Биологическая безопасность продуктов питания

Вторую группу составляют излучения, не имеющие электрических зарядов, - нейтронное, рентгеновское и у- излучения. Они передают свою энергию в веществе сначала электронам и положительно заряженным ядрам атомов, сталкиваясь с ними, а затем уже электроны и ядра атомов производят ионизацию атомов и молекул. Поэтому излучения этой группы называют косвенно ионизирующими излучениями.

Весь процесс самопроизвольного распада нестабильного нуклида называется радиоактивным распадом, а сам такой нуклид - радионуклидом. Вещества, имеющие в своем составе радиоактивные нуклиды, называют радиоактивными. Физическая величина, характеризующая число радиоактивных распадов в единицу времени, называется активностью нуклида; чем больше радиоактивных превращений происходит в радиоактивном веществе в единицу времени, тем выше его активность. Единицей измерения активности в системе СИ служит беккерель - в честь ученого, открывшего явление радиоактивности: 1 Бк = 1 распад в секунду.

Радиоактивные вещества обладают радиоактивностью только до тех пор, пока в них происходят ядерные превращения. По истечении определенного времени они становятся нерадиоактивными, превращаясь в стабильные изотопы. Все радионуклиды нестабильны в разной степени.

Для оценки продолжительности жизни радионуклида введено понятие период полураспада - время, в течение которого радиоактивность вещества (или число радиоактивных ядер) в среднем уменьшается вдвое. Период полураспада различных радионуклидов колеблется в широких пределах - от долей секунды до многих миллионов лет. Периоды полураспада некоторых радионуклидов, внесших значительный вклад в облучение населения и загрязнение территории после чернобыльской катастрофы, приведены ниже: йод-133 -20,8 ч; йод-131 - 8,05 суток; цезий-144 - 284 суток; рутений-106 - 1 год; це-зий-134 - 2,1 года; стронций-90 - 28 лет; цезий-137 - 30 лет; плутоний-239 -20 000 лет.

Принято считать, что вещество становится нерадиоактивным по истечении 10 периодов полураспада. За 1 период полураспада распадутся каждые 50 атомов из 100; за второй период полураспада (такой же промежуток времени) распадутся 25 атомов из 50 и т.д. - по экспоненте.

Повреждений, вызванных в живом организме, будет тем больше, чем больше энергии оно передаст тканям. Количество переданной организму энергии излучения называется дозой.

При характеристике единиц измерения применяют также понятия «поглощенная доза», «эквивалентная доза», «эффективная эквивалентная доза».

Количество энергии излучения, поглощенное единицей массы облучаемого тела (тканями организма), называется поглощенной дозой.

Но эта величина не учитывает того, что при одинаковой поглощенной дозе а- излучение гораздо опаснее в- или у- излучений. Чтобы учесть этот факт, поглощенную дозу следует умножить на коэффициент, отражающий способность излучения данного вида повреждать ткани организма (коэффициент качества ионизирующего излучения). При этом а- излучение считается в 20 раз опаснее других видов излучений. Пересчитанную таким образом поглощенную дозу называют эквивалентной дозой.

При определении эквивалентной дозы ионизирующего излучения используют следующие значения коэффициента качества: рентгеновское и гамма-излучение - 1; в- излучение - 1; тепловые (медленные) нейтроны - 2; быстрые нейтроны - 10; а- излучение -10...20.

Следует также учитывать, что разные органы и ткани имеют неодинаковую чувствительность, поэтому для них введены соответствующие коэффициенты. Если принять в качестве критерия чувствительности к ионизирующему излучению морфологические изменения, то клетки и ткани организма человека по степени возрастания чувствительности можно расположить в следующем порядке: нервная ткань, хрящевая и костная ткани, мышечная ткань, соединительная ткань, щитовидная железа, пищеварительные органы, легкие, кожа, слизистые оболочки, половые железы, лимфоидная ткань, костный мозг.

Для оценки ущерба здоровью человека с учетом неравномерного облучения введено понятие эффективной эквивалентной дозы. Она отражает суммарный эффект облучения для организма. Ее получают, умножив эквивалентные дозы на соответствующие коэффициенты и просуммировав их по всем органам и тканям.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Во второй, физико-химической фазе, протекающей 10-10 с, образуются высокоактивные в химическом отношении радикалы, которые, взаимодействуя с различными соединениями, дают начало вторичным радикалам, имеющим значительно большие по сравнению с первичными сроки жизни.

