліків

Знешкодження токсичних речовин ворганізмі. Біотрансформація ліків

Державна освітня установа вищої

Професійного освіти

В«Орловський Державний Медичний ІнститутВ»

РЕФЕРАТ

Тема

В«Знешкодження токсичних речовин в організмі.

Біотрансформація ліків В»

Студентка

Черних Анна Сергіївна

Група 12

Викладач

Яроватая М.А

Орел 2010

Зміст реферату

Введення

Надходження отрути в організм

Дія токсичних речовин на організм

Біотрансформація лікарських речовин

Висновок

Список використаної літератури

Введення

На людину в процесі її трудової діяльностіможуть впливати шкідливі (викликають захворювання) виробничі фактори.Шкідливі виробничі фактори поділяються на чотири групи: фізичні,хімічні, біологічні та психофізіологічні.

Шкідливими для здоров'я фізичними факторамиє: підвищена або знижена температура повітря робочої зони; високівологість і швидкість руху повітря; підвищені рівні шуму, вібрації,ультразвуку та різних випромінювань - теплових, іонізуючих, електромагнітних,інфрачервоних і ін До шкідливих фізичних факторів ставляться також запиленість ізагазованість повітря робочої зони; недостатня освітленість робочих місць,проходів та проїздів; підвищена яскравість світла й пульсація світлового потоку.

Хімічні шкідливі виробничі фактори похарактером дії на організм людини підрозділяються на наступні підгрупи:загальнотоксичні, подразнюючі, сенсибілізуючі (що викликають алергічнізахворювання), канцерогенні (викликають розвиток пухлин), мутагенні(Діючі на статеві клітки організму). У цю групу входять численніпари і гази: пари бензолу і толуолу, окис вуглецю, сірчистий ангідрид, окислиазоту, аерозолі свинцю й ін, токсичні пилу, що утворюються, наприклад, приобробці різанням берилію, свинцових бронз і латуней і деяких пластмасзі шкідливими наповнювачами. До цієї групи відносяться агресивні рідини(Кислоти, луги), які можуть заподіяти хімічні опіки шкірного покриву призіткненні з ними.

До біологічних шкідливих виробничих факторіввідносяться мікроорганізми (бактерії, віруси та ін) і макроорганізми (рослини татварини), вплив яких на працюючих викликає захворювання.

До психофізіологічних шкідливих виробничихфакторів відносяться фізичні перевантаження (статичні і динамічні) інервово-психічні перевантаження (розумове перенапруження, перенапруженняаналізаторів слуху, зору та ін.)

Рівні впливу на працюючих шкідливихвиробничих факторів нормовані допустимими рівнями, значенняяких зазначені у відповідних стандартах системи стандартів безпекипраці та санітарно-гігієнічних правилах.

Гранично припустиме значення шкідливоговиробничого фактора - це граничне значення величини шкідливоговиробничого фактора, дія якого при щоденнійрегламентованій тривалості протягом усього трудового стажу непризводить до зниження працездатності й захворювання як в період трудовоїдіяльності, так і до захворювання в наступний період життя, а також неробить несприятливого впливу на здоров'я потомства.

токсикометрії - це сукупність методів і прийомівдосліджень для кількісної оцінки токсичності і небезпеки отрут.

Організм людини має потужну системузнешкодження та виведення токсичних речовин. Печінка - головний орган, девідбувається нейтралізація шкідливих речовин. Основна їх кількість виводитьсянирками із сечею. Багато йде і через кишечник. Цим трьом основним органамочищення - печінці, ниркам і кишечнику - постійно допомагають і багато іншихсистеми та органи нашого тіла. Так, через шкіру разом з потом і злущенимиклітинами, з слизовим виділеннями з бронхів постійно виділяються токсичніречовини. А газоподібні шкідливі речовини виводяться через легені при диханні. Всумі видільні й очисні органи настільки потужні і мають настількивеличезні резерви активації, що можуть досить швидко впоратися з дужевеликою кількістю токсичних речовин. Крім того, ці органи працюють вбезперервному режимі, бо при засвоєнні будь-якої їжі, при утилізації власнихвідслужили клітин і тканин в організмі постійно утворюються токсичніпродукти, які необхідно нейтралізувати і вивести. Тому звільненняорганізму навіть від великої кількості токсинів зазвичай відбувається непомітно длялюдини.

