LOSY KSENOBIOTYKÓW W ORGANIZMIE

LOSY KSENOBIOTYKÓW
W ORGANIZMIE

Ksenobiotyk - greckie słowo xenos - oznacza

obcy.

Ksenobiotykiem jest każda substancja nie

będąca naturalnym składnikiem żywego

organizmu:



substancja egzogenna



materiał antropogenny o strukturze nie

występującej w przyrodzie,

do których organizmy nie przystosowały się na

drodze wcześniejszej ewolucji.

Główne grupy substancji obcych dla człowieka to:
- leki,
- pestycydy,
- niektóre substancje celowo dodane do żywności,
- zanieczyszczenia środowiska zewnętrznego.

pochodzenia zawodowego i komunalnego,
wewnątrzdomowe i zewnątrzdomowe
pochodzenia chemicznego i organicznego.

Metabolizm
ksenobiotyków w
organizmie obejmuje:



wchłanianie (absorbcja)



rozmieszczenie (dystrybucja)



przemiany biochemiczne
( biotransformacja)



wydalanie

DROGI WCHŁANIANIA

Egzogenne substancje toksyczne

wchłaniane są do organizmu
trzema głównymi drogami:



drogi oddechowe



skóra



układ pokarmowy

METABOLIZM
SUBSTANCJI
CHEMICZNYCH

Substancje chemiczne do tkanek i narządów dostają się po

przeniknięciu przez błony biologiczne na zasadzie transportu:

- biernego
- nośnikowego
- aktywnego
Zostają wówczas pokonane bariery nabłonkowe poszczególnych

układów oraz błony białkowo-lipidowe oddzielające różne tkanki

od płynów ustrojowych.

Związki silnie polarne np. kwasy sulfonowe lub aminy

czwartorzędowe, czy też substancje bardzo lotne np. eter etylowy

NIE ULEGAJĄ PRZEMIANOM METABOLICZNYM

w ustroju człowieka.
Wydalane są w swej pierwotnej formie.

Większość ksenobiotyków ulega

BIOTRANSFORMACJI

Wydalane są z ustroju w postaci metabolitów.

1. Metabolity są mniej toksyczne w stosunku do substratu,
lub wręcz stają się nietoksyczne –

DETOKSYKACJA

2. Metabolity te mogą stawać się bardziej toksyczne niż
dostarczony do organizmu substrat.

W związku z tym na określenie przemian wewnątrzustrojowych
ksenobiotyków używany jest termin “biotransformacja”.

Celem biotransformacji ksenobiotyków jest zwiększenie ich
rozpuszczalności w wodzie (czyli zwiększenie ich polarności)
dzięki czemu ułatwione jest ich wydalanie z ustroju.
Bardzo silnie hydrofobowe ksenobiotyki mogłyby przebywać
w tkance tłuszczowej niezmiernie długo.

* Monitoring środowiskowy - pomiar stężeń czynników
szkodliwych w środowisku, mający na celu ocenę wielkości
narażenia oraz ryzyka wystąpienia skutków zdrowotnych, przy
przyjęciu za podstawę odpowiednich danych interpretacyjnych.

** Monitoring biologiczny - systematyczny pomiar stężeń
substancji toksycznych lub ich metabolitów w tkankach,
wydzielinach lub wydalinach, oddzielnie lub łącznie, mający
na celu ocenę wielkości narażenia oraz ryzyka dla zdrowia,
przy przyjęciu za podstawę oceny odpowiednich danych
interpretacyjnych.

Udowodnienie związku przyczynowo-skutkowego
pomiędzy:
- oddziaływaniem środowiska zewnętrznego
- odpowiedzią ustroju w postaci rozwoju
konkretnej jednostki chorobowej
może nastręczać dużo trudności.
Etiologia wielu chorób ma bowiem
wieloczynnikowe podłoże:
-             czynniki genetyczne
-             czynniki wynikające z nieprawidłowego
stylu życia
-            czynniki środowiskowe.
W udowodnieniu znaczenia czynników
środowiskowych pomocne mogą być biomarkery.