В третьей, химической фазе, длящейся 10-6 с, образовавшиеся радикалы вступают в реакции с органическими молекулами клеток, что приводит к изменению биологических свойств молекул. Описанные процессы первых трех фаз являются первичными и определяют дальнейшее развитие лучевого поражения.

В следующей за ними четвертой, биологической фазе, химические изменения молекул преобразуются в клеточные изменения. Наиболее чувствительным к облучению является ядро клетки, а наибольшие последствия вызывает повреждение ДНК, содержащей наследственную информацию. В результате облучения в зависимости от величины поглощенной дозы клетка гибнет или становится неполноценной в функциональном отношении. Время протекания четвертой фазы очень различно и в зависимости от условий может растянуться на годы или даже на всю жизнь.

По характеру распределения в организме человека радиоактивные вещества можно условно разделить на следующие группы.

остеотропные - отлагающиеся преимущественно в скелете (изотопы стронция, бария, радия, циркония, плутония и др.);

концентрирующиеся в печени (церий, лантан, плутоний и др.;

равномерно распределяющиеся по системам (тритий, углерод, инертные газы, железо и др.);

накапливающиеся в мышцах (калий, рубидий, цезий);

накапливающиеся в селезенке, лимфатических узлах, надпочечниках (ниобий, рутений);

6. накапливающиеся в щитовидной железе (радиоактивный йод-131).

Источники радиации и пути поступления радионуклидов в организм человека

Так как у человека в процессе эволюции не выработались специальные механизмы защиты от ионизирующих излучений, то для предотвращения неблагоприятных последствий для населения (по рекомендации Международной комиссии по радиационной защите) эффективная эквивалентная доза не должна превышать 5 мЗв в год.

Основные источники и уровни радиации приведены в табл. 3.17.

Естественные источники радиации

Радионуклиды естественного происхождения постоянно присутствуют во всех объектах неживой и живой природы, начиная с момента образования нашей планеты. При этом радиационный фон в различных регионах Земли может отличаться в 10 и более раз. К радионуклидам естественного происхождения относят, во-первых, космогенные радионуклиды, главным образом,

Н, Ве, С, Na №; во-вторых: радионуклиды, присутствующие в объектах окружающей среды (среди них основными источниками загрязнения пищевых продуктов и облучения человека являются К, U, ТИ).

До середины XX в. природные источники ионизирующих излучений были единственными в облучении человека, создавая естественный радиационный фон (ЕРФ).

Земное излучение. Основным дозообразующим компонентом ЕРФ является земное излучение от естественных радионуклидов, существующих на протяжении всей истории Земли. Основные радиоактивные изотопы, встречающиеся в горных породах Земли, это калий - 40, рубидий - 87 и члены двух радиоактивных семейств, берущих начало соответственно от урана -238 и тория - 232. От этих источников человек подвергается воздействию как внешнего (в результате излучения радионуклидов, находящихся в окружающей среде), так и внутреннего облучения (за счет радионуклидов, попадающих внутрь организма с воздухом, водой и продуктами питания). Уровни земной радиации неодинаковы в разных местах земного шара и зависят от концентрации радионуклидов в земной коре. В местах проживания основной массы населения они примерно одинаковы: 0,3 мЗв/год.

Большинство исследователей считает, что наибольшее значение имеют источники внутреннего облучения, которые обусловливают, по данным разных авторов, примерно от 50 до 68 % естественного радиационного фона. Очень небольшая часть этой дозы приходится на радиоактивные изотопы, образующиеся под воздействием космической радиации. Все остальные поступают от источников земного происхождения.

