Круговорот ксенобиотиков во внешней среде и судьба их в организме человека.

Ксенобиотики загрязняют все среды природы — воздух, водоемы, почву и растительный мир. Промышленные отходы и другие загрязни­тели природной среды имеют способность быстро распространяться в воздухе и воде, включаясь в круговорот природы. Эти токсические со­единения накапливаются в водоемах и почве, иногда в местах, значи­тельно удаленных от источников заражения, чему способствуют ветер, дождь, снег, а также миграция загрязнителей водным путем (моря, реки, озера). Из почвы они попадают в растения и организм животных.

Центральное место в круговороте ксенобиотиков, происходящем в биосфере, занимает почва. Она находится в постоянном взаимодействии с другими экологическими системами, такими как атмосфера, гидро­сфера, растительный мир, и является важным звеном поступления раз­личных компонентов, в том числе и ядовитых, в организм человека. Про­исходит это прежде всего через пищу. Все живые существа нуждаются в пище как в источнике энергии, строительных материалов и питательных веществ, обеспечивающих жизнедеятельность организма. Однако, если в ней содержаться не только полезные, но и вредные вещества, она ста­новится опасной. Ксенобиотики являются причиной болезней и гибели растений и животных. Особую опасность приобретают ксенобиотики, стойкие к окружающей среде и способные в ней накапливаться.

Распространенность ксенобиотиков в окружающей среде зависит от климатических и метеорологических условий и характера водоемов. Так, повышенная влажность воздуха, направление ветра, осадки (дождь, снег) способствуют распространенности и выпадению ксенобиотиков. Пресные водоемы, моря и океаны отличаются по степени аккумуля­ции ксенобиотиков. Вид почвы, различные растения и их составные ча­сти различаются также по степени поглощения и удержания ксенобио­тиков. Да и разные животные обладают различной чувствительностью к ксенобиотикам. Степень накопления ксенобиотиков в организме жи­вотных обусловлена стойкостью этих чужеродных веществ. Так, канадс­кие исследователи показали, что в воде озера Мичиган содержалось только 0,001 мг пестицида ДДТ в 1 л, в составе же мяса креветок содер­жалось уже 0,4 мг/л, в жире рыб — 3,5 мг/л, а в жире чаек, которые питались рыбой из этого озера, — 100 мг/л. Следовательно, в каждом последующем звене пищевой цепи происходит постепенное увеличение концентрации стойкого пестицида ДДТ, причем самое низкое содержа­ние этого вещества отмечалось в воде озера.

Человек всегда должен помнить, что его деятельность в одной точ­ке планеты может вызвать неожиданные последствия в другой ее точке. Например, буревестник вроде бы живет на необитаемых скалах в Ат­лантическом океане и питается исключительно рыбой. Однако он ста­новится исчезающим видом из-за используемого на суше ДДТ, кото­рый накапливается в морских пищевых цепочках.

 

Свойства ксенобиотиков, поступающих из внешней среды в орга­низм:

1. способность ксенобиотиков распространяться в окружающей среде далеко за пределы своего первоначального местонахождения;

2. загрязнения окружающей среды весьма устойчивы;

3. несмотря на широкое различие в химической структуре, ксено­биотики обладают определенными общими физическими свойствами, которые увеличивают их потенциальную опасность для человека;

4. особенно опасны для здоровья человека сочетания различных ксенобиотиков;

5. ксенобиотикам свойственна малая интенсивность обмена и уда­ления, в результате чего они накапливаются в тканях растений и жи­вотных;

6. токсичность ксенобиотиков для высших млекопитающих выше, чем для видов животных более низкого филогенетического по­рядка;

7. способность ксенобиотиков накапливаться в пищевых продуктах;

8. ксенобиотики снижают питательную ценность продуктов.

Всем ясно, что живые организмы нуждаются в пище. Среди многочисленных условий внешней среды, постоянно воздействующих на организм человека и животных, факто­ру питания принадлежит наибольший удельный вес. Пища имеет одно принципиальное отличие от всех факторов внешней среды, так как эле­менты пищевых продуктов трансформируются в энергию физиологи­ческих функций и структурные компоненты тела.

В ходе эволюции на Земле взаимоотношения сложились так, что одни организмы служили пищей для других и таким образом установились ста­бильные пищевые цепи. В результате человек стал главным конечным звеном многочисленных пищевых путей и может включаться в эти цепи питания практически на любом уровне. И это неудивительно, так как жизнь со своего возникновения сформировалась как цепной процесс. Про­цветание любого организма во многом определяется его положением в пищевой цепи, причем это обеспечивается эффективностью взаимодей­ствий не только с предшествующими, но и последующими членами пи­щевой цепи.

Пищевые пути, по которым движутся питатель­ные вещества, многообразны, в том числе короткие и длинные. При­мер длинной пищевой цепи: водоемы - почва - растения - животные - продукты питания – человек. Пример короткой пищевой цепи: водо­емы - гидробионты - рыба - человек.

Образовавшиеся в природе органические вещества мигрируют по пищевым цепям в различных экологических системах (атмосферный воз­дух, водоемы, почва) и поступают в организм человека в виде продук­тов питания растительного и животного происхождения. Одновременно по пищевым цепям движутся и многочисленные непищевые, чужеродные вещества, порожденные химизацией промышленности и сельского хозяйства и являющиеся токсичными для человека и других живых существ.