BIOMARKERY

Do oceny efektów działania substancji

chemicznych na organizm oraz określenia

interakcji między układem biologicznym a

zagrożeniem środowiskowym (chemicznym,

fizycznym i biologicznym) służą biomarkery.

Biomarker –wskaźnik procesów zachodzących w

organiźmie, pozwalający na ocenę wielkości

narażenia na czynniki chemiczne i efektów

działania w postaci skutków zdrowotnych, jakie

te czynniki powoduję w eksponowanym

organiźmie.

BIOMARKERY EKSPOZYCJI.

Biomonitoring pomocny w określeniu interakcji
pomiędzy organizmem człowieka a zagrożeniem
środowiskowym:

Ekspozycja

Biomarkery ekspozycji

Arsen (As)

arsen w moczu, włosach, paznokciach
kwas monometyloarsenowy + kwas dimetyloarsenowy

Kadm (Cd)

kadm w moczu, beta 2 - mikroglobulina w moczu

Ołów (Pb)

ołów we krwi i w moczu ,
protoporfiryna erytrocytarna, cynkoporfiryna erytrocytarna we
krwi,
kwas delta-aminolewulinowy i koproporfiryny w moczu

Rtęć (Hg)

rtęć w moczu

Chrom (Cr)

chrom w moczu

Benzen

benzen we krwi, fenol w moczu

Dwusiarczek węgla

kwas 4-tio-4-tiazolidyno karbonylowy w moczu

Fenol

fenol w moczu

Ksyleny

kwasy metylohipurowe w moczu

Nitrobenzen

nitrofenol w moczu i w osoczu , MetHb we krwi

Styren

kwas migdałowy oraz kwas fenyloglioksalowy
w moczu

Toulen

kwas hipurowy w moczu, toulen we krwi

O toksyczności stwierdzanej w
wewnętrznych przedziałach organizmu
danej substancji chemicznej -
traktowanej jako biomarker ekspozycji -
mówimy wówczas, gdy występuje ona w
stężeniu przekraczającym DSB.

DSB - najwyższe dopuszczalne
stężenie biologiczne ( dla dawki
pochłoniętej ) związków szkodliwych
lub ich metabolitów w płynach
ustrojowych ( przede wszystkim we
krwi i w moczu) oraz w tkankach.

ODPOWIEDŹ USTROJU NA
EKSPOZYCJĘ ŚRODOWISKOWĄ I
ZAWODOWĄ

1.Sposób określania związku przyczynowo-

skutkowego między  ekspozycją zawodową
a  odpowiedzią  organizmu  człowieka
omówiony  zostanie  na  przykładzie
narażenia na rtęć (I),

2.Określanie

związku

przyczynowo-

skutkowego

ekspozycji

zarówno

komunalnej

jak

zawodowej

przykładzie narażenia na ołów (II)

I.
Narażenie na rtęć metaliczną i jej pary ma miejsce przy
obsłudze różnego rodzaju aparatury pomiarowej
wypełnionej rtęcią i przy czyszczeniu rtęci.
Do ostrego zatrucia dochodzi w przypadku rtęci rozlanej w
pomieszczeniach nieodpowiednio przystosowanych.
Przewlekła ekspozycja prowadząca do zatrucie
przewlekłego najczęściej ma miejsce w przemyśle
chemicznym (elektroliza), w przemyśle elektro-chemicznym
(lampy rtęciowe, prostowniki ).
Rtęć do organizmu dostaje się głównie poprzez układ
oddechowy.
Na poziomie komórkowym jej toksyczność przejawia się
uszkodzeniem błon komórkowych (powinowactwo do grup
sulfhydrylowych białek).
Rtęć przenika przez barierę krew-mózg. W obrazie
klinicznym przeważają objawy uszkodzenia układu
nerwowego. W początkowym okresie rozwija się zespól
rzekomonerwicowy, potem nerwica rtęciowa.
Zmiany w obwodowym układzie nerwowym mają charakter
polineuropatii. Najwięcej rtęci gromadzi się w nerkach,
mimo to objawy uszkodzenia nerek obserwuje się rzadko.