Надходження отрути в організм

Шкідливі хімічні речовини можуть надходити ворганізм людини з повітрям, з їжею, водою, через неушкодженушкіру, слизові оболонки.

Через дихальну систему отрути поступають в організму вигляді газів, парів і аерозолів. Це основний і найбільш швидкий шлях, так яквсмоктування речовин відбувається з дуже великою поверхні легеневих альвеол (100- 120 м2).

Постійний струм крові по легеневих капілярахсприяє проникненню речовин з альвеол в кров, яка транспортуєнадійшов отрута по всьому організму (мале коло кровообігу, потім, минаючипечінка, через серце у велике коло кровообігу). До реагуючим газамвідносяться такі отрути, як аміак, сірчистий газ, оксиди азоту та ін Надходженняотрут через шлунково-кишковий тракт.

У травному каналі всмоктування речовин можейти у всіх відділах. З порожнини рота всмоктуються всі ліпідорозчиннимз'єднання, феноли, деякі солі, особливо ціаніди.

При всмоктуванні через слизові оболонки порожнини ротаі прямої кишки хімічні агенти потрапляють в кров, минаючи печінку.

У кислому середовищі шлункового вмісту отрути можутьрозпадатися з утворенням більш токсичних сполук.

Так, сполуки свинцю, погано розчинні у воді,добре розчиняються в шлунковому соку і тому легко всмоктуються. З шлункупотрапляють у кров все ліпідорозчинним з'єднання, неіонізовану молекулиорганічних речовин. Велика частина отрут, що проникають через стінкитравного каналу в кров і через систему ворітної вени, надходять впечінку, де і знешкоджуються.

У тонкому кишечнику на резорбцію (поглинання,всмоктування) отрут істотно впливають зміни реакції середовища, ферменти. А такіметали, як мідь, уран, сполуки ртуті, церій, пошкоджують епітеліальнийпокрив і порушують всмоктування. Надходження отрут через шкіру. Через неушкодженушкіру (епідерміс, потові і сальні залози, волосяні фолікули) можуть проникатихімічні речовини, добре розчинні в жирах неелектроліти.

Найбільш небезпечні ароматичні нітро-іаміносполуки, фосфорорганічні інсектициди, металоорганічніз'єднання.

Однак для проникнення через шкіру ці речовиниповинні володіти розчинністю у воді (крові). Долають шкірний бар'єр ітакі гази, як ціановодорода, оксиди вуглецю, сірководень та ін Розподілотрут підпорядковується певним закономірностям.

Відразу після надходження в кров отрути розносяться повсіх тканин і органів. У першій фазі розподілу основне значення длянакопичення шкідливої вЂ‹вЂ‹речовини грає кровопостачання цих тканин і органів - чимвоно більше, тим більше вміст отрути.

Таким чином, в перший період можна говорити продинамічному розподілі речовини, що визначається інтенсивністюкровопостачання. Надалі картина змінюється, відбувається перерозподілречовин і переважне їх накопичення в тих тканинах, сорбційна ємністьяких для даної речовини виявляється найбільшою. Остаточнерозподіл можна назвати статичним.

Для ліпідорозчинним речовин найбільшою ємністю,наприклад, володіє жирова тканина і органи, багаті ліпідами (кістковий мозок,насінники та інші). Досить швидко зникають із крові і накопичуються впечінці та нирках срібло, марганець, хром, кобальт, ванадій, кадмій, цинк.

