sposoby wchłaniania trucizn

Ksenobiotyk (z gr. ksenos - obcy i bioticos) - związek chemiczny występujący w organizmie, który ani go nie produkuje ani też w normalnych warunkach nie przyjmuje z pożywieniem. Inaczej mówiąc, jest to substancja chemiczna niebędąca naturalnym składnikiem żywego organizmu. Inne nazwy to: substancja obca bądź egzogenna, materiał antropogenny (o ile powstaje w wyniku działalności człowieka).

Istnieją trzy drogi wchłaniania trucizn:

Wchłanianie trucizny poprzez układ oddechowy: wchłanianie substancji toksycznych w postaci par, gazów, dymów, aerozoli i pyłów jest najczęstszym źródłem przenikania do organizmu tych substancji. Szybkość i sposób wchłaniania wahają się w szerokich granicach w zależności od miejsca wchłaniania w drogach oddechowych oraz właściwości fizycznych i chemicznych substancji. W o brębie górnych i środkowych dróg oddechowych wchłanianie substancji toksycznych jest zwykle niewielkie. Najszybciej wchłanianie odbywa się w pęcherzykach płucnych; ponieważ powierzchnia pęcherzykowa jest bardzo duża. Po dostaniu się substancji toksycznej do organizmu, może ona pozostać w stanie niezwią zanym lub związać się z białkami krwi. W sytuacji gdy substancja zostanie w stanie niezwiązanym przenika ona przenikać przez błony komórkowe i osadzać się w tkankach, gdzie może również związać się z białkami tkanek. W tym miejscu może ona połączyć się z receptorami i w ten sposób doprowadzić do działania trującego. Może ostatecznie wydalić się poprzez funkcje metaboliczne organizmu. Trucizna może być wydalana również z powietrzem wydechowym.

Wchłanianie poprzez układ pokarmowy : Wchłanianie to polega na przenikaniu substancji przez nabłonek jelitowy i jest na ogół proporcjonalne do jej rozpuszczalności w tłuszczach. Substancje będące słabymi kwasami lub zasadami są lepiej rozpuszczalne w tłuszczach. Na szybkość wchłaniania się trucizn z przewodu pokarmowego wpływa wiele czynników, m.in. skład treści pokarmowej, motoryka przewodu pokarmowego i flora bakteryjna jelit. Skład treści pokarmowej może wpływać na tworzenie się kompleksów między substancjami szkodliwymi a białkami lub jonami metali. Kompleksy takie są źle rozpuszczalne i - co za tym idzie - słabo wchłaniane z przewodu pokarmowego. Przeciwnie, np. obecność w treści pokarmowej tłuszczów, a także alkoholu, może dramatycznie nasilić wchłanianie różnych substancji toksycznych. Podanie więc osobie zatrutej mleka (które zawiera tłuszcz) jako pierwszej pomocy może okazać się niebezpieczne, zwłaszcza w zatruciach substancjami rozpuszczalnymi w tłuszczach lub niezidentyfikowanymi truciznami. Czynność motoryczna przewodu pokarmowego warunkuje bezpośredni kontakt trucizny z powierzchnią wchłaniającą, odgrywa zatem dużą rolę w szybkości wchłaniania tej substancji. Flora bakteryjna jelit, biorąc udział w procesach biotransformacji substancji trujących, może przyczyniać się do powstawania różnych metabolitów, co modyfikuje ich wchłanianie. Tylko nieliczne substancje wchłaniają się w żołądku; większość przenika do krwi w jelicie cienkim, z krążeniem wrotnym dostaje się do wątroby i tutaj może ulegać metabolizmowi. Wydalone z żółcią metabolity niektórych substancji toksycznych w jelicie grubym mogą być ponownie wchłaniane do krążenia wrotnego. Czasem zażyta przez zatrutego mieszanina kilku substancji może wywołać mniej gwałtowne objawy zatrucia niż jeden tylko ze składników mieszaniny, ponieważ jego wchłanianie jest upośledzone przez pozostałe składniki. Niekiedy jedna substancja ułatwia wchłanianie drugiej, np. tłuszcze przyspieszają wchłanianie substancji w nich rozpuszczalnych. Po wchłonięciu trucizna dostaje się do krwi. Tam może w stopniu mniejszym lub większym (zależnym od rodzaju trucizny) związać się z jej białkami lub pozostać w formie wolnej. Aktywna jest frakcja wolna, rozpuszczalna w wodzie, między obiema zaś istnieje równowaga dynamiczna (czyli w miarę zmniejszania się wolnej formy, trucizna jest uwalniana z połączeń białkowych). Substancja toksyczna jest przenoszona z krwią do różnych tkanek i narządów, wywierając działanie szkodliwe, tj. objawy zatrucia.
Niektóre środki mogą ulec czasowemu magazynowaniu .Większość ich jednak jest eliminowana dzięki procesom biotransformacji i wydalania. Procesy biotransformacji (metabolizm), zachodzące głównie w wątrobie, na ogół powodują utratę biologicznej aktywności danej substancji. Czasem pierwsze produkty przemiany (metabolity) są bardziej toksyczne niż substancja pierwotna (np. formaldehyd i kwas mrówkowy - metabolity alkoholu metylowego, powodujące ciężkie zatrucie tym związkiem). Wydalanie trucizny, zarówno w formie metabolitów, jak i w formie nie zmienionej (zależnie też od rodzaju substancji trującej), może się odbywać przez układ moczowy (z moczem), pokarmowy (z kałem). Wydalanie trucizny z moczem odgrywa ogromną rolę w odtruwaniu. Trucizny rozpuszczalne w wodzie są wydalane przez nerki drogą filtracji kłębuszkowej. Jednak część substancji ulega wchłanianiu zwrotnemu w kanalikach nerkowych. Wchłanianie zwrotne jest tym większe, im mniej zjonizowana jest dana substancja, a jonizacja zależy w dużym stopniu od odczynu moczu. Substancje kwaśne są mniej zjonizowane w środowisku kwaśnym, odwrotnie jest z zasadami. Zatem, aby zwiększyć wydalanie trucizny, należy doprowadzić odczyn moczu do pH przeciwstawnego odczynowi substancji trującej. Niewydolność nerek może utrudnić lub uniemożliwić wydalanie nerkowe.