Радон. Одним из первых открытых человеком радионуклидов был радон - невидимый, не имеющий вкуса и запаха тяжелый газ (в 7,5 раза тяжелее воздуха). Этот благородный газ образуется при распаде изотопа 226Яа и поступает в организм ингаляционным путем. Согласно текущей оценке радон вместе со своими дочерними продуктами радиоактивного распада ответственен примерно за 3/4 годовой дозы земного облучения и почти за 1/2 дозы от всех естественных источников радиации. Основную часть этой дозы человек получает от радионуклидов, попадающих в его организм вместе с вдыхаемым воздухом. Человек контактирует с радоном везде, но главным образом в каменных и кирпичных жилых зданиях (особенно в подвальных помещениях и на первых этажах), поскольку главным источником является почва под зданием и строительные материалы. Радиоактивность (мкЗв/год) строительных материалов такова: дерево - 0; известняк, песчаник 0...100; кирпич, бетон 100...200; естественный камень, производственный гипс 200...400; шлаковый камень, гранит 400.2000. Высокое содержание радона может быть в подземных водах. Доступным и эффективным способом удаления радона из воды является ее аэрация. При кипячении воды, приготовлении горячих блюд радон в значительной степени улетучивается. Гораздо опаснее вдыхание радона с парами воды в ванной комнате (за 7 минут работы душа концентрация радона возрастает в 500 раз).

Космические лучи. Радиационный фон, создаваемый космическими лучами, дает чуть менее половины внешнего облучения, получаемого населением от естественных источников радиации.

Космические лучи в основном приходят к нам из глубин Вселенной, но некоторая их часть рождается на Солнце во время солнечных вспышек. Космические лучи могут достигать поверхности Земли или взаимодействовать с ее атмосферой, порождая вторичное излучение и приводя к образованию различных радионуклидов. Первичное космическое излучение состоит из протонов (до 91 %), частиц и ядер легких элементов (8 %). Вторичное излучение представляет собой продукты взаимодействия первичного излучения с атмосферой Земли.

Из-за наличия у Земли магнитного поля, отклоняющего заряженные частицы (из которых в основном и состоят космические лучи), Северный и Южный полюсы получают больше радиации, чем экваториальные области. Кроме того, уровень радиации растет с высотой, т.к. при этом остается все меньше воздуха, играющего роль защитного экрана. Поэтому пассажиры авиалайнеров получают дозу 40.50 мкЗв за полет.

Техногенные источники радиации

В результате производственной деятельности человека, связанной с добычей полезных ископаемых, сжиганием органического топлива, производством и внесением минеральных удобрений и т. п., произошло обогащение окружающей среды естественными радионуклидами и повышение естественного радиационного фона.

С момента овладения человеком ядерной энергией в биосферу начали поступать радионуклиды, образующиеся на АЭС, при производстве ядерного топлива и испытаниях ядерного оружия. Таким образом, встал вопрос об искусственных радионуклидах и особенностях их влияния на организм человека. Среди радионуклидов искусственного происхождения выделяют 21 наиболее распространенных, 8 из которых составляют основную дозу внутреннего облучения населения: С, С8, Ьг, Ru, Се, I, /г.

Среднегодовые дозы, получаемые от естественного радиационного фона и различных искусственных источников излучения, приведены в табл. 3.18.

Таблица 3.18

Среднегодовые дозы от различных источников излучения

Источник излучения	Доза, мбэр/год
Природный радиационный фон	200
Строительные материалы	140
Атомная энергетика	0,2
Медицинские исследования	140
Ядерные испытания	2,5
Полеты в самолетах	0,5
Бытовые предметы	4
Телевизоры и мониторы ЭВМ	0,1
Общая доза	500

Основными факторами, обусловливающими техногенное усиление естественного радиационного фона, являются следующие:

широкое применение минеральных удобрений, содержащих примеси урана (например, фосфатидных);

работа ТЭЦ на угле;

добыча полезных ископаемых;

рост добычи урановых руд;

осадки от испытаний ядерного оружия;

использование медицинского оборудования (рентгеновского и флюорографии);

просмотр телевизоров;

увеличение числа авиаперевозок (при которых возрастает космическое облучение);

аварии на АЭС (за период с 1971 по 1986 гг. произошли 152 аварии в 14 странах мира).

Пути поступления радиоактивных веществ в организм человека

Существуют три пути поступления радиоактивных веществ в организм человека:

при вдыхании воздуха, загрязненного радиоактивными веществами;

через желудочно-кишечный тракт - с пищей и водой;

через кожу.

