DANS LA NOURRITURE

Les produits chimiques étrangers comprennent des composés qui, de par leur nature et leur quantité, ne sont pas inhérents au produit naturel, mais peuvent être ajoutés pour améliorer la technologie visant à préserver ou améliorer la qualité du produit et ses propriétés nutritionnelles, ou ils peuvent être formés dans le produit sous forme de composés. le résultat d'un traitement technologique (chauffage, friture, irradiation, etc.) et du stockage, ainsi que d'y pénétrer ou de pénétrer dans les aliments en raison d'une contamination.

Selon des chercheurs étrangers, sur la quantité totale de substances chimiques étrangères pénétrant de l'environnement dans le corps humain, selon les conditions locales, 30 à 80 % ou plus proviennent de l'alimentation (K. Norn, 1976).

L’éventail des effets pathogènes possibles des CHC pénétrant dans l’organisme avec des aliments est très large. Ils peuvent:

1) nuire à la digestion et à l'absorption des nutriments ;

2) réduire les défenses de l’organisme ;

3) sensibiliser le corps ;

4) avoir un effet toxique général ;

5) provoquer des effets gonadotoxiques, embryotoxiques, tératogènes et cancérigènes ;

6) accélérer le processus de vieillissement ;

7) perturber la fonction de reproduction.

Le problème de l'impact négatif de la pollution de l'environnement sur la santé humaine devient de plus en plus aigu. Elle a dépassé les frontières nationales et est devenue mondiale. Le développement intensif de l'industrie et la chimisation de l'agriculture conduisent à l'apparition dans l'environnement de grandes quantités de composés chimiques nocifs pour le corps humain. On sait qu'une part importante de substances étrangères pénètre dans le corps humain avec les aliments (par exemple, les métaux lourds - jusqu'à 70 %). Par conséquent, une large information de la population et des spécialistes sur les contaminants présents dans les aliments revêt une grande importance pratique. La présence de contaminants dans des produits alimentaires sans valeur nutritionnelle ou biologique ou toxiques menace la santé humaine. Naturellement, ce problème, qui touche aussi bien les produits alimentaires traditionnels que les nouveaux produits, est devenu particulièrement aigu à l'heure actuelle. La notion de « substance étrangère » est devenue le centre autour duquel les discussions s’enflamment encore. L'Organisation mondiale de la santé et d'autres organisations internationales s'attaquent intensivement à ces problèmes depuis environ 40 ans, et les autorités sanitaires de nombreux pays tentent de les contrôler et d'introduire la certification alimentaire. Les contaminants peuvent pénétrer accidentellement dans les aliments sous forme de contaminants, et parfois ils sont introduits spécifiquement sous forme d'additifs alimentaires lorsque cela est censé être dû à une nécessité technologique. Les contaminants présents dans les aliments peuvent, dans certaines conditions, provoquer une intoxication alimentaire, ce qui présente un risque pour la santé humaine. Dans le même temps, la situation toxicologique générale est encore compliquée par la consommation fréquente d'autres substances non alimentaires, par exemple des médicaments ; l'entrée dans le corps de substances étrangères sous forme de sous-produits de l'activité industrielle et d'autres types d'activité humaine par l'air, l'eau, les aliments consommés et les médicaments. Les produits chimiques qui pénètrent dans les aliments depuis notre environnement créent des problèmes dont la solution est un besoin urgent. En conséquence, il est nécessaire d'évaluer l'importance biologique de la menace que représentent ces substances pour la santé humaine et de révéler son lien avec des phénomènes pathologiques dans le corps humain.

L’une des façons possibles pour les contreparties centrales d’entrer dans les produits alimentaires est leur inclusion dans ce que l’on appelle la chaîne alimentaire.

Ainsi, les aliments entrant dans le corps humain peuvent contenir des concentrations très élevées de substances appelées substances étrangères (FCS).

Les chaînes alimentaires représentent l'une des principales formes de relations entre différents organismes, dont chacun est dévoré par une autre espèce. Dans ce cas, une série continue de transformations de substances se produit dans les maillons successifs proie-prédateur. Les principales options pour de telles chaînes alimentaires sont présentées dans la figure. Les chaînes les plus simples peuvent être considérées dans lesquelles les produits végétaux : champignons, herbes (persil, aneth, céleri, etc.), légumes et fruits, céréales - reçoivent des polluants du sol suite à l'arrosage des plantes (avec de l'eau), lorsque traiter les plantes avec des pesticides pour lutter contre les ravageurs ; sont fixés et, dans certains cas, s'y accumulent puis pénètrent dans le corps humain avec la nourriture, acquérant la capacité d'avoir un effet positif ou, plus souvent, négatif sur celui-ci.