Wchłanianie trucizn poprzez skórę : objawy trucizn wchłoniętych przez skórę występują po kilku lub kilkunastu godzinach. Przedostają się po przez tkankę skórną do krwi mogą spowodować zatrucie całego organizmu a nawet doprowadzić do zgonu. Najszybciej do organizmu przedostają się trucizny te które są rozpuszczalne w wodzie i tłuszczach. Pocenie i wilgotność skóry zwiększają wchłanianie trucizn, otarcie skóry może spowodować natychmiastowe wprowadzenie trucizny do organizmu i może być szybko rozprzestrzeniona w układzie krwionośnym.

Warto wiedzieć, że tak naprawdę nie ma substancji biologicznie doskonale obojętnej dla człowieka, a więc zupełnie nietoksycznej. Każda może w jakimś zakresie negatywnie oddziaływać na ludzkie zdrowie; kwestią pozostaje tylko jej dawka lub stężenie, nasilenie czy czas trwania ekspozycji.

„Wszystko jest trucizną i nic nie jest trucizną, bo tylko dawka czyni truciznę” Paracelsus

Wdychane ksenobiotyki mogą wykazywać swoje dzialanie szkodliwe zarówno poprzez niszczenie tkanki układu oddechowego, jak i przez wniknięcie do układu krwionośnego i spowodowanie zatrucia całego organizmu.

Zaabsorbowany ksenobiotyk aby dotrzeć do receptora w komórce docelowej musi zostać przetransportowany przez krew. Czas do pojawienia się objawów w organizmie zależy od tego jak szybko zostanie osiągnięte toksyczne stężenie związku w cytoplazmie komórek organizmu.

3. Czynniki wpływające na toksyczność:

• powierzchnia ciała

• Szybkość wchłaniania przez skórę

• Rodzaj i stężenie toksyny

• Przemiany metaboliczne

• aktywność enzymatyczna

• Różnice gatunkowe

• sposób ekspozycji

• Czynniki środowiskowe i wewnątrzwydzielnicze

• Czynniki genetyczne

Powierzchnia ciała

potrzeba dużo mniej toksyny aby zabić małego owada niż znacznie większego ssaka. Im mniejsze zwierzę, tym większa jest powierzchnia przypadająca na gram masy ciała.

Ważne jest w przypadku oprysków, aby nie robić uszczerbku dla natury bydła hodowlanego i ludzi.

Szybkość wchłaniania przez skórę

Przykładowo DDT jest prawie identycznie toksyczny dla owadów i ssaków podawany iniekcyjnie. ale podawany zewnętrznie bardziej toksyczny jest dla owadów. Toksyczność zależy od faktu, że pancerzyk chitynowy jest bardziej przepuszczalny niż skóra ssaka. Ssaki mają dodatkową ochronę przed wnikaniem toksyn jaką jest sierść.

przemiany metaboliczne

na przykładzie chemoterapeutycznego działania sulfonamidów

- ludzie wymagają dostarczania kwasu foliowego, który jest przekształcany w kwas tetrahydrofoliowy, który jest ważnym kofaktorem uczestniczącym w syntezie nukleotydów purynowych i pirydynowych. ale bakterie gram ujemne nie są zdolne do symilowania kwasu foliowego. Zamiast tego mają zdolność syntezy prekursora tego kwasu (kw. dihydropteroinowego) Sulfonamidy ze względu na ich podobieństwo do jednego ze składników tego kwasu hamują tę reakcję. Rozwijające się bakterie są pozbawione kofaktora kwasu tetrahydrofoliowego więc ich wzrost zostaje zahamowany. Organizm ludzki nie syntezuje kwasu foliowego więc wprowadzenie sulfonamidów nie jest tak niebezpieczne jak dla bakterii gram ujemnych. Chociaż wykazują one toksyczne działanie uboczne. odkładają się w nerkach.