Для наиболее опасных искусственных радионуклидов, к которым следует отнести долгоживущие Sr, Cs, и короткоживущий I, в настоящее время выявлены закономерности всасывания, распределения, накопления и выделения, а также механизмы их связи с различными биологическими структурами.

Наибольшее значение имеет пищевой (алиментарный) путь, для которого можно выделить следующие направления: растение -- человек;

растение -- животное -- молоко -- человек; растение -- животное -- мясо -- человек; атмосфера -- осадки -- рыба -- человек; вода -- человек;

вода -- гидробионты -- человек.

Различают поверхностное (воздушное) и структурное загрязнение продуктов радионуклидами.

При поверхностном загрязнении радиоактивные вещества, переносимые воздушной средой, оседают на поверхности продуктов, частично проникая внутрь растительной ткани. Более эффективно радиоактивные вещества удерживаются на растениях с ворсистым покровом и с разветвленной наземной частью, в складках листьев и соцветиях. При этом задерживаются не только растворимые формы радиоактивных соединений, но и нерастворимые. Однако поверхностное загрязнение относительно легко удаляется даже через несколько недель.

Структурное загрязнение радионуклидами обусловлено физико-химическими свойствами радиоактивных веществ, составом почвы, физиологическими особенностями растений. Радионуклиды, выпавшие на поверхности почвы, на протяжении многих лет остаются в ее верхнем слое, постоянно мигрируя на несколько сантиметров в год в более глубокие слои. Это в дальнейшем приводит к их накоплению в большинстве растений с хорошо развитой и глубокой корневой системой.

Быстрее всего из почвы в растения поступают стронций-90, стронций-89, йод-131 барий-140 и цезий-137. Растения по степени накопления радиоактивных веществ располагаются в следующем порядке: табак (листья) > свекла (корнеплоды) > картофель (клубни) > пшеница (зерно) > естественный травяной покров (листья и стебли).

В период рассеивания радионуклидов после выброса в атмосферу (аварии или испытания ядерного оружия) наиболее опасен воздушный путь из-за большого объема легочной вентиляции, высокого коэффициента захвата и усвоения организмом изотопов из воздуха. В зависимости от природы радионуклида величина всасывания его в пищеварительном тракте колеблется от нескольких сотых (цирконий, ниобий, редкоземельные элементы, включая лантаниды) до нескольких единиц (висмут, барий, полоний), десятков (железо, кобальт, стронций, радий) и до ста (тритий, натрий, калий) процентов. Всасывание через неповрежденную кожу, как правило, незначительно. Только тритий легко всасывается в кровь через кожу. Затем радионуклиды распределяются в организме человека в соответствии с их химическими свойствами.

Комиссия Сос1ех АНтешайш при ФАО/ВОЗ приняла, что допустимые уровни радиоактивных веществ в загрязненных пищевых продуктах, реализуемых на международном рынке и предназначенных для всеобщего потребления, составляют: для цезия и йода - 1 000 Бк/кг, для стронция - 100 Бк/кг, для плутония и америция - 1 Бк/кг.

Технологические способы снижения содержания радионуклидов в пищевой продукции

Основными направлениями по профилактике радиоактивного загрязнения окружающей среды являются следующие: охрана атмосферы Земли как природного экрана, предохраняющего от губительного космического воздействия радиоактивных частиц; соблюдение глобальной техники безопасности при добыче, использовании и хранении радиоактивных элементов, применяемых человеком в процессе его жизнедеятельности.

Важнейшим фактором предотвращения накопления радионуклидов в организме людей является питание. Особенно это касается защиты организма от долгоживущих радионуклидов, которые способны мигрировать по пищевым цепям, накапливаться в органах и тканях, подвергать хроническому облучению костный мозг, костную ткань и т. п.

Современная концепция радиозащитного питания базируется на трех основных направлениях:

максимально возможное снижение поступления радионуклидов с пищей;

торможение процесса сорбции и накопления радионуклидов в организме;

соблюдение принципов радиозащитного питания; прием радиозащитных препаратов.

Уменьшения поступления радионуклидов в организм с пищей можно достичь при помощи различных технологических приемов.