Les chaînes comportant plusieurs maillons sont plus complexes. Par exemple, herbe – herbivores – humains ou céréales – oiseaux et animaux – humains. Les chaînes alimentaires les plus complexes sont généralement associées au milieu aquatique. Les substances dissoutes dans l'eau sont extraites par le phytoplancton, ce dernier est ensuite absorbé par le zooplancton (protozoaires, crustacés), puis absorbé par les poissons « paisibles » puis prédateurs, qui pénètrent ensuite dans le corps humain. Mais la chaîne peut être poursuivie en mangeant du poisson par les oiseaux et les omnivores (cochons, ours) et en entrant ensuite seulement dans le corps humain. Une caractéristique des chaînes alimentaires est que dans chaque maillon suivant, il y a un cumul (accumulation) de polluants en quantités nettement plus importantes que dans le maillon précédent. Ainsi, selon V. Eichler, par rapport aux préparations de DDT, les algues, lorsqu'elles sont extraites de l'eau, peuvent augmenter (accumuler) la concentration du médicament de 3 000 fois ; dans le corps des crustacés, cette concentration augmente encore 30 fois ; dans le corps du poisson – encore 10 à 15 fois ; et dans le tissu adipeux des goélands qui se nourrissent de ce poisson - 400 fois. Bien entendu, le degré d'accumulation de certains contaminants dans les maillons de la chaîne alimentaire peut différer de manière assez significative selon le type de contaminants et la nature du maillon de la chaîne. On sait par exemple que dans les champignons, la concentration de substances radioactives peut être 1 000 à 10 000 fois plus élevée que dans le sol.

Options pour l'entrée de substances étrangères

Comme vous le savez, presque toutes les substances étrangères qui pénètrent dans l'organisme, y compris les médicaments, y sont métabolisées puis excrétées. On sait que les individus diffèrent les uns des autres par le taux de métabolisation des médicaments et leur élimination de l'organisme : selon la nature de la substance chimique, cette différence peut aller de 4 à 40 fois. Lorsqu'il est métabolisé et éliminé lentement, un certain médicament peut s'accumuler dans le corps et, à l'inverse, certaines personnes peuvent éliminer rapidement la substance étrangère du corps.

L'élimination des substances étrangères est facilitée par des enzymes qui les mébolisent. Cependant, la présence de ces derniers dans l’organisme dépend avant tout de facteurs héréditaires, même si leur activité peut être affectée par l’âge, le sexe, l’alimentation, la maladie, etc.

Il est raisonnable de supposer qu’une personne dont le système enzymatique convertit les cancérogènes en leurs formes ultimes plus rapidement et dans une plus grande mesure est plus susceptible de développer un cancer qu’une personne qui métabolise les cancérogènes plus lentement. Et dans ce cas, de très grandes différences ont été constatées entre les individus. Par exemple, l'activité de l'enzyme époxyde hydratase, qui métabolise les HAP cancérigènes, présente dans les microsomes hépatiques de plus de soixante-dix individus, chez une personne ayant le taux métabolique le plus élevé, peut être 17 fois supérieure à son activité chez une personne ayant le taux métabolique le plus élevé. taux métabolique le plus bas. D'autres enzymes associées au métabolisme des cancérogènes présentent également de grandes différences interindividuelles.

Il convient de rappeler que l'action de ces enzymes varie considérablement dans les différents tissus d'un même individu (poumons, foie ou cellules sanguines). Mais leur activité peut aussi changer dans les mêmes tissus d'un même individu (en raison du vieillissement, sous l'influence d'une maladie, sous l'action de médicaments, sous l'influence d'aliments ou d'une induction enzymatique). Il ne vaut pas non plus la peine de souligner que l'activité des enzymes associées au métabolisme des agents cancérigènes dans les tissus de différents animaux est différente ; La différence entre les tissus animaux et humains est encore plus grande.

Cependant, les chercheurs ont néanmoins tenté de déterminer approximativement le danger cancérigène pour les individus sur la base de l'action d'enzymes qui transforment les substances nocives présentes dans l'organisme en leurs formes ultimes (ce qu'on appelle l'activation métabolique). On suppose, même si cette hypothèse n'est pas entièrement justifiée, que l'activité des enzymes toxiques et détoxifiant les cancérogènes dans les lymphocytes du sang reflète également l'état des enzymes dans d'autres tissus.

Lors de la détermination de l'action de la benzo[a]pyrène hydroxylase, il a été constaté que les homogénats de lymphocytes provenant de fumeurs en contenaient 52 % de plus que les homogénats similaires provenant de non-fumeurs. Une activité plus élevée de cette enzyme, provoquant une activation métabolique des HAP, a également été retrouvée dans les microsomes des lymphocytes des fumeurs et des individus prenant des médicaments (jusqu'à 93 %). Mais en même temps, il a été constaté que l'activité de l'enzyme glutathion-S-transférase, qui neutralise les HAP dans l'organisme, dans l'homogénat de lymphocytes de tous les groupes (fumeurs, non-fumeurs et personnes prenant des médicaments) restait à peu près la même. même. Deux conclusions peuvent en être tirées :

1. Le tabagisme n’affecte pas seulement vos poumons. Cela peut également provoquer des modifications dans d’autres tissus, tels que les lymphocytes sanguins. Cela signifie que la capacité d'un tissu à métaboliser les cancérogènes ne peut être jugée que sur la base de la détermination de l'activité des enzymes correspondantes dans d'autres tissus, par exemple les lymphocytes.
2. Alors que fumer augmente l’activité de l’enzyme « toxique » AGG, l’activité de l’enzyme « détoxifiante » glutathion-β-transférase reste inchangée. Cela pourrait signifier que chez les fumeurs, la plupart des cancérogènes présents subissent une activation métabolique, alors que l’activité neutralisante ne change pas. Cela pourrait, en termes très généraux, expliquer le fait que les fumeurs ont une incidence de cancer plus élevée que les non-fumeurs, non seulement en raison d'une consommation accrue de substances cancérigènes, mais également en raison de l'activité accrue des enzymes qui convertissent les substances cancérigènes en substances cancérigènes. formes ultimes.

