Повреждение химическими веществами

В зависимости от происхождения и назначения можно выделить следующие группы химических веществ, способных вызвать повреждение:

- лекарственные препараты,

- ксенобиотики – искусственно синтезированные, не встречающиеся в природе вещества (пестициды, инсектициды) и другие химические вещества (соли тяжелых металлов, нитраты, нитриты, ароматические углеводороды), попадающие в организм перорально, через кожу и слизистые из окружающей среды, загрязненной вследствие деятельности человека,

- вещества, употребляемые при наличии вредных привычек (алкоголь, вещества табачного дыма, наркотики),

- боевые отравляющие вещества.

1. Некоторые химические вещества оказывают непосредственное повреждающее действие на клетки и их структуры. Например,

- Ртуть – связывается с сульфгидрильными группами белков клеточных мембран и других белков, вызывая повышение проницаемости мембран и ингибируя зависимый от АТФ-аз процесс. Повреждаются эпитеолиоциты ЖКТ и почечных клубочков.

- Цианиды – блокируют дыхательные ферменты митохондрий.

- Некоторые антибиотики и противоопухолевые препараты – оказывают цитотоксическое действие.

- Сильные окислители – непосредственно окисляют липиды, белки, нуклеиновые кислоты, вызывая коагуляционный некроз.

2. Другие химические вещества сами не являются токсичными, но могут быть превращены в активные токсические метаболиты, которые и повреждают клетки- мишени. Например,

- превращения биологически инертных метилового и этилового спиртов в токсичные альдегиды под действием фермента алкогольдегидрогеназы гепатоцитов.

3. В определенных случаях ни само вещество, ни его метаболит не оказывают прямого повреждающего действия на клетки, но могут связываться с поверхностными белками клеток либо с белками плазмы крови, менять их структуру, антигенные свойства и запускать таким образом иммунные реакции, которые и вызывают повреждении клеток организма.

¨ Выделяют группу химических веществ, которые вызывают деструкцию любых клеток и не обладают какой-либо специфичностью в отношении определенных молекул или органелл. К ним относятся :

- мощные окислители (перманганат калия – КMnO₄, перекись водорода – H₂O₂, хлор - Cl₂),

- концентрированные растворы и аэрозоли сильных неорганических кислот (соляной, серной, азотной) и щелочей (гидроокиси натрия, калия, кальция).

Эти вещества, обладая высокой реакционной способностью, окисляют биомолекулы, запуская свободно-радикальное повреждение, непосредственно повреждают липидымембран, вызывают денатурацию белков и нуклеиновых кислот, разрушают ковалентные связи между элементами биополимеров.

¨ Другая группа химических веществ – это реагенты, обладающие избирательной токсичностью, способные вызывать специфическое повреждение на молекулярном и субклеточном уровнях, избирательно взаимодействуя с отдельными молекулами или органеллами клетки.

К ним относятся:

- лекарственные препараты,

- боевые отравляющие вещества,

- тяжелые металлы,

- вещества, применяемые для уничтожения различных живых организмов (насекомых, растений, грибов).

Отдельных представителей этой группы можно отнести к следующим классам:

§ Мутагены – вещества, повреждающие ДНК и нарушающие синтез м-РНК, а следовательно, и белков. Примерами мутагенов являются:

- Вещества, которые встраиваются в молекулу ДНК, нарушая ее структуру, такие как: трициклические углеводороды, образующиеся при неполном окислении органических веществ (содержатся в табачном дыме, смолах, саже) и противоопухолевые антибиотики (циклофосфан, адриамицин, актиномицин).

- Вещества, образующие ковалентные связи с нуклеотидами (например, нитраты и нитрозамины).

§ Ингибиторы ферментов

- специфические (конкурентные) обратимые – имеют структурное сходство с субстратом соответствующего фермента. Они взаимодействуют с активным центром фермента, вытесняя соответствующий субстрат (конкуренция с субстратом). Например, ингибитор фермента ацетилхолинэстеразы (прозерин) – подавляя активность данного фермента, приводит к избытку ацетилхолина в синаптической щели, что резко увеличивает его эффект на различные органы. Препараты из группы ацетилхолинэстеразы известны как самые мощные боевые отравляющие вещества.

- неспецифические (бесконкурентные) обычно вызывают необратимое ингибирование ферментов, ковалентно связываясь не с активным центром, а с другими участками молекул. Например, тяжелые металлы связываются с сульфгидрильными группами различных ферментов и необратимо инактивируют их. Это приводит к острому некрозу тех тканей, в которых создается максимальная концентрация тяжелых металлов.