За счет обработки пищевого сырья - тщательного мытья, чистки продуктов, отделения малоценных частей можно удалить от 20 до 60 % радионуклидов. Так, перед мытьем некоторых овощей целесообразно удалять верхние наиболее загрязненные листья (капуста, лук репчатый и др.). Картофель и корнеплоды обязательно моют дважды: до и после очистки от кожуры.

Наиболее предпочтительным способом кулинарной обработки пищевого сырья в условиях повышенного загрязнения окружающей среды радиоактивными веществами является варка. При отваривании значительная часть радионуклидов переходит в отвар. Использовать отвары в пищу нецелесообразно.

Мясо перед приготовлением следует вымачивать в холодной воде. При жарении мяса и рыбы происходит их обезвоживание и на поверхности образуется корочка, препятствующая выведению радионуклидов и других вредных веществ. Поэтому при вероятности загрязнения пищевых продуктов радиоизотопами следует отдавать предпочтение отварным мясным и рыбным блюдам, а также блюдам, приготовленным на пару.

Питьевая вода из централизованного водопровода обычно не требует какой-либо дополнительной обработки. Необходимость дополнительной обработки питьевой воды из шахтных колодцев состоит в ее кипячении в течение 15...20 мин. Затем следует ее охладить, отстоять и осторожно, не взмучивая осадка, перелить в другую посуду.

Существенного снижения содержания радионуклидов в молочных продуктах можно достичь путем получения из молока жировых и белковых концентратов. При переработке молока в сливки остается не более 9 % цезия и 5 % стронция, в твороге - 21 % цезия и около 27 % стронция, в сырах - 10 % цезия и до 45 % стронция. В сливочном масле всего около 2 % цезия от его содержания в цельном молоке.

Для торможения процесса всасывания и накопления радионуклидов в организме необходимо создать условия для активной перистальтики кишечника, чтобы уменьшить время облучения организма радионуклидами, проникшими в желудочно-кишечный тракт. Этому способствует потребление продуктов, содержащих пищевые волокна, - хлеба из муки грубого помола, перловой и гречневой каш, фруктовых и овощных супов, блюд из вареных и сырых овощей, а также молочных продуктов, содержащих органические кислоты, - кефира, простокваши, кумыса. Полезны также настой чернослива, отвар пшеничных отрубей, морская капуста. Целесообразно пользоваться легкими слабительными средствами растительного происхождения. К ним относятся почечуйная трава, спорыш, корень солодки, корень одуванчика, семена льна и подорожника. При отсутствии достаточного эффекта можно пользоваться более сильными растительными средствами, такими как кора крушины, лист сенны, корень ревеня, алоэ, плоды жостера и др.

В период повышенного радиационного воздействия необходимо для усиления защитных биохимических реакций в организме увеличить количество жидкости за счет питья различных соков с мякотью (богатых пектиновыми веществами), хлебного кваса, витаминных напитков, чая.

Для выведения уже попавших в организм радионуклидов необходима высокобелковая диета. Употребление белка должно быть увеличено не менее чем на 10 % от суточной нормы, для восполнения носителей ЬН-групп, окисляемых активными радикалами, образуемыми радионуклидами. Источниками белковых веществ, кроме мяса и молочных продуктов, являются продукты из семян бобовых растений, морская рыба, а также крабы, креветки и кальмары.

На уровень отложения радионуклидов в организме влияет содержание в пищевых продуктах железа, калия и кальция. Достаточный уровень железа препятствует удерживанию в организме плутония (железо содержится в гречихе, подсолнечнике, луке репчатом, тыкве, свекле, яблоках, рябине и др.). Калий и кальций, присутствующие в пищевых продуктах, являются ионными антагонистами цезия и стронция соответственно (калием богаты картофель, петрушка, изюм, курага, орехи; кальций содержат молочные продукты, яйца, рыба).

Профилактика при поступлении радиоактивного йода заключается в ежедневном потреблении солей нерадиоактивного йода (йодида калия).

В желудке радионуклиды находятся в свободном состоянии, не взаимодействуя с химическими компонентами перевариваемых продуктов. Это создает сравнительно благоприятные условия для связывания их радиозащитными веществами, или радиопротекторами.

