Медицина / Гигиена и епидемиология

 

доцент Бабюк А.В., Єнакі Х.О.

Буковинський державний фінансово-економічний університет

м. Чернівці, Україна

 

Надходження ксенобіотиків в організм, їх розподіл, метиболізм та виведення (токсикокінетика)

Токсикокінетика - це розділ загальної токсикології, який займається вивченням надходження в організм ксенобіотиків, їх розподілу, метаболізму та виведення. Ця дисципліна має свій предмет дослідження .і свої методичні підходи.

Експериментальна розробка більшості токсикокінетичних завдань передбачає визначення концентрації речовин та (або) їх метаболітів в різні інтервали часу і в різних біосередовищах: кров, плазма і т.д. Тому всі ті методи аналізу, які використовуються для визначення чужорідних речовин в організмі чи окремих його біосередовищах, і становлять арсенал токсикокінетики.

Основна вимога до цих методів - їх достатньо висока чутливість. Це обумовлено тим, що ксенобіотики, які надходять до організму з навколишнього середовища (а тим паче їх метаболіти), як правило, присутні в біосередовищах в малих концентраціях.

Токсикокінетичні процеси дуже зручно зображати графічно в координатах: концентрація (чи кількість речовин) та час. Подібні графіки бувають засновані або на експериментальних, клінічних даних, або відображають теоретичні моделі. Графічне уявлення процесу є окремим випадком моделювання, яке займає в токсикокінетиці особливе місце. В широкому розумінні токсикокінетичні моделі - це речові або теоретично-математичні аналоги процесу, як правило, більш прості, аніж сам процес Ускладнюючи модель, можна скільки завгодно близько підійти до явища, що моделюється. Реальні або речові моделі складаються з фізичних елементів різної природи, закони функціонування яких відомі. Їх елементами можуть бути, наприклад, посудини, наповнені рідиною і певним чином пов'язані між собою і т.ін. Найбільш універсальними вважаються математичні моделі, але їм не вистачає наочності. Графічні ж моделі навпаки дуже загальні і для них необхідно використовувати математичний апарат. Взагалі ж на практиці модель виходи комбінованою

При проведенні токсикологічних біосдосліджень визначають різні токсикометричні характеристики, такі як константа надходження, період напівнасичення, вміст речовин у біосубстратах, швидкість біотрансформації, константа виділення, період напіввиведення та багато інших.

Надходження в організм ксенобіотиків, їх розподіл між органами та тканинами і наступне виділення в основному відбувається за законами дифузії врахуванням ємності біофаз.  Це положення є результатом численних досліджень. Кінетика дифузних процесів описується експоненціальними законами і носить назву кінетики першого порядку. Метаболізм речовин також часто слідує кінетиці першого порядку. Таким чином, токсикокінетика в основному базується на кінетиці першого порядку, вираженням якої є експоненціальні залежності. Така залежність має вигляд: С=АС0(1-е-кі) для накопичення речовин та С=С0е-хі для його виділення, де С0 - постійна концентрація речовини в навколишньому середовищі в першому випадку та початкова  (при температурі рівній С0) концентрація в біосфері в другому; А – коефіцієнт розподілу речовин між біофазою і навколишнім середовищем; к та х-постійні накопичення та виділення. Вказана закономірність не завжди є дійсною. Це обумовлене тим, що не враховується складність організму як багатофакторної системи, оскільки залежність справедлива для простої двофазної системи.

Однак у ряді випадків, особливо якщо це стосується виділення, вони достатньо об'єктивно відображають процеси, що мають місце в організмі.

Головне ж, що вони становлять основу більш складних кінетичних залежностей,  адекватних багатофазній системі організму.

Для практичного використання рівняння виділення часто бажано мати не у концентраційному вигляді (С), а у вигляді М=Мо е-хі. Необхідно зазначити, що зникнення речовини з організму або якоїсь її біофази може мати місце не тільки шляхом виділення, але й метаболізму. При цьому вигляд рівняння залишається тотожним.

Наведемо  пояснення деяких токсикокінетичних характеристик.  Так, період  напіввиведення (Т) є проміжком часу,за який виділяється половина речовини, що знаходяться в біологічній системі.

Необхідно знати, що кожний токсикометричний параметр .не є безумовною константою. Поряд з їх чисто біологічною варіабельністю існує ще багато причин, через які параметри можуть змінюватися і досить швидко, наприклад, на одній і тій же піддослідній тварині і з однією і тією ж речовиною. Основні з цих причин можна розглядати без детального аналізу.

Насамперед слід вказати на таке явище, як зміни просякання мембран, через які має місце проходження речовини, насичення рецепторів тощо. Всі вказані процеси і будуть впливати на математичне описання процесів поведінки отрути в організмі при викладенні його модельної формули. Наслідком цього є нестабільність токсикокінетичних параметрів. Загальний висновок такий: чисельні значення параметрів токсикокінетики є величинами статистичними, а їх визначення повинне проводитися із врахуванням можливого впливу біологічних процесів. Надходження кеенобіотиків до організму, розподіл хімічних речовин в органах та тканинах, метаболізм та виведення їх із організму значною мірою визначаються здатністю проходити через біологічні мембрани, характером взаємодії кеенобіотиків з цими мембранами. Для характеристики ксенобіотика, який має специфічний ефект, необхідно знати яка сила його зв'язку з рецепторами-мішенями. Ксенобіотики можуть втримуватися на молекулі білка, на білково-ліпідному комплексі, що безумовно впливає на тривалість ефекту та період виведення отрути з організму. Особливої уваги заслуговують дані про токсикокінетику отрут, які мають властивості антиметаболітів, тобто мають можливість конкурувати з природним лігандами за зв'язок з рецептором.

В деяких випадках ксенобіотики міцно з'єднуються зі специфічним рецепторам. Відновлення нормальної функції системи є можливим після синтезу молекулярної структури рецептора. Ксенобіотик, який вступив у ковалентний зв'язок з рецептором, втрачає біологічну активність. В інших випадках, коли зв'язок з рецептором не такий міцний, ксенобіотик поступово відокремлюється, відходить від рецептора і може проявляти свою біологічну активність. Таких варіантів може бути досить багато.

Хімічні речовини можуть надходити до організму через дихальні шляхи шлунково-кишковий тракт і через шкіру. Деякі особливості кожного з названих шляхів необхідно розглянути більш детально. Разом з тим, існують і загальні закономірності процесу.

 

Література:

1.     Барышников И.И. Экологическая токсикология / И.И.Барышников, А.О.Лойт, М.Ф. Савченков. – Иркутск: Из-во Иркутского ун-та, 1991.

2.      Габович Р.Д. Гигиенические основы охраны продуктов питания от вредных химических веществ / Р.Д.Габович, Л.С. Припутина. – К.: Здоров’я,1987.

3.     Горшков В.Г. Экология человека: учеб. Пособие / В.Г.Горшков. – Л.: Ленинградский политехнический институт, 1984.

4.     Гончарук Є.І. Загальна гігієна: пропедевтика гігієни; підручник для студентів мед. вузів /  Є.І. Гончарук. – К.- 1995