Депо для ртуті - видільні органи. У кістковійтканини переважно накопичуються сполуки свинцю, фтору, барію, урану,берилію. Метаболізм (біотрансформація, перетворення) спрямований в основному назнешкодження (детоксикацію) отрут. Майже всі органічні речовиниметаболізуються шляхом різних хімічних реакцій: окислювання, відновлення,гідролізу, дезамінування, метилування, ацетилування і т.д. Чи непіддаються перетворенням лише інертні речовини, як, наприклад, бензин,в...иділяється легкими в незмінному вигляді. Бензол окислюється до фенолів,діоксібензола, пірокатехіна, гідрохінону.

Толуол окислятся до бензойної кислоти, ксилол - дотолуоловой кислоти, деякі спирти жирного ряду - до вуглекислоти та води.Ароматичні аміни піддаються дезамінуванню, наприклад бензиламінівперетворюється на бензиловий спирт, надалі окислюється в бензойну кислоту.Нітросполуки відновлюються до амінофенолов. Неорганічні хімічніречовини також зазнають змін. Наприклад, свинець відкладається в кісткаху вигляді трифосфат-свинцю, фтор - у вигляді вапняних з'єднань. Деякінеорганічні сполуки окислюються: нітрати - в нітрити, сульфіди - усульфати, ціанисті сполуки - в роданистого, миш'яковиста кислота - вмиш'якових. Результатом перетворення отрут в організмі здебільшого є їхзнешкодження, отримання менш токсичних речовин.

Проте є винятки, коли в результатіперетворень утворюються більш токсичні сполуки. Наприклад, метиловий спиртокислюється в отруйні продукти - формальдегід і мурашину кислоту. ВНадалі формальдегід також окислюється в мурашину кислоту. Метилацетатгідролізується і розщеплюється на метиловий спирт і оцтову кислоту; тіоновіефіри фосфорної кислоти окислюються до високотоксичних тіолових. Основниморганом, метаболізується шкідливі хімічні речовини, є печінка -головний бар'єр для поширення отрут по всьому організму.

Здатність до детоксикації мають також нирки,стінки шлунка і кишечника, легені і т.д. При вивченні знешкоджуютьметаболізму речовин слід враховувати залежність його інтенсивності від рівняінтоксикації. При малих діях хімічних речовин резерви захисних реакційорганізму достатні.

Зі збільшенням інтенсивності впливу отрутвідносна активність метаболізму знижується. Вивчення процесівбіотрансформації дозволяє вирішити ряд практичних питань токсикології.Знання молекулярної сутності детоксикації дає можливість оцінити захисніфункції організму і направити дії на токсичний процес (впливаючи здопомогою певних речовин на активність індукованих ферментів, можнаприскорити або загальмувати біохімічні процеси). Про величину, що надійшла ворганізм дози отрути (ліки), можна судити за кількістю виділяються знирок, кишечника і легень продуктів їх перетворень - метаболітів, що даєможливість контролювати стан здоров'я людей, зайнятих виробництвом ізастосуванням токсичних речовин.

Дія токсичних речовин на організм

Проникаючі в організм отрути, як і інші чужорідніз'єднання, можуть піддаватися різноманітним біохімічним перетворенням(Біотрансформації), в результаті яких найчастіше утворюються менш токсичніречовини (знешкодження, або детоксикація). Але відомо чимало випадківпосилення токсичності отрут при зміні їхньої структури в організмі. Є й такіз'єднання, характерні властивості яких починають виявлятися тільки внаслідокбіотрансформації. У той же час певна частина молекул отрути виділяється зорганізму без будь-яких змін або взагалі залишається в ньому на більш чи менштривалий період, фіксуючись білками плазми крові і тканин. В залежності відміцності утворюється комплексу В«отрута-білокВ» дію отрути при цьому сповільнюєтьсяабо ж втрачається зовсім. Крім того білкова структура може бути лишепереносником отруйної речовини, які викликають його до відповіднихрецепторам.18