§ Вещества, связывающие металлы (хелатообразователи или хелатирующие агенты). Попадая в организм, эти соединения прочно включают в свой состав металлы определенной валентности, тем самым, снижая концентрацию данных металлов (в виде ионов) в плазме крови, в клетках. Например, ЭДТА (этилендиаминтетраацетат) – хелатирующий агент, который при попадании в кровь в большом количестве связывает ионы кальция, вызывая гипокальциемию; тетрациклин в высоких концентрациях накапливается в костной ткани, где прочно связывает ионы кальция, что тормозит рост костей в детском возрасте.

§ Вещества, проявляющие избирательное действие в отношении биологических мембран:

- ионофоры – жирорастворимые вещества, которые могут встраиваться в мембрану клетки и облегчать пассивный транспорт ионов через биологические мембраны клеток и митохондрий. Ионофоры внедряются в липидный бислой, связывают на одной поверхности ион, меняют свою конфигурацию и переносят этот ион на другую сторону мембраны клетки.

- вещества, встраивающиеся в мембраны клетки и образующие в ней ионные каналы - типичные примеры –грамицидин, полимиксин – антибиотики, которые в высоких дозах токсичны. Подобным механизмом действуют биомолекулы иммунной системы (белки системы комплемента, перфорин), которые в норме выполняют защитную функцию, но иногда могут повреждать и собственные клетки.

§ Жирорастворимые химические инертные вещества, растворимые в липидах: биологические депрессанты (снотворные средства, общие анестетики). Эти вещества обратимы подавляют многие функции различных клеток у разных видов живых организмов. Проблема механизма действия депрессантов до конца не решена. Однако четко установлено, что:

- все химические инертные вещества, растворимые в липидах, обладают свойствами депрессантов;

- более липофильные вещества обладают более выраженным депрессантным действием;

- наиболее быстро и сильно эффекты депрессантов проявляются в клетках, обгатых липидами.

К таким клеткам относятся нейроны и клетки нейроглии головного и спинного мозга. Поэтому действие данных веществ проявляется в виде угнетения деятельности ЦНС, потери сознания и всех видов чувствительности. По-видимому, биодепрессанты, растворяясь в липидных мембранах клеток ЦНС нарушают проницаемость ионных каналов и работу ионных насосов. Это ведет к нарушению передачи нервного импульса по нервным волокнам и выделению медиаторов в синапсах.

59 Аллергия – иммунная реакция, возникающая при повторном контакте с аллергеном и сопровождающаяся повреждением собственных тканей и нарушением функционирования органов и систем.

Аллергия – характеризуется измененным ответом организма (гиперчувствительность) на воздействие аллергенов, т.е. измененную реактивность организма на антиген.

Аллерген – вещество, вызывающее развитие аллергической реакции.

Активность аллергена зависит от следующих свойств:

- аллергены белкового происхождения (животные и растительные белки) обладают более выраженной сенсибилизирующей активностью;

- аллерген должен быть макромолекулярным.

Соединения с молекулярной массой менее 10 кД называются гаптенами. Они сами не обладают иммуногенностью, но способны связываться с белками-носителями (например, с сывороточными белками) и могут запускать иммунную реакцию как против самого гаптена, так и против белка-носителя.

Классификация аллергенов:

Экзогенные Эндогенные

Пыльцевые естественные приобретенные

Бытовые хрусталик любые ткани могут

Эпидермальные нервная ткань приобрести свойства

Пищевые щитовидная железа аутоаллергенов под

Лекарственные яички влиянием инфекционных,

Химические термических,

Смешанные воспалительных факторов

Атопические болезни

Атопия – свойство некоторых индивидуумов давать извращенные иммунологические (аллергические) реакции на определенные аэрогенные и пищевые антигены.

Атопическими заболеваниями обозначают группу аллергических болезней, характеризующихся гиперпродукцией IgЕ.

Патогенетический тип соответствует 1 типу.

Для атопии характерно то, что она:

- патогенетически обусловлена гиперпродукция IgЕ к определенным аэрогенным пищевым аллергенам, вызывающим при повторных контактах аллергические реакции 1 типа;

- этиологически связана с наследственной предрасположенностью;

- характеризуется увеличением количества тучных клеток и продукции ими медиаторов.

Клиническими проявлениями атопии являются:

атопическая бронхиальная астма,

атопический дерматит,

поллиноз (аллергический ринит, аллергический конъюнктивит),

некоторые виды крапивницы,

отек Квинке,

пищевая аллергия у детей (аллергический диатез).