Радиопротекторы - препараты, создающие состояние искусственной радиорезистентности. Они предупреждают изменения в радиочувствительных органах и тканях, защищают клетки кроветворных тканей в большей степени, чем средства общебиологического действия; ослабляют процессы деструкции и хромосомных перестроек в клетках.

Наиболее предпочтительно применение радиопротекторов природного происхождения, не обладающих побочным действием на организм и проявляющих хороший радиозащитный эффект.

К таким радиопротекторам относятся пектиновые вещества, содержащие свободные карбоксильные группы галактуроновой кислоты. Они способны связывать радионуклиды с образованием нерастворимых комплексов, которые не всасываются в желудочно-кишечном тракте и легко выводятся из организма. Оптимальная профилактическая доза пектина в условиях радиоактивного загрязнения составляет 15 г в сутки.

Наибольшее количество пектиновых веществ содержится в плодах семечковых (3,3...19,9 %), тропических (5,5...15,8 %) и субтропических (9...14 %) культур, корнеплодах (6,4...30 %), тыквенных овощах (1,7...23,6 %), винограде, смородине, крыжовнике, клюкве (4,2...12,6 %). Межгосударственной научно-производственной ассоциацией «Пектин» и НИИ «Биотехпе-реработка» Кубанского государственного аграрного университета разработаны пектинсодержащие консервные, кондитерские, хлебобулочные, макаронные и молочные изделия, безалкогольные и слабоалкогольные напитки, а также сухие смеси, рекомендованные для пектинопрофилактики населения.

В ежедневный рацион питания пектин может быть включен либо в виде промышленных пектинсодержаших пищевых продуктов, либо в виде сухого порошка, добавляемого после его набухания в готовые блюда. Наибольшей способностью связывать радионуклиды обладают свекловичный и подсолнечный пектины, меньшей - яблочный и цитрусовый.

На основании современных достижений радиационной биологии и гигиены, результатов наблюдений, выполненных в контролируемых регионах, выведена формула радиозащитного питания, которая включает измененный состав белкового, липидного, витаминного, минерального питания, обогащенный белками как носителями 8Н-групп, полиненасыщенными жирными кислотами, сложными некрахмальными углеводами, полисахаридами, минеральными солями и витаминами (рис. 3.12).

ПРИНЦИПЫ РАДИОЗАЩИТНОГО ПИТАНИЯ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Увеличение в рационе серосодержащих аминокислот

Увеличение в рационе ПНЖК

Увеличение потребления сложных некрахмальных

углеводов

Увеличение потребления каротиноидов, витаминов С, Р, Е и группы В

Увеличение в рационе содержания Ca, Mg, Fe, I, Se и др.

Увеличение потребления молочных продуктов

Увеличение потребления растительных и ограничение насыщенных жиров

Увеличение потребления овощей и фруктов

Увеличение потребления овощей и фруктов, продуктов из цельного зерна, печени

Увеличение потребления молочных продуктов, мяса, продуктов моря, зерновых

Пектиновые вещества в сочетании с фитосорбентами предупреждают развитие общих и местных лучевых реакций. Так, комбинация кверцетина с пектином замедляет процесс сорбции радионуклидов в 2 раза, оказывая положительное воздействие на обмен веществ в организме.

Одним из направлений радиозащитного питания является увеличение потребления витаминов - антиоксидантов, также обладающих радиопротекторными свойствами. Поэтому желательно больше употреблять в пищу различных растительных масел - оливкового, кукурузного, подсолнечного - по 2... 3 столовые ложки в день. Ускорить выведение из организма радионуклидов, в том числе цезия, способны аскорбиновая кислота (витамин С), щавелевая и лимонные кислоты.

Установлено, что обогащение рациона рыбой, кальцием, фтором, витаминами А, Е, С, а также неусвояемыми углеводами (пектин, клетчатка) способствует снижению риска онкологических заболеваний, играет большую роль в профилактике радиоактивного воздействия.