Вивчення процесів біотрансформації дозволяєвирішити ряд практичних питань токсикології. По-перше, пізнання молекулярноїсутності детоксикації отрут дає можливість оцінити захисні механізмиорганізму і на цій основі намітити шляхи спрямованого впливу натоксичний процес. По-друге, про величину надійшла в організм дози отрути(Ліки) можна судити але кількістю виділяються через нирки, кишечник ілегкі продуктів їх перетворення - метаболітів, що дає можливістьконтролювати стан здоров'я людей, зайнятих виробництвом і застосуваннямтоксичних речовин; до того ж при різних захворюваннях утворення і виділенняз організму багатьох продуктів біотрансформації чужорідних речовин істотнопорушується. По-третє, поява отрут в організмі часто супроводжуєтьсяіндукцією ферментів, що каталізують (прискорюють) їх перетворення. Тому, впливаючиза допомогою певних речовин на активність індукованих ферментів, можнаприскорити або загальмувати біохімічні процеси перетворень чужоріднихз'єднань.

В даний час встановлено, що процесибіотрансформації чужорідних речовин, протікають в печінці, шлунково-кишковомутракті, легенях, нирках (рис. 1). Крім того, згідно з результатами дослідженьпрофесора І. Д. Гадаскіной, чимале число токсичних сполук піддаєтьсянезворотним перетворенням і в жировій тканині. Однак головне значення тут маєпечінка, точніше - мікросомальної фракції її клітин. Саме в клітинах печінки, вїх ЕПР, локалізується більшість ферментів,каталізують перетворення чужорідних речовин. Сам ретикулум являє собоюсплетіння лінопротеідних канальців, які пронизують цитоплазму (рис. 2).Найвища ферментативна активність пов'язується з так званим гладкимретикулумом, який, на відміну від шорсткого не має на своїй поверхнірибосом. Не дивно тому, що при захворюваннях печінки різко підвищується чутливістьорганізму до багатьох чужорідних речовин. Треба відзначити, що, хоча числомікросомальних ферментів невелика, вони володіють дуже важливою властивістю -високою спорідненістю до різних чужорідних речовин при відносній хімічноїнеспецифічності. Це створює їм можливість вступати в реакції знешкодженняпрактично з будь-яким хімічною сполукою, що потрапили у внутрішні середовищаорганізму. Останнім часом доведено присутність ряду таких ферментів в іншихорганелах клітини (наприклад, в мітохондріях), а також в плазмі крові та вмікроорганізмах кишечника.

Вважається, що головним принципом перетворення ворганізмі чужорідних сполук, є; забезпечення найбільшої швидкості їхвиведення, шляхом переведення з жиророзчинних в більш водорозчинні хімічніструктури. В останні 10-15 років при вивченні сутності біохімічнихперетворень чужорідних сполук з жиророзчинних в водорозчинні всібільшого значення надається так званій монооксигеназної ферментної системізі змішаною функцією, яка містить особливий білок - цитохром Р-450.

Він близький за будовою до гемоглобіну (зокрема,містить атоми заліза із змінною валентністю) і є кінцевою ланкою вгрупі окисляючих мікросомальних ферментів - біотрансформаторов, зосередженихпереважно в клітинах печінки. В організмі цитохром Р-450 може знаходитися в2 формах: окисленої і відновленої. У окисленому стані він спочаткуутворює з чужорідним речовиною комплексне з'єднання, яке після цьоговідновлюється спеціальним ферментом - ци-тохромредуктазой. Потім це, вжевідновлене, з'єднання реагує з активованим киснем, в результатічого утворюється окислене і, як правило, нетоксичний речовина.

В основі біотрансформації токсичних речовин лежитьдекілька типів хімічних реакцій, в результаті яких відбуваєтьсяприєднання або ж відщеплення метальних (-СН3), ацетильних (СН3СОО-),карбоксильних (-СООН), гідроксілишх (-ОН) радикалів (груп), а також атомівсірки і сірковмісних угруповань. Чимале значення мають процеси розпадумолекул отрут аж до незворотної трансформації їх циклічних радикалів. Алеособливу роль серед механізмів знешкодження отрут грають реакції синтезу, пликон'югації, в результаті яких утворюються нетоксичні комплекси - кон'югати.При цьому біохімічними компонентами внутрішнього середовища організму, що вступають унеоборотне взаємодію з отрутами, є: глюкуронова кислота (C6H8O), Цистеїн (СН-СН-СH-СООН), гліцин (NH2-CH2-COOH).