Les enzymes et leur induction

Ainsi, on peut raisonnablement supposer que les individus qui ont une activité élevée d’enzymes qui convertissent les cancérogènes chimiques en leurs dérivés ultimes présentent une plus grande susceptibilité au cancer que les autres. Par conséquent, l’identification des individus présentant une activité accrue de ces enzymes toxiques permettrait de sélectionner ceux qui présentent un risque élevé de cancer. La mise en œuvre de mesures préventives appropriées auprès de ces personnes - élimination du contact avec des substances chimiques cancérigènes, prise de médicaments protégeant contre le cancer - permettrait d'en réduire l'incidence.

L'activation de ces enzymes (par exemple, AGG, benzo[a]pyrène hydroxylase) pourrait être une conséquence des propriétés héréditaires d'un individu particulier, ou due à une induction, c'est-à-dire une augmentation de l'activité de ces enzymes par certains produits chimiques. D.V. Nebart suggère la présence du locus du gène Ar chez la souris, responsable de la fourniture d'un tel système d'enzymes. Le corps des animaux possédant ce trait génétique (locus Ag) réagit aux HAP cancérigènes par leur métabolisation accélérée et, par conséquent, par une incidence accrue de cancer. À l’inverse, chez les animaux qui ne possèdent pas ce trait héréditaire, le métabolisme est très lent et l’incidence de la maladie est faible. On peut supposer que des traits génétiques similaires existent chez d’autres espèces animales ou chez l’homme.

Un autre facteur qui pourrait augmenter le risque de cette maladie en augmentant l’activité enzymatique toxique est l’induction de produits chimiques. Il s'agit, par exemple, des enzymes polychlorées, qui ne sont pas cancérigènes en elles-mêmes, mais qui, en renforçant l'activité d'enzymes toxiques et en les induisant, peuvent contribuer à un risque accru de cancérogenèse chez les individus exposés à leur action.

Ainsi, l'identification des individus soupçonnés d'avoir une plus grande susceptibilité au cancer à la suite d'une exposition à des produits chimiques cancérigènes pourrait être effectuée en testant l'activité d'une enzyme toxique (par exemple, la benzo[a]-pyrène hydroxylase) dans leurs lymphocytes. Un tel test est techniquement très difficile à mettre en œuvre ; de plus, selon de nombreux chercheurs, il est très peu fiable. Comme déjà mentionné, il est très difficile, sur la base de l'activité d'une enzyme dans les lymphocytes, de juger de l'activité de plusieurs enzymes dans d'autres tissus, surtout si elle est facilement modifiée selon le sexe par l'action d'autres produits chimiques, l'âge, l'alimentation, la maladie. et d'autres facteurs. Par conséquent, il convient d’être prudent dans la détermination du risque de cancer chez les individus en fonction de l’activité enzymatique de leurs cellules.

50. Le mécanisme de neutralisation des substances étrangères dans le foie.

Mécanisme de désintoxication

La neutralisation des substances dans le foie consiste en leur modification chimique, qui comprend généralement deux phases.

Dans la première phase, la substance subit une oxydation (élimination d'électrons), une réduction (gain d'électrons) ou une hydrolyse.

Dans la deuxième phase, une substance est ajoutée aux groupes chimiques actifs nouvellement formés. De telles réactions sont appelées réactions de conjugaison et le processus d'addition est appelé conjugaison (voir question 48).

51. Métallothionéine, neutralisation des ions de métaux lourds dans le foie. Protéines de choc thermique.

Métallothionéine- une famille de protéines de bas poids moléculaire à forte teneur en cystéine. Le poids moléculaire varie de 500 Da à 14 kDa. Les protéines sont localisées sur la membrane de l'appareil de Golgi. Les métallothionéines sont capables de lier les métaux lourds physiologiques (zinc, cuivre, sélénium) et xénobiotiques (cadmium, mercure, argent, arsenic, etc.). La liaison des métaux lourds est assurée par la présence de groupes thiol de résidus de cystéine, qui constituent environ 30 % de la composition totale en acides aminés.

Lorsque les ions de métaux lourds Cd2+, Hg2+, Pb2+ pénètrent dans l'organisme, une augmentation de la synthèse des métallothionéines se produit dans le foie et les reins - des protéines qui lient fermement ces ions, les empêchant ainsi de rivaliser davantage avec les ions Fe2+, Co2+, Mg2+ nécessaires à la vie. pour les sites de liaison dans les enzymes.

Les processus d'oxydation microsomale dans le foie sont l'hydroxylation de composés nocifs, qui se produit avec la participation de l'enzyme cytochrome P450 et se termine par une modification de la structure primaire des molécules de ces substances. Très souvent, cette méthode d’autodétoxification s’avère la plus importante, notamment lorsqu’il s’agit de neutraliser les substances toxiques organiques et les médicaments. En général, c'est dans le foie que le maximum de substances étrangères (xénobiotiques) est neutralisé, et de là elles sont envoyées vers les organes par lesquels elles seront excrétées.

