Защита организма от проникновения ксенобиотиков

Ксенобиотики – общее название всех чужеродных для организма веществ неживой природы. Система защиты, имеет 3 основных уровня:

1) барьерный – кожные покровы, особенности строения верхних дыхательных путей, избирательная проницаемость клеток эпителия, выстилающих внутреннюю поверхность путей организма;

2) ферментный – ферменты клеток различных тканей, ферменты пищеварительного тракта могут трансформировать проникшие в организм ксенобиотики в соединения типа органических оснований или органических кислот;

3) Транспортный – представлен специальными клетками различных тканей, имеющими в своей структуре белок переносчик. Он способен связываться с органическими основаниями или кислотами и переносить их внутрь клетки или из неё. По конвееру таких клеток трансформируемые ферментами ксенобиотики выносятся в кровь и присоединяются к эритроцитам. Эритроциты несут их в печень и там от них освобождаются.

Система защиты сформировалась в ходе биологической эволюции животных и человека за миллионы лет и высоко эффективна по отношению к природным ксенобиотикам. Развитие производства привело к накоплению и появлению в среде новых химических веществ, которые преодолевают барьеры организма. Многие, благодаря своим химическим свойствам, разрушают их, создавая условия для проникновения природных ксенобиотиков и открывая новые ворота для инфекций, что повышает возможности развития инфекций и аллергических заболеваний. Ферментная система организма ограничена наследственной информацией и поэтому в ее состав не входят ферменты, способные трансформировать большинство производственных ксенобиотиков. Транспортная система изначально способна к выведению из организма только определенных групп химических соединений и тесно связана с эффективностью ферментной системы. Поэтому многие современные ксенобиотики проникают во внутреннюю среду организма, не выводятся из него и накапливаются в определенных тканях, называемых депо (чаще всего жировая ткань). Проникновение ксенобиотиков в организм может привести к острому или хроническому отравлению, спровоцировать концерогенез, аллергию, повышать частоту мутаций.

12.7 Система контроля индивидуальности и целостности организма (Иммунная система)

Как известно, наследственная информация организма сводится к иформации о структуре его белков, т. е. все белки организма синтезируются на основе его индивидуальной информации. Система контроля индивидуальности и целостности организма называется иммунной системой. Реакции иммунной системы, направленные на распознавание, нейтрализацию и выведение из организма чужеродных белковых соединений, называются иммунитетом. Способность вызывать иммунные реакции при проникновении в организм называется иммуногенность. Иммуногенностью обладают только белки, их соединения и крупные углеводы. Однако при попадании в организм химического комплекса не иммуногенного вещества, например лекарственного препарата с белком, иммунная реакция тоже будет развиваться, причем продукты этой реакции будут взаимодействовать и со всем комплексом, и только с белком, и только с не иммунногенным веществом, входящим в комплекс. Т. е., если в силу случайных обстоятельств или неправильного применения лекарств образуется его комплекс с собственным или любым другим белком, то через некоторое время продукты иммунных реакций организма будут вырабатываться и при поступлении только лекарства. Таким образом, развивается иммунная (аллергическая) реакция на любые не иммуногенные вещества. Белковые соединения, вызывающие при проникновении в организм иммунные реакции и способные взаимодействовать с продуктами этих реакций, называются антигенами.

Иммунные реакции делят на 2 группы:

Неспецифические - это такие реакции, продукты которых постоянно вырабатываются в организме, постоянно присутствуют в нем и способны нейтрализовать большие группы возможных антигенов. В первую очередь к ним относят фагоциты - клетки иммунной системы, циркулирующие в крови или присутствующие в разных органах, способные поглощать частицы антигенов, переваривать их, расщепляя на безвредные вещества, выводимые из организма. К неспецифическим продуктам иммунной системы относится комплемент. Комплемент - это система ферментов в сыворотке крови, которая расщепляет чужеродные растворимые антигены. Возможности и фагоцитоза, и комплемента ограничены, т.к. они нейтрализуют только антигены, обладающие определенными общими свойствами. Например, наличие в химической структуре определенной химической группы. Антигены, не имеющие этих общих свойств, продуктами неспецифических реакций нейтрализоваться не будут.