Существует распространенное мнение, что при повышении радиационного фона полезно употреблять спиртные напитки. Действительно, в небольших дозах красные сухие вина способствуют кроветворению, а содержащиеся в красных винах антоцианы и катехины способны образовывать с некоторыми радионуклидами нерастворимые комплексы, выводимые из организма. Однако диапазон такого действия очень мал, количество фенольных соединений в красных винах незначительно, а условия настолько специфичны, что прием красного вина эффективен не позднее чем через 1... 2 ч после попадания в организм радионуклидов. Кроме того, сам алкоголь оказывает прямое токсическое влияние на внутренние органы человека, особенно на печень, и без того подвергающуюся воздействию радионуклидов. Намного полезнее употреблять свежезаваренный, особенно зеленый, чай, который содержит намного больше катехинов, чем любые вина. К тому же в листьях чая содержится повышенное количество витамина Р, который уменьшает проницаемость и ломкость капилляров и оказывает антиокислительное действие.

Состав пищевых рационов способен оказывать решающее воздействие на реакции организма не только при большой степени облучения, но и при длительном внутреннем облучении малыми дозами. Регулирование поступления радионуклидов во внутреннюю среду организма путем включения в рацион продуктов и веществ, обладающих радиозащитным, иммуноактиви-рующим или адаптогенным действием, а также кулинарной и технологической их обработки является реальным путем снижения последствий внутреннего облучения организма человека.

3.3.11 Метаболизм чужеродных соединений

Механизм детоксикации ксенобиотиков - две фазы. Изучение метаболизма чужеродных соединений, превращений, которые они претерпевают, попадая в организм человека, важны, в первую очередь, с точки зрения выяснения химических и биохимических механизмов детоксикации, а также с точки зрения оценки возможностей защитной системы организма по детоксикации чужеродных веществ.

Метаболизм чужеродных соединений в организме будет зависеть от множества различных факторов. Путь ксенобиотика, его воздействие и ответную реакцию организма можно представить в виде схемы (рис. 3.13).

Попадая в организм, определенная доза вещества всасывается в месте контакта, разносится и распределяется в крови и органах. Вследствие метаболистических изменений и ритмического протекания процессов детоксикации уровень его содержания падает. В тканях и клетках ксенобиотик проходит через одну или несколько мембран, взаимодействуя с рецепторами. В результате возникает ответная реакция, включаются механизмы противодействия с целью поддержания постоянства внутренней среды - гомеостаза.

Метаболизм ксенобиотиков протекает в виде двухфазного процесса: 1-я фаза - метаболистические превращения; 2-я фаза - реакции конъюгации.

1-я фаза

1-я фаза (метаболистические превращения) - связана с реакциями окисления, восстановления, гидролиза и протекает при участии ферментов главным образом в эндоплазматическом ретикулуме печени и реже - других органов (надпочечниках, почках, кишечнике, легких и т. д.).

Окисление. В осуществлении реакций окисления решающее значение имеют микросомальные ферменты печени. Окислительная система состоит из системы цитохрома Р-450, а также НАДФН- и НАДН-зависимых редуктаз. Система цитохрома Р-450 представляет электронтранспортную цепь, организованную в белково-липидный комплекс, катализирующий окислительно-восстановительную реакцию включения атома кислорода в молекулу гидрофобных соединений R-H. Эта реакция протекает с использованием электронов, поступающих от доноров НАДФН и НАДН к цитохромам Р-450 и b5 при участии редуктаз.

Микросомальные ферменты катализируют не только окисление жирных кислот, гидроксилирование стероидов, окисление терпенов и алкалоидов, но и окисление различных лекарств, пестицидов, канцерогенных ПАУ и других ксенобиотиков.

Такое многообразие субстратов, на которое воздействует цитохром Р-450, является следствием множественных форм фермента, число которых достигает сотни. В ответ на воздействие различных ксенобиотиков в печени и других органах происходит индукция синтеза тех изоформ цитохрома Р-450, которые метаболизируют данные токсиканты, что эквивалентно реакции иммунной системы организма на воздействие чужеродных белков. Поэтому весь спектр этих ферментов обозначают как генное суперсемейство цитохро-ма Р-450, для которого была предложена специальная номенклатура. Например: цитохромы Р-450 1А1 и 1А2 - метаболизируют полиароматические углеводороды (1-я арабская цифра обозначает генное семейство, латинская буква - генное подсемейство, 2-я цифра - конкретный фермент); цитохром Р-450 ЗА4 - афлатоксин В, цитохром Р-450 2Е1 - метаболизирует нитрозоами-ны и т. п.