Protéines de choc thermique est une classe de protéines fonctionnellement similaires, dont l'expression augmente avec l'augmentation de la température ou d'autres conditions qui stressent la cellule. L'expression accrue des gènes codant pour les protéines de choc thermique est régulée au stade de la transcription. L'augmentation extrême de l'expression des gènes codant pour les protéines de choc thermique fait partie de la réponse cellulaire au choc thermique et est principalement causée par le facteur de choc thermique. Les protéines de choc thermique se trouvent dans les cellules de presque tous les organismes vivants, des bactéries aux humains.

52. Toxicité de l'oxygène. Formation d'espèces réactives de l'oxygène.

Au cours de la croissance et du métabolisme, des produits de réduction de l'oxygène sont produits au sein des micro-organismes et sécrétés dans le milieu nutritif environnant. L'anion superoxyde, un produit de contraction de l'oxygène, est produit de manière monovalente par la contraction de l'oxygène : o2-→ o2- Il est produit lors de l'interaction de l'oxygène moléculaire avec divers éléments cellulaires, notamment les riboflavines réduites, les flavoprotéines, les quinones, les thiols et les protéines de fer et de soufre. Le processus exact par lequel cela provoque des dommages intracellulaires n’est pas connu ; cependant, il est capable de participer à un certain nombre de réactions destructrices, potentiellement mortelles pour la cellule. De plus, les produits de réactions secondaires peuvent augmenter la toxicité.

Par exemple, une hypothèse veut que l’anion superoxyde réagisse avec le peroxyde d’hydrogène dans la cellule :

O2-+ H2O2 → O – + O. + O2

Cette réaction, connue sous le nom de réaction de Haber-Weiss, produit le radical hydroxyle libre (O·), qui est l'oxydant biologique le plus puissant connu. Il peut attaquer pratiquement n’importe quelle matière organique de la cellule.

Réaction ultérieure entre l'anion superoxyde et le radical hydroxyle

les produits oxygénés (O2*), également destructeurs pour les cellules :

O2-+ O → O + O2*

Une molécule d’oxygène singulet agitée est très réactive. Par conséquent, le superoxyde doit être éliminé pour que les cellules restent en vie en présence d’oxygène.

La plupart des organismes facultatifs et aérobies contiennent de fortes concentrations d’une enzyme appelée superoxyde dismutase. Cette enzyme convertit l'anion superoxyde en oxygène et peroxyde d'hydrogène à l'état standard, débarrassant ainsi la cellule des anions superoxydes destructeurs :

2о2-+ 2H+Superoxyde Dismutase O2 + H2 O2

Le peroxyde d'hydrogène produit dans cette réaction est un agent oxydant, mais il n'endommage pas la cellule autant que l'anion superoxyde et a tendance à se diffuser hors de la cellule. De nombreux organismes possèdent une catalase ou une peroxydase, ou les deux, pour éliminer le H2O2. La catalase utilise H2O2 comme oxydant (accepteur d'électrons) et réducteur (donneur d'électrons) pour convertir le peroxyde en oxygène et en eau à l'état standard :

H2O2 + H2O2Catalase 2H2O + O2

La peroxydase utilise un redactant autre que H2O2 : H2O2 + Peroxydase H2R 2H2O + R

Dans son état fondamental, l’oxygène moléculaire est une molécule relativement stable qui ne réagit pas spontanément avec diverses macromolécules. Ceci explique son

configuration électronique : la principale forme d’oxygène dans l’atmosphère (3O2) est à l’état triplet.

Actuellement, les ROS comprennent les dérivés de l'oxygène de nature radicalaire (radical superoxyde (radical anion) O2 -, radical hydroperoxyde HO2, radical hydroxyle HO), ainsi que ses dérivés réactifs (peroxyde d'hydrogène H2O2, oxygène singulet 1O2 et peroxynitrite).

Étant donné que les plantes sont immobiles et constamment exposées à des conditions environnementales changeantes, et effectuent également la photosynthèse oxygénée, la concentration d'oxygène moléculaire dans leurs tissus est beaucoup plus élevée que chez les autres eucaryotes. Il a été démontré que la concentration en oxygène dans les mitochondries des mammifères atteint 0,1 µM, tandis que dans les mitochondries des cellules végétales, elle est supérieure à 250 µM. Dans le même temps, selon les chercheurs, environ 1 % de l'oxygène absorbé par les plantes est converti en ses formes actives, ce qui est inévitablement associé à une réduction progressive et incomplète de l'oxygène moléculaire.

Ainsi, l'apparition d'espèces réactives de l'oxygène dans un organisme vivant est associée à la survenue de réactions métaboliques dans différents compartiments cellulaires.