Сірчана кислота та ін Молекули отрут, що містятьдекілька функціональних груп, можуть трансформуватися по засобом 2 і більшеметаболічних реакцій. Принагідно зауважимо одна суттєва обставина:оскільки перетворення та детоксикація отруйних речовин за рахунок реакційкон'югації пов'язані з витрачанням важливих для життєдіяльності речовин, то ціпроцеси можуть викликати дефіцит останніх в організмі. Таким чином, з'являєтьсянебезпека іншого роду можливість розвитку вторинних хворобливих станівчерез нс-хватки необхідних метаболітів. Так, детокспкацня... багатьох чужоріднихЗз організму.Крім того, влюдини.При цьомуРозпадПриВнаслідокдії.

У деяких випадкахерази

Амідази

Гідроліз складних ефірів

Гідроліз амідів

Прокаїн, ацетилсаліцилова кислота, еналаприл,кокаїн.

новокаїнамід, лідокаїн, індомета-цин

Биосинтетические реакції

Кон'югація з Залишком сірчаної кислоти

Сульфотрансферази Освіта сульфатівАцетамінофен, стероїди, метилдофа, естрон Кон'югація з залишком глюкуроновоїкислоти Глюкуронілтрансф-рази Освіта ефірів, тіо-ефірів або амідівглюкуронової кислоти Ацетамінофен, хлорамфенікол, діазепам, морфін, дигоксинКон'югація із залишками а-ами нокіслот (гліціціном, глутамін) амідуванняНікотинова кислота, саліцилова кислота Метилювання метилтрансферазиПриєднання метальними групи Допамін, епінефрин, гістамін ацетилюванняN-ацетілтрансфе рази Освіта амідів оцет ної кислоти Сульфаніламіди,ізоніазид

Розрізняють три основні шляхи біотрансформаціїлікарських речовин в організмі:

* мікросомальне окислення

* немікросомальное окислення

* реакції кон'югації

Розрізняють наступні шляхи немікросомного окисленнялікарських речовин:

1. Реакція гідролізу (ацетилхоліну, Новокаїн,атропіну).

2. Реакція оксидного дезамінування (катехоламіни,тирамін) - окиснюються МАО мітохондрій відповідних альдегідів.

3. Реакції окислення спиртів. Окислення багатьохспиртів і альдегідів каталізує ферменти розчинної фракції (цитозоль)клітини - алкогольдегідрогеназа, ксантиноксидаза (окислення етилового спирту доацетальдегіду).

Виведеннянезміненого лікарського речовини або її метаболітів здійснюється всімаекськреторнимі органами (нирками, кишечником, легенями, молочними, слинними,потовими залозами та ін.)

Основниморганом виведення ліків з організму є нирки. Виведення ліківнирками відбувається шляхом фільтрації і за допомогою активного або пасивноготранспорту. Ліпоідорастворімие речовини легко фільтруються в клубочках, але вканальцях вони знову пасивно всмоктуються. Препарати, слабо розчинні уліпоїдами, швидше виводяться з сечею, оскільки вони погано аlорбіруются вниркових канальцях. Кисла реакція сечі сприяє виведенню лужних сполукі утрудняє екскрецію кислих. Тому при інтоксикації ліками кислогохарактеру (наприклад, барбітуратами) застосовують натрію гідрокарбонат або іншілужні сполуки, а при інтоксикації алкалоїдами, мають лужнийхарактер, іспользуютаммонія хлорид. Прискорити виведення ліків з організмуможна і призначенням сильнодіючих сечогінних засобів, наприклад,осмотичних діуретиків або фуросеміду, на тлі введення в організм великоїкількості рідини (форсований діурез). Виведення з організму підстав ікислот відбувається шляхом активного транспорту. Цей процес йде з витратоюенергії і за допомогою певних ферментних систем-переносників. Створюючиконкуренцію за переносник небудь речовиною, можна уповільнити виведенняліки (наприклад, етамід і пеніцилін секретуються за допомогою одних і тихжеферментних систем, тому етамід уповільнює виведення пеніциліну).