Восстановление. Чаще всего имеют место реакции восстановления нитро- и азосоединений в амины, восстановление кетонов во вторичные спирты.

Гидролиз. Речь идет главным образом о гидролизе сложных эфиров и амидов, с последующей деэтерификацией и дезаминированием.

2-я фаза

Реакции конъюгации - это реакции, приводящие к детоксикации. Наиболее важные из них - реакции связывания активных -ОН, -NH2, -СООН и -SH-групп и метаболита первичного ксенобиотика. Интересно, что некоторые ксенобиотики, в частности лекарственные средства, могут стимулировать активность ферментов, участвующих в метаболизме различных веществ (не только собственном). Такая ферментативная индукция может считаться выгодной, т. к. метаболизм и выведение токсических веществ ускоряется, если только промежуточные метаболиты не окажутся более токсичными, чем исходные вещества.

Наиболее широка и многообразна активность ферментов семейства глутатионтрансфераз. Они участвуют в реакциях конъюгации с восстановленным глутатионом, которые могут протекать по следующей схеме:

Кроме того, глутатионтрансферазы восстанавливают органические гидроперекиси в спирты.

Уридиндифосфат (УДФ) - глюкуронилтрансферазы присоединяют остаток глюкуроновой кислоты к фенолам, спиртам, аминам. Эти ферменты метаболизируют, например, анилин, фенол, морфин, левомецитин, парацето-мол и др.

Ацетилтрансферазы присоединяют ацетил к N- или О-атомам, а метил трансферазы метилируют ОН-, NH2- и SH-группы различных ксенобиотиков и лекарственных средств.

К ферментам второй фазы относятся и некоторые другие ферменты, такие как сульфотрансфераза и метилтрансфераза.

Функционирование всех ферментов 2-й фазы ограничивается тем, что они метаболизируют только те вещества, которые имеют функциональные группы, поэтому эти ферменты включаются после высвобождения или образования функциональных групп ферментами первой фазы метаболизма ксенобиотиков. Однако трансферазы имеют и важные достоинства: они присутствуют во всех клетках; функционируют при любых путях поступления ксенобиотиков в организм; завершают детоксикацию, а иногда исправляют ошибки первой фазы.

Факторы, влияющие на метаболизм чужеродных соединений. Чужеродные соединения обычно метаболизируются различными путями, образуя множество метаболитов. Скорость и направление этих реакций зависят от многих факторов, результатом действия которых могут быть изменения в картине метаболизма и, как следствие, возникают различия в токсичности.

Эти факторы по своему происхождению можно разделить: а) на генетические (генетически обусловленные дефекты ферментов, участвующие в метаболизме чужеродных соединений); б) физиологические (возраст, пол, состояние питания, наличие различных заболеваний); в) факторы окружающей среды (облучение ионизирующей радиацией, стресс из-за неблагоприятных условий, наличие других ксенобиотиков).

Очень важно для процессов детоксикации, чтобы обе фазы детоксика-ции функционировали согласованно, с некоторым доминированием реакций конъюгации, особенно, если на первой стадии в результате метаболистиче-ских превращений из первоначальных ксенобиотиков образуются вещества с выраженной токсичностью.

Принципиально важное значение для нормального функционирования обеих фаз детоксикации имеет и соответствующий уровень эффективности антиоксидантной системы клетки, что определяется активностью антиоксидазных ферментов и уровнем низкомолекулярных антиоксидантов: токоферолов, биофлавоноидов, витамина С и других; поскольку хорошо известно, что функционирование системы цитохрома Р-450 связано с образованием активных форм кислорода: оксидрадикала, Н2О2, которые вызывают деструкцию мембран, в том числе мембран эндоплазматического ретикулума, и тем самым способны подавлять активность цитохром Р-450-зависимых ферментов и частично ферментов конъюгации, которые встроены в мембраны и активность которых связана с мембранным окружением.

Таким образом, антиоксидазная система функционирует как еще одна важная система детоксикации, обеспечивающая защиту организма от агрессивных органических свободных радикалов, перекисных производных, которые также являются опасными факторами онкогенности, как и рассматриваемые экзогенные токсиканты.

Размещено на Allbest.ru