Ксенобиотики оказывают негативное влияние на питательные ве­щества (белки, углеводы, жиры, витамины, минеральные соли), тем самым снижают питательную ценность пищевых продуктов. Следует иметь в виду, что загрязнение ксенобиотиками пищевых продуктов возможно не только при их получении, но и в процессе хра­нения, переработки, транспортировки и реализации населению. Заг­рязнения внешней среды довольно стабильны с тенденцией к распрос­транению, аккумуляции в пищевых цепях, способны подвергаться био­трансформации с увеличением токсичности. Тяжесть вызываемых по­следствий изменяется в широких пределах в зависимости от степени и длительности воздействия ксенобиотиков. Ряд ксенобиотиков способен аккумулироваться в организме человека и, следовательно, оказывать длительное пагубное влияние.

Негативный эффект действия ксенобиотиков на организм человека зависит от их физико-химических свойств, концентрации, продолжи­тельнос-ти воздействия, способности депонироваться в организме и из­бирательно влиять на те или иные ткани и органы. Следовательно, многие ксенобиотики вызывают специфические поражения различных органов. Неблагоприятные экологические факторы провоцируют у большой части населения состояние стресса с последующими нару­шениями обмена веществ. Несомненна также ведущая роль ксенобио­тиков и в развитии аллергических состояний.

В результате накопления в организме ксенобиотиков на­рушаются функции внутренних органов и развиваются бо­лезненные состояния, вплоть до тяжелых болезней со смертельным исходом или инвалидизацией. Среди этих болезней, которые могут но­сить острый или хронический характер, особое опасение вызывает воз­можность развития злокачественных опухолей и лейкозов — рака крови. В результате развиваются тяжелые отдаленные последствия, в частности уродливое нежизнеспособное потомство.

Уже отмечалась роль почвы как центрального места в круговоро­те веществ. Это та среда, где взаимодействует большая часть элемен­тов биосферы: воды и воздуха, климатические и физико-химические факторы и, наконец, живые организмы, участвующие в формирова­нии почвы. Именно ей принадлежит ведущая роль в создании пище­вых цепей. Таким образом, пищевые пути — это главные пути миграции вред­ных веществ, т.е. ксено-биотики поступают в организм в основном с пищей (70% из всех регулярно поступающих в организм только 20% - с воздухом и 10% - с водой).

Все пищевые продукты в качестве первоначальных источников со­держат компоненты, поступающие из воздуха, воды и почвы. В зависи­мости от характера пищевого продукта путь превращения этих исход­ных веществ может быть более или менее длительным, прямым или извилистым, И поскольку загрязнение внешней среды связано с устой­чивой тенденцией к распространению и накоплению ксенобиотиков в пищевых цепях, а также способностью подвергаться трансфор­мации с увеличением токсичности, тяжесть вызываемых ими послед­ствий зависит от степени их токсичности (или стойкости) и длительно­сти воздействия. Коварство проникновения ксенобиотиков в пищевые цепи состоит в том, что человек питается постоянно, а значит, даже в небольшом количестве вредные вещества постоянно поступают в его организм. Как уже отмечалось, пути миграции, т.е. пищевые пути (цепи) питательных веществ, полезных и вредных для человека, многообраз­ны (таблица 4).

Таблица 4. Источники загрязнения внешней среды ксенобиотиками

Источники загрязнения Ксенобиотик Наиболее загрязненный продукт Продукты электротехнической промышленности Полихлордифенолы Рыба, женское молоко Примеси в полихлордифенолах Диоксины Рыба, коровье молоко, говяжий жир Фунтианды, побочные продукты промышленности Гексахлорбензол Животные жиры, молочные продукты Производство пестицидов   Рыба, женское молоко Пестициды Галогенизированные углеводороды Рыба, женское молоко Производство хлора и едкого натрия, средств обработки связи соединения ртути Рыба Автомобильные выхлопные газы, продукты сгорания угля Свинец Зерновые, овощи, рыба, кислые продукты Осадки в канализации, продукты металлургических процессов (плавка) Кадмий Зерновые, овощи, мясные продукты Продукты металлургических процессов Мышьяк Молоко, овощи, фрукты Консервная промышленность Олово Консервирован­ные продукты

 

Располагает ли организм человека способностью в какой-то степе­ни нейтрализовать вредное действие ксенобиотиков? Ответ может быть положительным, так как организм человека об­ладает определенными механизмами защиты, позволяющими обезвре­дить болезнетворное воздействие ксенобиотиков. К числу этих механиз­мов следует отнести:

1. совокупность процессов, с помощью которых эти чужеродные вещества выводится из организма по органами выведения;

2. активное обезвреживание ксенобиотиков в печени;

3. трансформация чужеродных веществ в менее активные соединения;

4. защитная роль иммунной системы организма.

Наконец, к числу важных защитных механизмов относятся различ­ные ферментные системы. Некоторые из этих ферментов нейтрализуют действие чужеродных веществ, другие их разрушают, третьи как бы под­готавливают эти вещества к удалению из организма. Особое значение приобретают большие возможности приспособления ферментных сис­тем к качественно различному питанию. Эффективность за­щиты от агрессии ксенобиотиков во многом обусловлена полноценной деятельностью различных органов и систем.