Manualul se bazează pe cursul „Bazele xenobiologie“ prelegerile de elevii „Biologie“ specialitatea „Ecologie“ și „Bio-ecologie“. Prezintă adormirea moderne cu privire la modalitățile de primire, de distribuție, biotransformarea și excreția de xenobiotice. Introduce mecanismele de acțiune ale xenobioticelor la nivel molecular si celular, o metodă de evaluare cantitativă a impactului substanțelor străine asupra organismelor vii.
Proiectat pentru studenții de la Facultatea de Biologie.
Toate substanțele care intră în organism pot fi împărțite în două grupe:
Interacțiunea organismului cu xenobiotice constă în mai multe etape: absorbție, distribuție, transformare și excreție.
Majoritatea xenobioticelor provoca nici o reacție a organismului, de exemplu, Acestea sunt substanțe biologic active (BAS). Prin natura acțiunii BAS împărțit în medicamente și toxine. substanțele străine fac obiectul de farmacologie, toxicologie și mai recent - xenobiologie.
Xenobiologie - biologie, care studiază legile și modalitățile de admitere, clearance-ul, distribuția, transformarea compușilor chimici străine în organisme și mecanisme de reacții biologice pe care le cauzează vie.
- timpul de contact cu substanța;
Resorbția prin piele
Piele - cel mai lung organ. Suprafața pielii unui adult acoperă valori medii de 1,6 m 2. Pielea este format din mai multe straturi. Pentru resorbție mai mare valoare are un strat superior al epidermei, care constă din celule moarte. Grosimea sa este de 20-40 microni, suprafață acoperită cu un lubrifiant gras. Stratul cornos conține 5-15% apă. Cu contactul prelungit cu apa sau medii cu conținut de apă, cantitatea de apă în stratul cornos este crescut la 50%, cu toate acestea, apa de circulație nu poate pătrunde. Distanța care separă stratul cornos al capilarelor dermice medii de 0,2 până la 0,4 mm. În zona de creștere a părului, estuare glandele sebacee și sudoripare integritatea stratului cornos este perturbat. Aici, în jurul valorii de foliculii de par, glandele sebacee și sudoripare localizate rețea extinsă de capilare. In plus, pielea este o membrană încărcată electric. Suprafața sa exterioară poartă o sarcină negativă.
Pătrunderea substanțelor prin piele se realizează în trei moduri: prin epidermă (până la 99% din material) prin glandele sebacee și sudoripare, foliculi de păr prin. Atunci când penetrarea transepidermică de substanțe este posibilă trecerea acestora în mod direct prin celula, asa
și prin spațiile intercelulare. Cel mai frecvent mecanism de transport de pasiv prin membranele.
Rata resorbției prin xenobioticilor pielii influențată de următorii factori.
1. Dimensiunea și localizare suprafețele de resorbție. Între cantitatea de substanțe care pătrund prin piele, iar zona de contact există o relație directă. Cea mai mare capacitate de a pielea scrotală are o resorbție și axila. De exemplu, pentru paration a fost cotă de resorbție: regiunea exterioară a antebrațului - 9% Palm - 12%, de stomac - 19%, frunte - 36%, axilă - 64%, scrot - 100%.
2. Proprietățile xenobioticilor. mai presus de toate, capacitatea de a se dizolva in lipide - lipofilicitate. Hidrofili, molecule încărcate în special prin piele cu greu pătrunde. Este suficient pentru a depăși cu ușurință bariera pielii molecule lipofile (hidrocarburi clorurate). Cu toate acestea, substanța nu se dizolvă în apă pentru a pătrunde prin piele, de asemenea, nu se poate. Acestea sunt depozitate în grăsime și ungeți epiderma și sângele nu sunt capturate.
3. Factori exogeni. Deteriorările mecanice la nivelul pielii, deteriora stratul cornos, prejudiciul lubrifiant gras duce la resorbția crescută a xenobioticelor. pielea hidratata absoarbe mai bine decât uscat. Rata de resorbție a substanțelor din componența emulsiile, soluțiile, unguentele, afectează proprietățile suportului (solvent de bază, unguent).
Resorbția prin membranele mucoase
Mucoasele, indiferent dacă acestea sunt formate dintr-un singur strat sau un epiteliu multistratificat, celule cubice sau plane ale stratului cornos și lipsită de grăsime de pe suprafața filmului. Acestea sunt acoperite cu apă, uneori amestecate cu pelicula de mucus. Rolul lor este de a permite un schimb de substanță între organism și mediul extern. Aceste diferențe de piele explica de ce multe substanțe suficient pătrunde cu ușurință prin membranele mucoase.
Resorbția prin substanța mucoasă definită de următorii factori:
- stare agregată a substanței (gaz, aerosol, suspensie, soluție);
- doză și concentrația xenobioticilor;
- vedere mucoasa, grosimea acesteia;
- factori suplimentari (parametri de mediu, gradul de umplere a stomacului, etc.).
Atunci când se compară membranele mucoase diferite este cel mai probabil penetrarea substanței prin intermediul organelor respiratorii și peretele intestinului subțire. Acest lucru se datorează zona lor de mare suprafață, grosime mică și bună aprovizionare de sânge la nivelul mucoaselor.
Resorbția în cavitatea bucală.
Multe substanțe absorbite rapid deja în gură. Resorbția implică toate compartimentele cavității orale. Pătrunde prin mucoase pot doar substanțe prezente în cavitatea orală sub formă moleculară. Prin urmare, soluțiile sunt resorbit mai bine decât suspensie. Suspensiile de substanțe slab solubile, în primul rând, au o suprafață mai mică de contact cu suprafața mucoasei, și în al doilea rând, cea mai mare parte a substanței stocate în starea de agregare care previne resorbția.
Curgând din sângele mucoasei orale intră în circulația pulmonară, iar apoi circulația generală. De aceea, când resorbție xenobioticelor supte orale sunt distribuite in organism ocolind ficatul, care afectează activitatea biologică a compușilor este metabolizată rapid.
Resorbtiei in stomac.
xenobioticelor general este slab absorbit în stomac, care este în primul rând din cauza acidității ridicate a sucului gastric. Compușii nu sunt capabili de disociere în soluții apoase, chiar și la un pH de 1,0 transporta gratuit, și ele trec cu ușurință prin stomac (dicloretan, tetraclorura de carbon, etc.). Acizi tari și soluție alcalină în orice disociate complet și trece astfel în sânge decât în cazul distrugerii mucoaselor (arsuri chimice). Ea are o valoare pKa pentru acizii slabi și baze slabe importante. a determina ce parte din solut va fi sub forma ionizată și neionizată sub mediu dat de pH. Pentru acizi slabi, mediu acid promovează conversia substanțelor sub formă neionizată, pentru baze slabe ale pH-ului scăzut (concentrație mare de ioni de hidrogen în mediu) promovează conversia substanțelor în formă ionizată. Prin urmare, în stomac este mai bine absorbit de acidul slab.
Astfel, pKa cianhidric este de 9,2. Aceasta înseamnă că, la pH 9,2 la aproximativ 50% din moleculele HCN este în formă disociată (ion CN -). Dacă se deplasează pH-ul la partea acidă, majoritatea sau chiar practic toate moleculele trec în forma nedisociată a compusului este foarte solubil în lipide. Prin urmare, mucoasa gastrica este practic nici o bariera pentru acidul cianhidric și
cianură de recepție prin gura însoțită de o conversie rapidă la acid și resorbția lor imediată.
stricnina alcaloidul, aproape complet ionizat în mediul acid al stomacului și, prin urmare, atunci când se administrează pe cale orală, toxicitatea substanței în modele animale nu este observată în cazul în tractul gastrointestinal între stomac și intestin ligaturate.
Resorbția xenobiotice influențează puternic conținutul stomacului. Dacă substanța intră în stomac cu alimente, poate interacționa cu componentele sale: se dizolvă în grăsimi și absorbția de apă a proteinelor, etc. Deoarece xenobioticilor gradient de concentrație, astfel, scade și scade viteza de difuzie în sânge. Este bine cunoscut faptul că resorbția alcool în stomac încetinește considerabil atunci când este luat cu alimente grase. Din stomacul gol sunt absorbite mai bine decât umplut. Cu toate acestea, pentru că masa este însoțită de o schimbare a pH-ului de conținut și de a crește timpul de evacuare din stomac, și, uneori, se poate observa o creștere a gradului de resorbție a unor xenobiotice.
Resorbția în intestin.