Специфические иммунные реакции - это такие реакции, продукты которых вырабатываются только в ответ на проникновение антигена и могут взаимодействовать только с этим антигеном. Основным продуктом специфических иммунных реакций являются антитела (At) или иммуноглоблины (Ig). Иммуноглобулины – это белки сыворотки крови, вырабатываемые клетками иммунной системы в ответ на проникновение антигена, в молекуле которых есть участок, способный взаимодействовать только с этим антигеном. При взаимодействии иммуноглобулина с антигеном образуется комплекс – «антиген-антитело», который может:

а) прикрепляться к эритроцитам и вместе с ними, поступая в печень, затем выводиться из организма;

б) разрушаться фагоцитами или комплементом вне зависимости от исходных свойств антигена;

в) взаимодействовать со специализированными клетками организма, начинающими вырабатывать биологически активные вещества, угнетающие жизнедеятельность «паразитов».

В зависимости от формы нейтрализации антигена иммуноглобулины делят на классы: IgA, IgM, IgG, IgE. Главное отличие специфических иммунных реакций от всех других защитных реакций организма состоит в том, что генетически запрограммированы не определенные продукты, нейтрализующие определенные антигены, а способность вырабатывать антитела в ответ на проникновение любого антигена, способные нейтрализовать только этот антиген. Благодаря этому возможности специфических иммунных реакций безграничны и обеспечивают защитную реакцию против любого вероятного ифекционного агента. Однако, поскольку развиваются они только после проникновения антигена в организм и их развитие требует времени, возбудитель инфекции успевает размножаться в организме, разрушая его, что приводит к заболеванию. Иногда скорость размножения и разрушительное действие возбудителя успевают сделать организм не жизнеспособным до полного развития защитных реакций. Однако после выздоровления в организме остаются клетки «иммунологической памяти», которые при вторичном проникновении того же антигена приведут к очень быстрому накоплению необходимых антител, и заболевания может не быть вообще или оно будет проходить в легкой форме.

Иммунодефициты – нарушения в работе иммунной системы, приводящие к недостатку или полному отсутствию продуктов тех или иных иммунных реакций.

Первичные иммунодефициты – обусловлены наследственностью. К ним относят несколько редких наследственных заболеваний и физиологический иммунодефицит новорожденных. Так как к моменту рождения формирование иммунной системы не завершено, количество антител вырабатываемых в организме ребенка до 13 лет в 1000-10 раз меньше чем у взрослого.

Вторичные иммунодефициты – развиваются в результате взаимодействия организма со средой. Основные причины:

1) любая травма вызывает временный иммунодефицит пропорциональной тяжести травмы.

2) психотропные вещества подавляющие центральную нервную систему. Любая операция под общим наркозом вызывает иммунодефицит на 2,5 месяца.

3) недостаточное белковое питание или нарушение белкового обмена веществ.

4) любой стресс.

5) препараты, подавляющие паразитарные инфекции.

6) компоненты выбросов транспорта и производства подавляют иммунные реакции.

Широкое распространение всех перечисленных факторов в среде обитания современного человека привело тому, что, по данным ВОЗ до 80% населения Земли постоянно или периодически имеет ту или иную форму иммунодефицита, что и является главным фактором распространения ВИЧ-инфекции.

ВИЧ (вирус иммунодефицита человека) – единственная инфекция, которая не сопровождается иммунодефицитом, а вызывает его. ВИЧ инфицирует Т- лимфоциты – помощники (Th), главная роль которых в распознавании своих и чужих антигенов, без их сигнала антитела не начинают вырабатываться. После заражения клетки вирус непредсказуемо долго остается в ней малоактивным: не размножается и не разрушает зараженные клетки. Но такая клетка синтезирует некоторые вирусные белки, и, так как в этот период иммунная система работает еще нормально, эти вирусные белки распознаются как чужие антигены и на них вырабатываются антитела. По наличию в сыворотке крови антител и ставится диагноз на скрытое ВИЧ–носительство.