Aktywność enzymatyczna

W pewnych przypadkach przemiany metaboliczne mogą być takie same dla szeregu różnych gatunków, jednakże enzymy, które są odpowiedzialne za określone przemiany mogą być różne.

Selektywna toksyczność może być też spowodowana różnicami w układach metabolizujących ksenobiotyk

Różnice gatunkowe

Rozpatrzenie różnic gatunkowych jest konieczne by ustosunkować się do przewidywania toksyczności jeśli chodzi o człowieka. Nawet w obrębie jednej klasy różnice w metabolizmie różnych gatunków mogą być znaczne. W wielu przypadkach różnice mają charakter ilościowy jak i jakościowy.

Przykładowo pewien lek antyrakowy jest toksyczny dla ludzi myszy szczurów i psów ale nie dla świnki morskiej i królików. Te różnice obrazuję jak ważny jest wybór obiektu zwierzęcego do badań.

Sposób ekspozycji

W badaniach ważne jest, aby zwierzę było narażone na działanie toksyny w taki sam sposób, na jaki może być człowiek. Ten aspekt jest ważny w bataliach prawnych (we wczesnych badaniach właściwości rakotwórczych substancji smolistych pozostałych po paleniu tytoniu zostały odrzucone, gdyż smarowano skórę zwierząt doświadczalnych. Taka ekspozycja trucizny jest nieporównywalna z ekspozycją człowieka na dym tytoniowy i substancje smoliste)

W badaniach podaje się duże dawki zwierzętom, gdyż i tak nie oddaje to ryzyka chronicznej ekspozycji populacji ludzkiej na niewielkie ilości związków rakotwórczych obecnych w jej środowisku. Dlatego, jeżeli chodzi o szkodliwość związków rakotwórczych nie ma podanej dawki progowej. Niezależnie od tego jak mała jest to dawka uważa się ją za szkodliwą.

Indywidualne reakcje na ksenobiotyki

Różnice w reakcjach na ksenobiotyki pojedynczych osobników w obrębie danego gatunku mogą być spowodowane przyczynami środowiskowymi (dostosowaniem się do otoczenia)lub też spowodowane indywidualnymi cechami genetycznymi poszczególnych osobników lub grup osobników.

Czynniki środowiskowe i wewnątrzwydzielnicze

- wykazano, że na metabolizm ksenobiotyków może wpływać dieta.

- inny czynnikiem może być ekspozycja na konkurencyjny ksenobiotyk jak np. lek lub toksyna występująca w środowisku. Metabolizm jednego związku chemicznego może być przyspieszony lub spowolniony po działaniu innego zw. chemicznego, który może okazać się aktywatorem lub inhibitorem jednego ze skoniugowanych enzymów.

- działanie toksyny zależy od stanu hormonalnego osobnika. Ten warunek uwidacznia się nie tylko w różnych skutkach działania na mężczyzn i kobiety, lecz także u tego samego osobnika w różnych porach dnia.

- wiek osobnika. Organizmy rozwijające się i starzejące są bardziej podatne na działanie ksenobiotyku niż stosunkowo młode osobniki dorosłe. Jest to prawdopodobnie spowodowane tym, że bardzo młode organizmy nie wykształciły w pełni właściwych poziomów enzymów odpowiedzialnych za procesy dezktywowania toksyn a w starzejących się organizmach poziom tych enzymów maleje.

Czynniki genetyczne

Każdy układ biologicznie homogenny, nawet jeśli wszystkie osobniki utrzymywane są jednakowych warunkach jest w rzeczywistości heterogenny. Większość osobników tego samego gatunku w podobny sposób ulega uszkodzeniu chemicznemu. Jednakże zawsze istnieje niewielka grupa osobników, które są albo nadmiernie wrażliwe albo odporne na działanie trucizny. Osobniki te są w szczególny sposób obdarzone genetycznie właściwościami nazwanymi- hiperwrażliwością lub hipowrażliwością.

predyspozycje do odporności na dany ksenobiotyk są uwarunkowane też rasą osobników.

Populacje genetyczne zmienione rozwijają się wtedy, kiedy mutacje genetyczne występują w komórkach rozrodczych. Jeżeli mutacja doprowadza do deficytu lub braku enzymu niezbędnego do normalnego funkcjonowania organizmu, potomstwo ginie. Do obserwacji nadają się jedynie zmutowane populacje, w których deficyt jakiegoś enzymu nie jest koniecznym warunkiem przetrwania. Osobniki takie prowadzą normalne życie, jednak mogą okazać się nieodporne, gdy nastąpi kontakt z jakimś lekiem lub ksenobiotykiem.

---