Les poisons qui pénètrent dans l'organisme, comme d'autres composés étrangers, peuvent subir diverses transformations biochimiques ( biotransformation), ce qui entraîne le plus souvent la formation de substances moins toxiques ( neutralisation, ou désintoxication). Mais il existe de nombreux cas connus de toxicité accrue des poisons lorsque leur structure dans le corps change. Il existe également des composés dont les propriétés caractéristiques ne commencent à apparaître qu'à la suite d'une biotransformation. Dans le même temps, une certaine partie des molécules de poison est libérée du corps sans aucune modification ou y reste même pendant une période plus ou moins longue, fixée par les protéines du plasma sanguin et des tissus. En fonction de la force du complexe « poison-protéine » formé, l'effet du poison ralentit ou est complètement perdu. De plus, la structure protéique ne peut être que porteuse d'une substance toxique, la délivrant aux récepteurs correspondants. *

* (Par le terme « récepteur » (ou « structure du récepteur ») on désignera le « point d'application » des poisons : l'enzyme, objet de son action catalytique (substrat), ainsi que les protéines, lipides, mucopolysaccharides et autres corps qui constituent la structure des cellules ou participent au métabolisme. Les idées pharmacologiques moléculaires sur l'essence de ces concepts seront discutées dans le chapitre. 2)

L'étude des processus de biotransformation permet de résoudre un certain nombre de problèmes pratiques en toxicologie. Premièrement, la connaissance de l’essence moléculaire de la détoxification des poisons permet de boucler les mécanismes de défense de l’organisme et, sur cette base, d’esquisser des voies d’influence dirigée sur le processus toxique. Deuxièmement, l'importance de la dose de poison (médicament) pénétrant dans l'organisme peut être jugée par la quantité de leurs produits de transformation libérés par les reins, les intestins et les poumons - métabolites, * ce qui permet de surveiller l'état de santé des personnes impliquées dans la production et l'utilisation de substances toxiques ; De plus, dans diverses maladies, la formation et la libération du corps de nombreux produits de biotransformation de substances étrangères sont considérablement altérées. Troisièmement, l'apparition de poisons dans l'organisme s'accompagne souvent de l'induction d'enzymes qui catalysent (accélèrent) leurs transformations. Par conséquent, en influençant l'activité des enzymes induites à l'aide de certaines substances, il est possible d'accélérer ou d'inhiber les processus biochimiques de transformation de composés étrangers.

* (Les métabolites sont également communément compris comme divers produits biochimiques du métabolisme normal (métabolisme).)

Il est désormais établi que les processus de biotransformation de substances étrangères se produisent dans le foie, le tractus gastro-intestinal, les poumons et les reins (Fig. 1). De plus, selon les résultats des recherches du professeur I. D. Gadaskina,* un nombre considérable de composés toxiques subissent des transformations irréversibles dans le tissu adipeux. Cependant, l’importance principale ici est le foie, ou plus précisément la fraction microsomale de ses cellules. C’est dans les cellules hépatiques, dans leur réticulum endoplasmique, que sont localisées la plupart des enzymes qui catalysent la transformation des substances étrangères. Le réticulum lui-même est un plexus de tubules linoprotéiques qui pénètrent dans le cytoplasme (Fig. 2). L'activité enzymatique la plus élevée est associée au réticulum dit lisse, qui, contrairement au réticulum rugueux, n'a pas de ribosomes à sa surface. ** Il n’est donc pas surprenant qu’en cas de maladies du foie, la sensibilité de l’organisme à de nombreuses substances étrangères augmente fortement. Il convient de noter que, bien que le nombre d'enzymes microsomales soit faible, elles possèdent une propriété très importante: une affinité élevée pour diverses substances étrangères avec une relative non-spécificité chimique. Cela leur donne la possibilité d'entrer dans des réactions de neutralisation avec presque tous les composés chimiques qui pénètrent dans l'environnement interne du corps. Récemment, la présence d'un certain nombre de ces enzymes a été prouvée dans d'autres organites cellulaires (par exemple dans les mitochondries), ainsi que dans le plasma sanguin et les micro-organismes intestinaux.

* (Gadaskina I. D. Tissu adipeux et poisons. - Dans l'ouvrage : Enjeux actuels de la toxicologie industrielle / Ed. N. V. Lazareva, A. A. Golubeva, E. T. Lykhipoy. L., 1970, p. 21-43)

** (Les ribosomes sont des formations cellulaires sphériques d'un diamètre de 15 à 30 nm, qui sont des centres de synthèse de protéines, notamment d'enzymes ; contiennent de l'acide ribonucléique (ARN))

On pense que le principe principal de la transformation des composés étrangers dans le corps est d'assurer la vitesse la plus élevée de leur élimination en les transférant de structures chimiques liposolubles à des structures chimiques plus solubles dans l'eau. Au cours des 10 à 15 dernières années, lors de l'étude de l'essence des transformations biochimiques de composés étrangers de liposolubles à hydrosolubles, une importance croissante est accordée au système enzymatique dit monooxygénase à fonction mixte, qui contient une protéine spéciale - cytochrome P-450. Sa structure est proche de l'hémoglobine (elle contient notamment des atomes de fer à valence variable) et constitue le dernier maillon du groupe des enzymes microsomales oxydantes - biotransformateurs, concentrés principalement dans les cellules hépatiques. * Dans l'organisme, le cytochrome P-450 peut se trouver sous 2 formes : oxydé et réduit. À l'état oxydé, il forme d'abord un composé complexe avec une substance étrangère, qui est ensuite réduit par une enzyme spéciale - la cytochrome réductase. Ce composé réduit réagit ensuite avec l'oxygène activé, entraînant la formation d'une substance oxydée et, en règle générale, non toxique.

* (Kovalev I. E., Malenkov A. G. Flux de substances étrangères : impact sur l'humanité, - Nature, 1980, n° 9, p. 90-101)

La biotransformation des substances toxiques repose sur plusieurs types de réactions chimiques, qui entraînent l'ajout ou l'élimination de radicaux méthyle (-CH 3), acétyle (CH 3 COO-), carboxyle (-COOH), hydroxyle (-OH) ( groupes), ainsi que les atomes de soufre et les groupes contenant du soufre. Les processus de décomposition des molécules de poison jusqu'à la transformation irréversible de leurs radicaux cycliques sont d'une importance considérable. Mais un rôle particulier parmi les mécanismes de neutralisation des poisons est joué par réactions de synthèse, ou conjugaison, à la suite de quoi se forment des complexes non toxiques - des conjugués. Dans le même temps, les composants biochimiques de l'environnement interne de l'organisme qui entrent en interaction irréversible avec les poisons sont : l'acide glucuronique (C 5 H 9 O 5 COOH), la cystéine ( ), la glycine (NH 2 -CH 2 -COOH), l'acide sulfurique, etc. Les molécules de poisons contenant plusieurs groupes fonctionnels peuvent être transformées par 2 ou plusieurs réactions métaboliques. Notons au passage une circonstance significative : la transformation et la détoxification des substances toxiques dues aux réactions de conjugaison étant associées à la consommation de substances importantes pour la vie, ces processus peuvent provoquer une carence de ces dernières dans l'organisme. Ainsi, un autre type de danger apparaît : la possibilité de développer des affections douloureuses secondaires dues à un manque de métabolites nécessaires. Ainsi, la détoxification de nombreuses substances étrangères dépend des réserves de glycogène dans le foie, puisque de l'acide glucuronique en est formé. Par conséquent, lorsque de fortes doses de substances pénètrent dans l'organisme, dont la neutralisation s'effectue par la formation d'esters d'acide glucuronique (par exemple, des dérivés du benzène), la teneur en glycogène, principale réserve de glucides facilement mobilisable, diminue. D'autre part, il existe des substances qui, sous l'influence d'enzymes, sont capables de séparer les molécules d'acide glucuronique et de contribuer ainsi à neutraliser les poisons. L'une de ces substances s'est avérée être la glycyrrhizine, qui fait partie de la racine de réglisse. La glycyrrhizine contient 2 molécules d'acide glucuronique à l'état lié, qui sont libérées dans le corps, ce qui, apparemment, détermine les propriétés protectrices de la racine de réglisse contre de nombreux empoisonnements, connus depuis longtemps dans la médecine chinoise, tibétaine et japonaise. . *

* (Salo V. M. Plantes et médecine. M. : Nauka, 1968)

Quant à l'élimination des substances toxiques et de leurs produits de transformation de l'organisme, les poumons, les organes digestifs, la peau et diverses glandes jouent un certain rôle dans ce processus. Mais ici, ce sont les nuits qui sont les plus importantes. C'est pourquoi, dans de nombreux empoisonnements, à l'aide de moyens spéciaux améliorant la séparation de l'urine, ils parviennent à éliminer le plus rapidement possible les composés toxiques du corps. Dans le même temps, il faut également prendre en compte les effets néfastes sur les reins de certains poisons excrétés dans les urines (par exemple le mercure). De plus, les produits de transformation de substances toxiques peuvent être retenus dans les reins, comme c'est le cas en cas d'intoxication grave à l'éthylène glycol. * Lorsqu'il est oxydé, de l'acide oxalique se forme dans le corps et des cristaux d'oxalate de calcium tombent dans les tubules rénaux, empêchant ainsi la miction. En général, de tels phénomènes sont observés lorsque la concentration de substances excrétées par les reins est élevée.

* (L'éthylène glycol est utilisé comme antigel - une substance qui abaisse le point de congélation des liquides inflammables dans les moteurs à combustion interne.)

Pour comprendre l'essence biochimique des processus de transformation des substances toxiques dans l'organisme, considérons quelques exemples concernant les composants communs de l'environnement chimique de l'homme moderne.

Donc, benzène, qui, comme d'autres hydrocarbures aromatiques, est largement utilisé comme solvant pour diverses substances et comme produit intermédiaire dans la synthèse de colorants, plastiques, médicaments et autres composés, se transforme dans l'organisme dans 3 directions avec formation de métabolites toxiques ( Fig.3). Ces derniers sont excrétés par les reins. Le benzène peut rester très longtemps dans l’organisme (jusqu’à 10 ans selon certains rapports), notamment dans le tissu adipeux.

L'étude des processus de transformation dans le corps est particulièrement intéressante. métaux toxiques, qui ont un impact de plus en plus étendu sur les populations en lien avec le développement de la science et de la technologie et la mise en valeur des ressources naturelles. Tout d'abord, il convient de noter qu'en raison de l'interaction avec les systèmes tampons redox de la cellule, au cours de laquelle se produit le transfert d'électrons, la valence des métaux change. Dans ce cas, le passage à un état de valence inférieure est généralement associé à une diminution de la toxicité des métaux. Par exemple, les ions chrome hexavalents se transforment dans l'organisme en une forme trivalente peu toxique, et le chrome trivalent peut être rapidement éliminé de l'organisme à l'aide de certaines substances (pyrosulfate de sodium, acide tartrique, etc.). Un certain nombre de métaux (mercure, cadmium, cuivre, nickel) se lient activement aux biocomplexes, principalement aux groupes fonctionnels d'enzymes (-SH, -NH 2, -COOH, etc.), ce qui détermine parfois la sélectivité de leur action biologique.

Parmi pesticides- substances destinées à détruire les êtres vivants et les plantes nuisibles, il existe des représentants de différentes classes de composés chimiques toxiques pour l'homme à un degré ou à un autre : organochlorés, organophosphorés, organométalliques, nitrophénol, cyanure, etc. Selon les données disponibles, * à propos 10 % de toutes les intoxications mortelles sont actuellement causées par des pesticides. Comme on le sait, les plus importants d’entre eux sont les FOS. En s'hydrolysant, ils perdent généralement leur toxicité. Contrairement à l'hydrolyse, l'oxydation des FOS s'accompagne presque toujours d'une augmentation de leur toxicité. Cela peut être constaté si l'on compare la biotransformation de 2 insecticides : le fluorophosphate de diisopropyle, qui perd ses propriétés toxiques en éliminant un atome de fluor lors de l'hydrolyse, et le thiophos (un dérivé de l'acide thiophosphorique), qui est oxydé en phosphacol, beaucoup plus toxique (un dérivé de l'acide orthophosphorique).

* (Buslovich S. Yu., Zakharov G. G. Clinique et traitement des intoxications aiguës aux pesticides (pesticides). Minsk : Biélorussie, 1972)

Parmi les plus utilisés substances médicinales les somnifères sont la source d’intoxication la plus courante. Les processus de leurs transformations dans le corps ont été assez bien étudiés. En particulier, il a été montré que la biotransformation de l'un des dérivés courants de l'acide barbiturique - le luminal (Fig. 4) - se déroule lentement, ce qui est à la base de son effet hypnotique à assez long terme, puisqu'il dépend du nombre de luminaux inchangés. molécules en contact avec les cellules nerveuses. La désintégration de l'anneau barbiturique entraîne l'arrêt de l'action du luminal (ainsi que d'autres barbituriques), qui, à des doses thérapeutiques, provoque un sommeil pouvant aller jusqu'à 6 heures. À cet égard, le sort dans le corps d'un autre représentant des barbituriques - l'hexobarbital - n'est pas sans intérêt. Son effet hypnotique est beaucoup plus court, même en utilisant des doses nettement plus élevées que Luminal. On pense que cela dépend de la plus grande vitesse et du plus grand nombre de méthodes d'inactivation de l'hexobarbital dans l'organisme (formation d'alcools, de cétones, de dérivés déméthylés et autres). D'autre part, les barbituriques qui restent presque inchangés dans l'organisme, comme le barbital, ont un effet hypnotique plus durable que le luminal. Il s'ensuit que les substances excrétées sous forme inchangée dans l'urine peuvent provoquer une intoxication si les reins ne peuvent pas faire face à leur élimination du corps.

Il est également important de noter que pour comprendre l'effet toxique inattendu de l'utilisation simultanée de plusieurs médicaments, il faut accorder l'importance voulue aux enzymes qui affectent l'activité des substances combinées. Par exemple, le médicament physostigmine, lorsqu'il est utilisé avec la novocaïne, fait de cette dernière une substance très toxique, car elle bloque l'enzyme (estérase) qui hydrolyse la novocaïne dans l'organisme. L'éphédrine se manifeste de la même manière, en se liant à l'oxydase, qui inactive l'adrénaline et prolonge et renforce ainsi l'effet de cette dernière.

Les processus d'induction (activation) et d'inhibition de l'activité des enzymes microsomales par diverses substances étrangères jouent un rôle majeur dans la biotransformation des médicaments. Ainsi, l’alcool éthylique, certains insecticides et la nicotine accélèrent l’inactivation de nombreux médicaments. Par conséquent, les pharmacologues prêtent attention aux conséquences indésirables du contact avec ces substances au cours d'un traitement médicamenteux, au cours duquel l'effet thérapeutique d'un certain nombre de médicaments est réduit. Dans le même temps, il faut garder à l'esprit que si le contact avec l'inducteur des enzymes microsomales s'arrête brusquement, cela peut entraîner un effet toxique des médicaments et nécessitera une réduction de leurs doses.

Il convient également de garder à l'esprit que, selon l'Organisation mondiale de la santé (OMS), 2,5 % de la population présente un risque considérablement accru de toxicité médicamenteuse, car leur demi-vie génétiquement déterminée dans le plasma sanguin de ce groupe de personnes est 3 fois plus long que la moyenne. De plus, environ un tiers de toutes les enzymes décrites chez l'homme dans de nombreux groupes ethniques sont représentées par des variantes d'activité différente. D'où - des différences individuelles dans les réactions à l'un ou l'autre agent pharmacologique, en fonction de l'interaction de nombreux facteurs génétiques. Ainsi, il a été constaté qu'environ une personne sur 1 à 2 000 présente une activité fortement réduite de la cholinestérase sérique, qui hydrolyse la dithyline, un médicament utilisé pour détendre les muscles squelettiques pendant plusieurs minutes lors de certaines interventions chirurgicales. Chez ces personnes, l'effet de la ditiline est fortement prolongé (jusqu'à 2 heures ou plus) et peut devenir une source de maladie grave.

Chez les personnes vivant dans les pays méditerranéens, en Afrique et en Asie du Sud-Est, il existe un déficit génétiquement déterminé dans l'activité de l'enzyme glucose-6-phosphate déshydrogénase des érythrocytes (une diminution allant jusqu'à 20 % de la normale). Cette caractéristique rend les globules rouges moins résistants à un certain nombre de médicaments : les sulfamides, certains antibiotiques, la phénacétine. En raison de la dégradation des globules rouges chez ces personnes, une anémie hémolytique et un ictère surviennent pendant le traitement médicamenteux. Il est bien évident que la prévention de ces complications doit consister en une détermination préalable de l'activité des enzymes correspondantes chez les patients.

Bien que le matériel ci-dessus ne donne qu'une idée générale du problème de la biotransformation des substances toxiques, il montre que le corps humain dispose de nombreux mécanismes biochimiques protecteurs qui, dans une certaine mesure, le protègent des effets indésirables de ces substances, au moins à partir de petites doses. Le fonctionnement d'un système barrière aussi complexe est assuré par de nombreuses structures enzymatiques dont l'influence active permet de modifier le cours des processus de transformation et de neutralisation des poisons. Mais c’est déjà l’un de nos prochains sujets. Dans une présentation plus approfondie, nous reviendrons sur la prise en compte d'aspects individuels de la transformation de certaines substances toxiques dans l'organisme dans la mesure nécessaire à la compréhension des mécanismes moléculaires de leur action biologique.

Immunité: qu'est-ce que c'est.

Le but ultime du système immunitaire est de détruire un agent étranger, qui peut être un agent pathogène, un corps étranger, une substance toxique ou une cellule dégénérée du corps lui-même. Dans le système immunitaire des organismes développés, il existe de nombreuses façons de détecter et d'éliminer les agents étrangers ; leur ensemble est appelé réponse immunitaire.

Toutes les formes de réponse immunitaire peuvent être divisées en réactions acquises et innées.

Antigènes sont des molécules qui provoquent des réactions spécifiques dans l’organisme et sont perçues comme des agents étrangers. Par exemple, les personnes qui ont eu la varicelle (rougeole, diphtérie) développent souvent une immunité à vie contre ces maladies.

L'immunité innée caractérisé par la capacité de l’organisme à neutraliser un biomatériau étranger et potentiellement dangereux (micro-organismes, greffe, toxines, cellules tumorales, cellules infectées par un virus), qui existe initialement, avant la première entrée de ce biomatériau dans l’organisme.

Morphologie du système immunitaire

Barrières de surface

Exemples barrières mécaniques Le revêtement cireux de nombreuses feuilles de plantes, l’exosquelette des arthropodes, les coquilles d’œufs et la peau peuvent constituer la première étape de protection contre l’infection. Cependant, le corps ne peut pas être complètement séparé de l'environnement extérieur, c'est pourquoi il existe d'autres systèmes qui protègent les messages externes du corps : les systèmes respiratoire, digestif et génito-urinaire. Ces systèmes peuvent être divisés en actifs permanents et activés en réponse à une intrusion.

Un exemple de système fonctionnant en permanence sont les minuscules poils sur les parois de la trachée, appelés cils, qui effectuent des mouvements ascendants rapides pour éliminer la poussière, le pollen ou d'autres petits corps étrangers afin qu'ils ne puissent pas pénétrer dans les poumons. De même, l’expulsion des micro-organismes s’effectue grâce à l’action de rinçage des larmes et de l’urine. Le mucus sécrété dans le système respiratoire et digestif sert à lier et à immobiliser les micro-organismes.

Des enzymes telles que le lysozyme et la phospholipase A se trouvent dans la salive, les larmes et le lait maternel et ont également des effets antimicrobiens. Les pertes vaginales agissent comme une barrière chimique après le début des règles, lorsqu’elles deviennent légèrement acides. Le sperme contient des défensines et du zinc pour détruire les agents pathogènes. Dans l’estomac, l’acide chlorhydrique et les enzymes protéolytiques constituent de puissants facteurs de protection chimique contre les micro-organismes ingérés avec les aliments.

L'immunité innée

Les réactions immunitaires non spécifiques comprennent les réactions inflammatoires, le système du complément, ainsi que les mécanismes de destruction non spécifiques et la phagocytose.

L'immunité acquise

Les cellules effectrices d'une réponse immunitaire spécifique sont abordées dans la rubrique « Cellules » ; les mécanismes de déploiement de la réponse immunitaire avec leur participation sont abordés dans la rubrique « Mécanismes ».

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