При активизации вируса зараженные клетки образуют множество новых вирусов. Они выходят из клетки, разрушая её, и тут же заражают и разрушает другие. Так как из-за массовой гибели Th иммунная система, перестает распознавать чужие антигены, прекращается выработка антител на все инфекции. Развивается СПИД, при котором человек заболевает множеством инфекционных заболеваний сразу, и его жизнь поддерживается только комплексом современных антибиотиков, сдерживающих размножение возбудителей.

Передача ВИЧ происходит половым путем или при попадании вируса в кровь. Однако проникновение вируса в кровь не всегда приводит к инфицированию. На 1999 год из 2003 человек (работников исследовательских учреждений, которым вирус в результате аварии гарантировано попадал в кровь), инфицированными оказались только 5 человек. Исследования показали, что инфицирование организма через кровь возможно в том случае, если иммунная система в состоянии иммунодефицита. Это объясняет высокий процент заражения половым путем, т.к. половые пути максимально изолированы от действия продуктов иммунных реакций. Большой % заражения в медицинских учреждениях объясняется тем, что стресс в результате болезни, оперативное вмешательство, различные препараты подавляют иммунную систему. Широкое распространение ВИЧ среди наркоманов также объясняется иммунодефицитом, вызванным постоянным потреблением наркотиков.

Аллергия

Аллергические реакции - реакции нормальной иммунной системы. В зависимости от механизма их делят на несколько типов. Наиболее распространенными являются реакции первого или немедленного типа.

Реакции этого типа предназначены для борьбы организма с паразитами, инфицирующими различные пути организма и кожные покровы. Такие паразиты практически изолированы от воздействия продуктов иммунных реакций. Более того, проникновение их антигенов в кровь и последующий контакт с клетками иммунной системы, как правило, происходит через микроповреждения кожи или эпителия путей в микроколичествах, не превышающих 1-2 мкг. Проникновение микроколичеств антигенов в кровь и их контакт с клетками иммунной системы становится сигналом для преимущественной выработки антител класса IgE. Эти антитела могут одновременно взаимодействовать с антигеном, на который они вырабатывались, и с тучными или базофильными клетками организма. В результате такого взаимодействия эти клетки выбрасывают массу биологически активных веществ, которые призваны, с одной стороны, подавить жизнедеятельность паразита, с другой - изменить проницаемость сосудов, усилить выделение слизи, вызвать сокращение гладкой мускулатура, что должно способствовать удалению паразита из инфицированных путей.

После освобождения организма от возбудителя в путях остаются тучные клетки, несущие на себе молекулы антител. При повторном проникновении такого же паразита реакция выброса веществ происходит через 1-2 минуты. Так как сигналом для выработки IgE является микроколичество антигена, то реакция подобного типа, развивается на проникновение микроколичеств любых антигенов, в том числе не связанных с какой-либо инфекцией. Такой антиген называется «аллерген», а реакция – аллергической.

Основные причины широкого распространения аллергических заболеваний:

а) частые респираторные заболевания приводят к раздражению и повреждению барьеров дыхательных путей, через их микроповреждения, в кровь попадает микро количество пыльцы растений, компонентов шерсти животных, домашней пыли, на белковое соединение которых начинает вырабатываться IgE. Поэтому последующий контакт дыхательных путей с этим аллергеном приводит к его взаимодействию с IgE на тучных клетках путей и развитию реакций.

б) нарушения пищеварения, что создает микроповреждения для проникновения различных антигенов, а также для накопления в пищеварительном тракте самих антигенов в виде полностью или частично не переваренных белков.

в) загрязнение среды обитания веществами, нарушающими барьеры организма.