Препарати,погано всмоктуються з шлунково-кишкового тракту, виводяться кишечником ізастосовуються при гастритах, ентеритах і колітах (наприклад, в'яжучі засоби,деякі антибіотики використовуються при кишкових інфекціях). Крім того, зпечінкових клітин ліки та їх метаболіти потрапляють у жовч і з нею надходятьв кишечник, звідки або повторно всмоктуються, доставляються в печінку, а потім зжовчю в кишечник (кишково-печінкова циркуляція), або виводяться з організмуз каловими масами. Не виключається і пряма секреція ряду ліків та їхметаболітів стінкою кишечнику.

Черезлегкі виводяться леткі речовини і гази (ефір, закис азоту, камфора і т.д.).Для прискорення їх викиду необхідно збільшити обсяг легеневої вентиляції.

Багатолікарські препарати можуть виділятись з молоком, особливо слабкіпідстави і неелектролітів, що слід враховувати при лікуванні годуючих матерів.

Деякілікарські речовини частково виводяться залозами слизової оболонки порожнинирота, надаючи місцеве (наприклад, подразнюючу) дія на шляхах виведення.Так, важкі метали (ртуть, свинець, залізо, вісмут), виділяючись слиннимизалозами, викликають подразнення слизової оболонки порожнини рота, виникаютьстоматити та гінгівіти. Крім того, вони викликають появу темної облямівки поясенного краю, особливо в області каріозних зубів, що зумовленовзаємодією важких металів з сірководнем в порожнині рота і освітоюпрактично нерозчинних сульфідів. Така "облямівка" єдіагностичною ознакою хронічного отруєння важкими металами.

Притривалому застосуванні дифеніну і вальпроату натрію (протисудомніпрепарати) подразнення слизової оболонки ясен може бути причиноювиникнення гіпертрофічного гінгівіту ("діфеніновий гінгівіт").

детоксикаціяотрута біотрансформація лікарський

Висновок

Швидкістьметаболізму деяких лікарських речовин визначається генетичними чинниками.З'явився розділ фармакології - фармакогенетика, одним із завдань якогоє вивчення патології ферментів лікарського метаболізму. Змінаактивності ферментів часто є наслідком мутації гена, контролюючогосинтез даного ферменту. Порушення структури і функції ферменту називаютьензимопатій (ферментопатією). При ензимопатія активність ферменту може бутипідвищена, і в цьому випадку процес метаболізму лікарських речовин прискорюєтьсяі їх дія знижується. І навпаки, активність ферментів може бути знижена,внаслідок чого руйнування лікарських речовин буде відбуватися повільніше ідія їх буде посилюватися аж до появи токсичних ефектів.

Списоквикористовуваної літератури

ЕлліотВ., Елліот Д. Біохімія та молекулярна біологія.-М. РАМН, 2000

ЛакинК.М., Крилов Ю.Ф. Біотрансформація лікарських речовин. -М., Медицина, 2001.

МусілЯ., Основи біохімії патологічних процесів - М., 2005рік.

КомаровФ.І., Коровкін Б.Ф., Меньшиков В.В. Біохімічні дослідження в клініці. -Еліста, 2008.

ГрінстейнБ., Грінстейн А. Наочна біохімія. - М., Медицина, 2000.

КукесВ.Г. Метаболізм ліків. М.: ГЕОТАР-Медіа, 2008, 304 с.

БишівськийА.Ш.. Терсенев О.А. Біохімія для лікаря./Єкатеринбург, 2004.

ЛакинК.М. , Крилов Ю.Ф. Біотрансформація лікарських речовин. - М., 2005.

МарріР. та ін Біохімія людини. - М., 1993.