Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow БЖД arrow Основы токсикологии

Эффекты совместного действия токсикантов на организм

При совместном воздействии токсиканты взаимно влияют друг на друга, что обусловлено химическим взаимодействием соединений между собой, вследствие чего организм подвергается дополнительному влиянию продукта химической реакции.

Различают три возможных эффекта комбинированного воздействия химических веществ на организм человека: аддитивность, синергизм, антагонизм (рис. 7).

  • 1 .Аддитивность (суммация), когда эффект суммы воздействия веществ равен сумме эффектов (например, Zn и Cd, Zn и Ni).
  • 2. Синергизм (потенцирование) — усиление эффекта воздействия (эффект, превышающий суммацию) (например, смесь Zn и Си в 5 раз более токсична, чем можно предположить суммируя их действие, а в присутствии свинца канцерогенность углеводородов увеличивается в 5 раз).

Синергически взаимодействуют СО и SO2, СО и N0*.

Синергизм обнаружен при воздействии диоксинов и других факторов негативного воздействия на организм: радиация, нитраты, хлорфенолы, свинец, кадмий, ртуть.

Синергическое взаимодействие с ксенобиотиками могут проявить физические факторы среды: температура тела человека, электромагнитные поля, акустический дискомфорт, радиация, ультрафиолетовое излучение и ультразвук.

Содержание действующего вещества

Рис. 7. Характеристика воздействия вредного вещества на организм человека:

3. Антагонизм — эффект воздействия меньше ожидаемого при суммации.

Антагонизмом также называют биохимическую подмену одного элемента другим из-за химического родства и конкуренции. Избыток одного металла-микроэлемента в организме человека или животного приводит к снижению содержания других жизненно важных элементов. Таким действием обладают схожие по химическому строению элементы.

  • 1 — аддитивность; 2 — синергизм;
  • 3 антагонизм

Многие токсичные элементы имеют химическое сходство с биогенными и легко включаются в их круговорот в экосистемах. Токсичные элементы легко атакуют жизненно важные центры в клет-

Конкурентные пары некоторых второстепенных и биогенных элементов

Рис. 8. Конкурентные пары некоторых второстепенных и биогенных элементов

ках, например ДНК, белки-ферменты, конкурируя с подобными им биогенными элементами и легко вытесняя их (рис. 8).

Замещение Zn на Cd приводит к дезактивации ферментов, а Са на Sr к разрушению костной ткани.

Однако механизмы синергизма и антагонизма еще недостаточно изучены. Взаимное влияние типа синергизма или антагонизма осуществляется в самой пище, пищеварительном канале, а также в процессе тканевого и клеточного метаболизма.

Синергистами можно считать такие элементы, которые:

  • а) взаимно способствуют абсорбции друг друга в пищеварительном тракте;
  • б) взаимодействуют в осуществлении какой-либо обменной функции на тканевом и клеточном уровне.

Синергизм минеральных элементов в области желудочно-кишечного канала предполагает возможность следующих механизмов взаимодействия (рис. 9):

  • — непосредственное взаимодействие элементов (Са и Р, Na и С1, Zn и Мо), когда уровень абсорбции определяется их оптимальным соотношением в рационе и химусе;
  • — взаимодействие, опосредованное через процессы фосфорилирования в стенке кишечника и активность пищеварительных ферментов (например, влияние Р, Zn, Со на освобождение из продуктов питания и абсорбцию других элементов);
  • — непрямое взаимодействие путем стимуляции роста и активности микрофлоры в желудке и кишечнике.

На уровне тканевого и клеточного метаболизма также возможны разные механизмы синергического взаимодействия:

  • — прямое взаимодействие элементов в структурных процессах (взаимодействие Са и Р в образовании костей, совместное участие Fe и Си в образовании гемоглобина, взаимодействие Мп и Zn в конформации молекул РНК печени);
  • — одновременное участие элементов в активном центре какого-либо фермента Fe и Мо в составе ксантин- и альдегидоксидаз, Си и Fe в составе цитохромоксидаз);
Синергические взаимосвязи жизненно необходимых элементов

Рис. 9. Синергические взаимосвязи жизненно необходимых элементов

  • — активирование ферментных систем и усиление синтетических процессов, требующих для своего осуществления присутствия других минеральных элементов (активация синтеза ионами Mg2+ с последующим включением в синтез Р, S и других элементов);
  • — активирование функций эндокринных органов и опосредствованное влияние через гормоны на обмен других макро- или микроэлементов (иод — тироксин — усиление анаболических процессов — задержка калия и магния в организме).