Molecule - substraturi metabolice și elementele structurale ale vii (glucoză, aminoacizi, nucleotide) sunt resorbită în intestin prin transport activ. Xenobioticelor, dimpotrivă, absorbită în principal de transportul pasiv. În consecință, procesul de resorbție xenobiotice într-o dependentă de doză: mai mult substanța în intestin, cea mai mare rata de absorbție a acesteia, dar procentul din doza absorbită substanța este menținută constantă.
În general, resorbția substanțelor din intestin în aceleași legi ca și în stomac, cu toate că există caracteristici semnificative.
- mărimea moleculelor. In general, cu creșterea greutății moleculare compuși de penetrare transmucozal scade. De exemplu, inulină, manitol absorbit este mai lent decât alcooli cu greutate moleculară mică. Cu toate acestea, în intestinul mamiferelor nou-născuți (șobolani, porci, etc.), există resorbție compușilor moleculari chiar de mare, cum ar fi anticorpi anti-insulină.
- Taxa a moleculei. ioni monovalenți (Cl -. NO 2 -. NO. 3 - Na + K + Tl + ..)
pătrunde cu ușurință prin mucoase, pentru ionii cu sarcină mai mare (Mg 2+,
Pb 2+. Fe 3+. SO 4 2-), acest proces este dificil. Excepțiile sunt ionii de calciu. La om resorbție cota de Ca2 + este de aproximativ 30% la internare într-o cantitate de aproximativ 1 g pe zi. ioni trivalenți nu resorbit în intestin.
- tractului intestinal. Toate secțiunile intestinului sunt implicate în resorbția xenobiotice. Cu absorbție mare viteză are loc în intestinul subțire. Resorbția în colon este relativ lent, deoarece 1) are o suprafață mai mică a mucoasei, 2) concentrația de xenobiotice în acest departament este mai mic decât în supraiacent. Pentru substanțele care intră prin gura, în timpul șederii lor în stomac, în general, resorbția amana, astfel încât viteza de materiale de tranziție din stomac în duoden este crucială. Soluțiile reci, lăsați stomacul mai repede. În acest sens, soluțiile reci, uneori fiind toxică se dovedesc a fi mai toxic decât cald.
- Conținutul intestinului poate acționa ca un material de umplutură inert, care include substanța și din care încetinește resorbția acestuia. Acizii biliari, proprietăți de emulgatori promovează absorbția grăsimilor și liposolubile xenobiotice.
microflorei intestinale poate provoca o modificare chimică
Toxice molecule. De exemplu, microflorei intestinale poate transforma nitratii nitrit. Ionii care rezultă NO 2 - intra în fluxul sanguin și pot cauza formarea de methemoglobină, adică intoxicaŃie a corpului. E. coli contine enzime importante pentru soarta Toxice in organism. Astfel, sub influența acestor enzime în intestin glucuronoconjugatului s-ar putea divizare. Conjugații xenobiotice cu acid glucuronic (substanțe finale metaboliți secretați în intestin în bilă) - slab solubil în grăsimi și compuși foarte solubil în apă, în legătură cu care resorbția lor în intestin este dificil. După scindarea moleculelor de acid glucuronic lipofilicitate separate crește semnificativ, și dobândesc capacitatea de a inversa resorbția fluxul sanguin. Acest fenomen poate sta la baza fenomenului toxicului circulației intestinale și hepatice.
Resorbția în plămâni.
Lumina - un corp destinat unui schimb de substanță gazoasă între organism și mediul înconjurător. Ușurința substanțelor resorbție plămânilor datorită a doi factori: o suprafață mare suprafață de aspirare (pentru un adult de 70 m 2) și o grosime mică a barierei alveolo capilare. Există următorul model: substanța mai puțin este dizolvată în apă, cu atât mai adânc pătrunde în plămâni.
Gaze resorbție. Procesul de penetrare și de distribuție în corpul unei substanțe gazoase constă din mai multe faze: intrarea gazului în plămâni, dizolvarea sa în peretele alveolei, difuzia gazului în sânge, convecția în fluxul sanguin, difuzia în țesut. După câtva timp după inhalarea de gaz
Lumina zilei de gaz din alveolele in sange si se realizeaza prin difuzie depinde de următorii factori.
1. apoasă de gaz din sânge. Solubilitatea substanțelor în sânge este în general mai mare solubilitate în apă pură. Acest lucru se datorează interacțiunii substanțelor gazoase din părțile constitutive din sânge. De exemplu: