Виды токсического действия загрязняющих веществ

Воздействие загрязняющих веществ на живой организм подразделяется на 3 типа: цитотоксичное, тератогенное и генетическое.

Цитотоксическое воздействие заключается в изменение проницаемости клеточных мембран, что приводит к проникновению токсикантов внутрь клетки и как следствие - нарушение функций ферментативных систем клеток.

Тератогенное воздействие связано с нарушениями генов, приводящими к возникновению пороков развития и уродства у потомства человека, животных или растений. Тератогены действуют на плод в фазе формирования его органов.

Генетическое воздействие приводит к изменению темпа мутаций организма. Действие химических мутагенов (влияющих на наследственность) похоже на действие радиоактивного излучения. Такие вещества как этиленимин, нитрозометилмочевина поражают ядро клетки, а именно хромосомы. В водных экосистемах наиболее чувствительными к радиоактивному излучению и его химическим аналогам являются рыбы - на первом месте, дальше следуют ракообразные и моллюски, затем водоросли и бактерии.

Для человека наиболее опасно попадание радионуклидов внутрь организма. Наиболее распространенным радионуклидом-загрязнителем является криптон - 85, образующийся в отходах АЭС. Это газообразное вещество, инертно, оказывает действие на кожу и легкие человека, но в организме не накапливается. Гораздо большую опасность представляет ⁹⁰Sr. Он способен замещать Са²⁺ и накапливаться в костной ткани. Распад ⁹⁰Sr в организме человека вызывает онкологические заболевания и лейкемию.

Онкологические заболевания возникают и при воздействии многих химических загрязнителей окружающей среды. К ним относятся:

· полициклические углеводороды (ПАУ), образующие донорно-акцепторные комплексы с ДНК и РНК (бенз(а)пирен);

· алкилнитрозамины;

· ароматические амины, образующие канцерогенные продукты (гидроксиламины, аминобензолы);

· аминоазосоединения, образующие N-окси или N-оксиметиловые производные, которые взаимодействуют с метиониновыми остатками белков.

Токсические эффекты воздействия химических соединений, проникающих внутрь клетки, происходит несколькими путями:

1) Нарушение пространственно-временной и функциональной упорядоченности ферментных систем клетки, связанных с переносом электронов и атомов на большие расстояния. Пример: нарушение транспорта е в цепи цитохром с-оксидазе препятствует образованию АТФ.

2) Вовлечение загрязняющих веществ в метаболические процессы, если эти загрязняющие вещества являются аналогами веществ клетки. Такая подмена приводит к обрыву метаболической цепи.

3) Химическое взаимодействие загрязняющих веществ с жизненно важными компонентами клеточных систем. Например, воздействие на белки нуклеиновой кислоты приводит к аллергии и канцерогенезу.

Пример.

Типичное «физическое» воздействие на мембрану клетки - искажение её структуры, приводящее к нарушению ферментативных систем. Происходит это в результате сорбции липидами мембран химически инертных веществ, например, хлорорганических соединений типа ДДТ, ГХЦГ. Эти вещества накапливаются в мембранах клетки в таких высоких концентрациях, что происходит изменение геометрической структуры мембраны. Например, клетки эритроцитов, овальные в норме, помещенные в раствор с ДДТ, становятся как «ёжики» - со множеством складок и выступов.

Если в организме имеются жировые отложения, то токсичные гидрофобные вещества накапливаются в жире, а не в мембране клеток. Но если жир по каким-либо причинам рассосется. то произойдет ударный выброс таких токсикантов во внутреннюю среду организма и тогда липиды клеточных мембран будут насыщены этими токсикантами и это вызовет резкую токсикацию организма. Это одна из причин возможных отрицательных для здоровья последствий от быстрого похудания.

Важную роль для токсикологической оценки загрязняющих веществ имеет их трансформация в природной среде. Трансформация загрязняющих веществ может приводить к менее токсичным веществам. Но возможна и обратная ситуация, когда трансформация приводит к появлению более токсичных веществ. Типичный пример - метафос, используемый в сельском хозяйстве как инсектицид. Метафос сравнительно быстро разрушается в природной среде, но продукт его разложения - тиофенол - является гораздо более токсичным и уже не против насекомых, а действует на личинок рыб. К тому же он более устойчив в окружающей среде.

Другой пример вторичных эффектов токсичности связан с последствиями эвтрофикации водоемов при загрязнении их биогенными веществами. «Цветение» воды, вызываемое сине-зелеными водорослями, сопровождается комплексом отрицательных последствий. Наблюдались гибель водоплавающей птицы, животных, людей. эти случаи связаны с появлением токсичных форм водорослей. По своему химическому составу токсины водорослей представляют собой сложные органические соединения, не имеющие ни цвета, ни запаха, выдерживают стерилизацию кипячением, многие хорошо растворимы в воде. По своей токсичности эти токсины не имеют себе равных.

Особенно опасно массовое развитие сине-зеленых водорослей в водозаборной зоне питьевого назначения, так как токсины могут попасть в систему питьевого водоснабжения. Интересно отметить, что одни и те же сине-зеленые водоросли могут как выделять, так и не выделять токсинов. По видимому токсины водорослей являются своего рода химическим оружием в их конкурентной борьбе с другими водными организмами.

Растительные токсины бывают нескольких видов.

1) Азотосодержащие, как правило, небелковые аминокислоты, являющиеся антиметаболитами, их действие приводит к нарушению функций белка: растение или животное погибает.

Наиболее известный класс азотосодержащих природных токсинов - алкилоиды. Так философа Сократа греки отравили экстрактом из листьев болиголова.

2)Безазотистые токсины - стероидные соединения, терпены. (С₁₀Н₁₆).

Пример: монофторуксусная кислота СН₂FСО₂Н внедряется в цикл Кребса вместо ацетата, метаболизируется до фторлимонной кислоты - на этом дыхание прекращается - смерть от удушья.