Początkowa odpowiedź organizmu na działanie rtęci jest
niespecyficzna.
Aby etiologię zespołu rzekomonerwicowego powiązać z
ekspozycją na rtęć należy stwierdzić w pomiarach
środowiskowych stężenie rtęci przekraczające NDS.
NDS dla rtęci podawane jest jako suma rtęci i związków
nieorganicznych i wynosi 50 μg/m

, a NDS chwilowe 150 μg/ m

Biomarkerem ekspozycji na rtęć jest obecność rtęci w moczu.
DSB wynosi 50ug/l (0,25 μmol/l ) i w przypadku zatrucia rtęcią
DSB powinno być przekroczone.
Przy ewentualnym uszkodzeniu  nerek powinny być  stwierdzane
biomarkery funkcji tego narządu.
W zależności od lokalizacji uszkodzenia  biomarkery są różne.
Jako biomarker uszkodzenia kłębków nerkowych uznawane są
kreatynina i beta 2-mikroglobulina w surowicy krwi oraz białka o
ciężarze cząsteczkowym > 400000 w moczu.
Przy uszkodzeniu kanalików nerkowych  stwierdzane są
antygeny kanalikowe (BB50, BBA, HF5) oraz enzymy w moczu
(N-acetylo-beta-D-glukozoamidaza i B-galaktozydaza.
Kalikrenina w moczu i glikoproteina Thamm-Horfsfalla
świadczyć mogą  o uszkodzeniu pętli Henlego i kanalika
dystalnego.

II.
Ekspozycja na ołów może być rozpatrywana w
podwójnym aspekcie:
narażenie w środowisku bytowania człowieka
narażenie w środowisku pracy
Źródłem zanieczyszczenia środowiska naturalnego
ołowiem może być:
sąsiedztwo przemysłu,
-spaliny benzyny etylizowanej
-ołowiane instalacje wodociągowe.
Od 1998 roku:
D

-2 μg/m

- 5 μg/m

-0,5 μg/m

Obserwowany jest spadek stężenia ołowiu np.
w Krakowie w 94 stężenie średnioroczne w powietrzu
atmosferycznym wynosiło 0,15 μg/m

-D

0,2 μg/m

w 98r stężenie ołowiu wynosiło 0,109 -D

-0,5 μg/m

Narażenie zawodowe ma miejsce głównie w hutach cynku i ołowiu
podczas przeróbki i wytapiania z rud, ale także w przemyśle
kaflarskim i ceramicznym oraz przy wyrobie szkła kryształowego,
przy wyrobie i remontach akumulatorów oraz w składnicach
złomu .
NDS dla ołowiu wynosi 50 μg/m

Ołów do ustroju wprowadzany jest z powietrzem atmosferycznym,
wodą i pokarmami.

Zatrucie ołowiem objawia się przede wszystkim uszkodzeniem:
układu krwiotwórczego (dochodzi do hamowania syntezy
hemoglobiny i skrócenia czasu przeżycia krwinek czerwonych)
układu nerwowego(polineuropatia i encephalopatia).

Znaczne zwiększenie stężenia ołowiu we krwi może prowadzić do
powstania ostrych objawów pod postacią kolki ołowiczej. Wczesny
okres zatrucia ołowiem przebiega bezobjawowo.
Objawy ołowicy są niespecyficzne .
W rozpoznaniu różnicowym należy pamiętać o tym, że:
- niedokrwistość oraz choroby ośrodkowego i obwodowego układu
nerwowego mogą mieć etiologię  niezależną od ołowicy,
- kolkę ołowiową należy różnicować z kolką nerkową, żółciową,
zapaleniem trzustki, czy jelit.

Dlatego niezmiernie ważne jest oznaczenie biomarkerów
ekspozycji na ołów.
Nie mniej jednak również biomarkery mogą być niespecyficzne
lub niedostatecznie specyficzne.
Np. związane z  ekspozycją na ołów  zahamowanie aktywności
enzymów biosyntezy hemu znajduje  odzwierciedlenie we wzroście
poziomu wolnej protoporfiryny erytrocytarnej.
Jednak poziom wolnej protoporfiryny erytrocytarnej wzrasta
również w stanach niedoboru żelaza.
Dlatego stosuje się kompleksowe oszacowanie.

Document Outline