Антагонистами можно считать элементы, которые: а) тормозят абсорбцию друг друга в пищеварительном канале; б) оказывают противоположное влияние на какую-либо биохимическую функцию в организме.

В отличие от синергизма, который чаще бывает взаимным, антагонизм может быть либо обоюдным, либо односторонним. Так, фосфор и магний, цинк и медь взаимно тормозят абсорбцию друг друга в кишечнике, а кальций ингибирует абсорбцию цинка и марганца (но не наоборот).

Антагонистические взаимосвязи также предполагают несколько возможных механизмов взаимодействия. В частности, эффект ингибирования абсорбции одних элементов другими в пищеварительном канале может быть обусловлен следующими механизмами:

  • — простым химическим взаимодействием элементов (образование фосфата магния при избытке последнего в рационе, взаимодействие меди с сульфатом, образование тройной соли Са — Р — Zn при повышенных дозах кальция в рационе);
  • — адсорбцией на поверхности коллоидных частиц (фиксация Мп и Fe на частицах нерастворимых солей магния или алюминия);
  • — В, Pb, Т1 и др. на сокоотделение и активность ферментов (что ухудшает расщепление пищевых ингредиентов, освобождение и всасывание неорганических ионов);
  • — конкуренцией за вещество-переносчик ионов в кишечной стенке (например, Со2+ — Fe2+).

В процессе тканевого метаболизма, где минеральные элементы находятся в основном в ионной форме, возможны следующие механизмы антагонистических взаимосвязей:

  • — непосредственное взаимодействие простых и сложных неорганических ионов (например, медь — молибден);
  • — конкуренция ионов за активные центры в ферментных формах (Mg2+ и Мп2+ в металлоферментных комплексах щелочной фосфатазы, холинэстеразы и др.);
  • — конкуренция за связь с веществом-переносчиком в крови (Fe2+ и Zn2+ как конкуренты за связь с трансферрином плазмы);
  • — активирование ионами ферментных систем с противоположной функцией (активация ионами меди аскорбиноксидазы, окисляющей аскорбиновую кислоту, и активация ионами цинка и марганца лактоназ, способствующих синтезу этого витамина);
  • — антагонистическое влияние ионов на один и тот же фермент (активация АТФазы ионами Mg и торможение ионами Са );
  • — смягчение ионами биотических элементов токсического влияния тяжелых металлов, присутствующих в пище и средах организма (например, уменьшение уровня РЬ в организме при добавках в рацион меди, цинка, марганца).

Возможность антагонистических взаимоотношений элементов можно в известной мере предвидеть исходя из их положения в периодической системе. В основе этих взаимодействий лежат физико-химическая аналогия элементов, их способность к комплексообразова- нию, большее или меньшее сродство к соответствующим активным группам биополимеров.

В целом можно предположить, что антагонистами являются химические аналоги и гомологи (например, Са — Mg), а также элементы, имеющие одинаковую валентность и способность к образованию аналогичных комплексов. Анионы и катионы способствуют связыванию соответственно катионов и анионов как простых, так и сложных. Это объясняет, в частности, антагонизм таких элементов, как Zn и Cd, V и Сг, As и Se, Zn и Си, Са и Fe.

Антагонистические взаимосвязи жизненно необходимых элементов

Рис. 10. Антагонистические взаимосвязи жизненно необходимых элементов:

В плане антагонизма заслуживают внимания такие вероятные взаимодействия, как Mg — F, F — I, А1 — F, As — I, А1 — Р, Be — Р, Pb — Си, Ag — Си, Cd — Си, Ti — Zn, В — Zn, В — Мо (рис. 10).

Токсичность и механизм взаимодействия веществ определяются также их концентрацией.

Для выражения суммарного действия нескольких токсичных веществ, находящихся в смеси, используют индекс токсичности смеси

где М — сумма концентраций отдельных веществ; п — число веществ в смеси.

Если: ИТС < 0 — антагонизм,

ИТС = 0 — независимое действие,

ИТС < 1 — аддитивное действие,

ИТС > 1 — сверхаддитивное действие (синергизм). Нормирование комбинированного действия

отвечает случаю аддитивности.

При синергизме пользуются формулой

где Xj — поправка, учитывающая усиление эффекта; С, — фактические концентрации химических веществ в воздухе рабочей зоны; ПДК, — их предельно допустимые концентрации.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы