της Δήμητρας Σπανού , Χημικού, Καθηγήτριας Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης, 1ου Γυμνασίου Δάφνης
Ο άνθρώπινος οργανισμός έρχεται σε επαφή καθημερινά με πάρα πολλές χημικές ουσίες που μπορεί εν δυνάμει να έχουν βλαπτικές επιδράσεις για τον οργανισμό του. Είναι προιόντα που μπορεί να προέρχονται από μια φυσική πηγή,είτε να πρόκειται για καθαρά συνθετικά χημικά προιόντα.
Όποια κι αν είναι η προέλευσή τους όμως η δράση τους έχει συνήθως κάτι κοινό : Η παρέμβαση που κάνουν στην χημεία του μεταβολισμού της ζώσας ύλης και η δράση τους σε τουλάχιστον ένα από τα ενζυμικά συστήματα του οργανισμού .
Πότε μια ουσία χαρακτηρίζεται σαν βλαπτική, τοξική, δηλητηριο
Το να χαρακτηρίσουμε κάποια ουσία σαν βλαπτική και να καθοριστεί η τοξικότητά της είναι κυρίως θέμα ποσοτικής και όχι ποιοτικής περιγραφής της. Όμως συνιθίζεται να θεωρούνται σαν δηλητήρια οι ουσίες που προκαλούν βλάβη ή θάνατο αν ληφθούν εφ άπαξ σε ποσότητα μικρότερη των 50 γραμμαρίων και αν εκδηλωθεί βλαπτική δράση για αντίστοιχη ποσότητα κάτω των 5 γραμμαρίων θεωρούνται σαν ισχυρά δηλητήρια.
ΠΟΥ ΜΠΟΡΕΙ ΝΑ ΒΡΙΣΚΕΤΑΙ ΜΙΑ ΤΕΤΟΙΑ ΟΥΣΙΑ
Τέτοιες βλαπτικές ουσίες μπορεί να βρίσκονται στο σπίτι μας ή στο εργασιακό μας περιβάλλον , ακόμα περισσότερο σε ειδικά περιβάλλοντα όπως βιομηχανικά ή αγροτικά ή διάφορων τύπων εργαστήρια .
Σε ράφια σχολικών εργαστηρίων, σε εντομοκτόνα, σε είδη καθαρισμου οικιακής χρήσης, σε φυτοφάρμακα παραμονεύουν οι βλαβερές και δηλητηριώδεις ουσίες
Μπορεί ακόμα να βρίσκονται στο νερό μας ή στην τροφή μας ή στον ατμοσφαιρικό αέρα. Γι αυτό έχει μεγάλη σημασία να γνωρίζουμε τις ουσίες αυτές και κάποιους στοιχειώδεις τρόπους για το πως θα πρέπει να συμπεριφερόμαστε σε ανάλογες περιπτώσεις.
Επειδή όμως ο αριθμός των ουσιών αυτών είναι υπερβολικά μεγάλος ( τουλάχιστον γύρω στο εκατομμύριο) συνηθίζουμε να τις κατηγοριοποιούμε για την μελέτη τους και να φροντίζουμε να γνωρίζουμε ποιες από αυτές μπορεί να υπάρχουν στο σύνηθες περιβάλλον του κάθε ενός μας.
ΕΙΣΟΔΟΣ ΔΗΛΗΤΗΡΙΩΔΩΝ ΟΥΣΙΩΝ ΣΤΟΝ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟ
Πως οι τοξικές ουσίες μπορεί να εισέλθουν στον οργανισμό ;
Οι τοξικές ουσίες μπορεί να εισέλθουν στον οργανισμό από το δέρμα, τους πνεύμονες ή το στόμα
Στην περίπτωση μόλυνσης μέσω του δέρματος, η ουσία περνά μέσω κερατίνης στοιβάδας κυττάρων, επιθηλιακής και βασικής, για να εισέλθει στην κυκλοφορία
Για να γίνει η απορρόφηση μέσω των πνευμόνων θα πρέπει η ουσία να είναι πτητική, να έχει μεγάλη τάση ατμών, ή να βρίσκεται σε λεπτό διαμερισμό σαν νέφος σκόνης ή σταγονιδίων διαμέτρου 1-2μ για να φτάσει έως τις πνευμινικές κυψελίδες
Στην μόλυνση από το στόμα ,που είναι και η πιο συνηθισμένη, η τοξική ουσία, δεν απορροφάται συνήθως από τους βλεννογόνους του πεπτικού σωλήνα (οισοφάγο, στομάχου κ.λ.π.) λόγω της μεγάλης ταχύτητας με την οποία περνά από εκεί. Εάν όμως πρόκειται για ουσία ερεθιστική ή καυστική μπορεί να προκαλέσει τοπική βλάβη στους σωλήνες αυτούς.
Σε ποια σημεία του οργανισμού απορροφώνται οι ουσίες αυτές
Όπως αναφέρθηκε, οι ουσίες μπορεί να μπουν στον οργανισμό από το πεπτικό σύστημα από το αναπνευστικό σύστημα από το δέρμα.
Από το πεπτικό μπορεί να γίνει απορρόφησή τους στο στομάχι (κυρίως οι ασθενώς όξινες ουσίες) στο έντερο (κυρίως ασθενώς βασικές ουσίες). Η ταχύτητα της απορρόφησης εξαρτάται ,από το πόσο γεμάταο είναι το στομάχι και το είδος της τροφής , την λιποδιαλυτότητα της ουσίας, και το μέγεθος των σωματιδίων της.
Από το αναπνευστικό σύστημα, το δηληήριο περνάει εύκολα στο αίμα γιατί ο φραγμός μεταξύ κυψελίδων και αίματος είναι λεπτός, και εύκολα το δηλητήριο περνάει στο αίμα και από εκεί οδηγείται στον τόπο δράσης του. Η ταχύτητα της απορρόφησης εξαρτάται από την συγκέντρωση της ουσίας στον εισπνεόμενο αέρα, την φύση της ουσίας, το μέγεθος των σωματιδίων της. Το μέγεθος των σωματιδίων που φτάνουν έως τις κυψελίδες είναι έως 1μ ενώ από 2 έως 5μ εναποθέτονται στην τραχεία και τους βρόγχους και σωματίδια μεγαλύτερα από 5μ επικάθονται στον ρινοφάρυγγα
Από το δέρμα μπορεί να απορροφηθεί από την επιδερμίδα ή από τους εξωκρινείς αδένες (ιδρωτοποιούς, σμιγματογόνους, θήλακες τρχών) Η απορρόφηση από την επιδερμίδα γίνεται ευκολότερα εάν υπάρχει αμυχή ή αν η κεράτινη στοιβαδα είναι ενυδατωμένη.
Σε ποια σημεία του σώματος δρουν αυτές οι ουσίες όταν μπουν μέσα στον οργανισμό
Τα σημεία του σώματος ή τα όργανα του σώματος που έχει σαν στόχο η κάθε ουσία εξαρτάται από την ροή του αίματος και από την συγγένεια της ουσίας με τα σημεία αυτά. Πολλές φορές η βλαβερή ουσία δεν καταφέρνει να φτάσει στο όργανο -στόχο αλλά διαμοιράζεται σε άλλους ιστούς.
ΠΩΣ ΕΠΙΡΡΕΑΖΟΥΝ ΟΙ ΟΥΣΙΕΣ ΑΥΤΕΣ ΤΟΝ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟ ΜΑΣ
Όπως αναφέρθηκε η πιο συνηθισμένη περίπτωση επιρρεασμού ενός οργανισμού από αυτές τις ουσίες, είναι η επίδραση τους στα ενζυμικά συστήματα του οργανισμού που είναι κυρίως πρωτεινικής φύσης δηλαδή αναστέλλουν την ενζυμική δράση τουλάχιστον ενός ενζύμου.
Άλλες επιπτώσεις τοξικών ουσιών
Ακόμα όμως οι τοξικές ουσίες μπορεί να έχουν και άλλες επιπτώσεις όπως,
υπεροξείδωση λιπιδικών κυτταρικών μεμβρανών,
παραγωγή οξυγονούχων ελευθέρων ριζών,
βλάβες στην ομοιόσταση του ασβεστίου,
παρεμβολή σε ορμονικούς υποδοχείς κ.α.
Για παράδειγμα δηλητηριώδεις ουσίες εισνεόμενες, προκαλούν μηχανικό ερέθισμα και ενεργοποιούν αμυντικούς μηχανισμούς ανάλογους με αλεργική απόκριση πουμε την δράση των κυψελιδικών μακροφάγων και πολυμορφοπύρηνων μπορεί να προκαλέσει διάφορες παθολογικές καταστάσεις όπως βρογχοσπασμός, βρογχίτιδα, πνευμονο-κονιώσεις, εμφύσημα, πνευμονικό οίδημα, καρκίνος του πνεύμονα, κλπ).
ΤΙ ΕΠΙΡΡΕΑΖΕΙ ΤΗΝ ΤΟΞΙΚΟΤΗΤΑ ΜΙΑΣ ΔΗΛΗΤΗΡΙΩΔΟΥΣ ΟΥΣΙΑΣ
Οι Παράγοντες που επιρρεάζουν την τοξικότητα μιας ουσίας
- Είναι βιολογικοί που κυρίως αφορούν την διαπερατότητα των κυτταρικών μεμβρανών. (μεμβράνη γαστρεντερικού, μεμβράνη τριχοειδών, κυτταρική μεμβράνη .
- Είναι χημικοί, εφόσον,
πολλές άλλες χημικές ουσίες ή ενδογενείς παράγοντες μπορεί να επιρρεάσουν την εξωγενή τοξική ουσία σε όλη την διάρκεια της διαδρομής της ουσίας όπως:
να την συνδέσουν με άλλες χημικές ουσίες λ.χ. με πρωτείνες που δυσκολεύουν ή διευκολύνουν την κίνησή ή την διήθησή της εξωτερικής ουσίας, ανάλογα με τον όγκο τους . Για παράδειγμα, οι όξινες ουσίες συνδέονται κυρίως με την αλβουμίνη ενώ οι βασικές με την α οξινη γλυκοπρωτείνη
ή τα λιπίδια που μπορεί παίζουν τον ρόλο μεταφορέα κάποιας τέτοιας ουσίας .
Είναι ενζυμικοί εφόσον μπορεί να γίνει
μετασχηματισμός της εξωτερικής ουσίας σε διάφορα όργανα με την επέμβαση μη ειδικών ενζυμικών μηχανισμών
ακόμα
να αποβληθεί μέσω των απεκκριτικών οργάνων ή να αποτεθεί σε κάποιον ιστό.
ΔΡΑΣΗ ΤΟΞΙΚΩΝ ΟΥΣΙΩΝ
Από τι εξαρτάται δράση των ουσιών αυτών ; Η δράση των ουσιών αυτών εξαρτάται από:
Την πολικότητά τους (πολικές ουσίες δύσκολα διέρχονται δια μέσου των ζωικών μεμβρανών, ενώ αντίθετα μη πολικές όπως η ακλοόλη, διαπερνούν τις μεμβράνες αυτές και δρουν στους οργανισμούς
- Την οξύτητα ενός συστήματος (PH). Το PH επιρρεάζει την πολικότητα ηλεκτρολυτών. Ιδιαίτερα αν οι ουσίες αυτές είναι οργανικής προέλευσης ασθενή οξέα και βάσεις, σε PH μεγαλύτερο την ισοηλεκτρικής σταθεράς στα οξέα βρίσκουμε συνήθως το μεγάλο ποσοστό σε ιοντική μορφή ενώ στις βάσεις σε μη ιοντική και αντίστροφα.
- Την διαλυτότητά της ουσίας στο νερό και στα λίπη. Το νερό και οι ουσίες που είναι διαλυμένες σε αυτό μπορούν να περάσουν παθητικά δια μέσου των πόρων των βιολογικών μεμβρανών διαμέτρου 2-4 Αο, με απλή διάχυση από την πλευρά της μεγαλύτερης συγκέντρωσης σε αυτή της μικρότερης ή με τον μηχανισμό μεταφοράς δια μέσου του λιποειδούς τμήματος της κυτταρικής μεμβράνης.
'Αλλωτε απαιτείται η ύπαρξη λιποδιαλυτού φορέα προς τον οποίο θα ενωθεί η ουσία για να μεταφερθεί δια μέσου της λιποειδικής στοιβάδας
Ακόμα
Στις περιπτώσεις που εκατέρωθεν μιας τέτοιας μεμβράνης διαφέρει το PH τότε δημιουργείται διαφορά δυναμικού και μετακίνηση ουσιών δια μέσου της μεμβράνης
- Άλλοι παράγοντες που μπορεί να επιρρεάσουν την τοξικότητα μιας ουσίας είναι το πόσο γεμάτο είναι το στομάχι, το είδος της τροφής που υπάρχει μέσα, τα διάφορα πεπτικά ένζυμα που μπορεί να επιρρεάσουν το μόριό της.
ΑΠΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗ ΤΟΞΙΚΩΝ ΟΥΣΙΩΝ
Πως απομακρύνονται οι τοξικές ουσίες από τον οργανισμό
Οι τοξικές ουσίες απομακρύνονται από τον οργανισμό με την βιομετατροπή τους 
δηλαδή το σύνολο των χημικών αντιδράσεων που που υπόκειται η ουσία αυτή στον οργανισμό και έχουν σαν στόχο την αποτοξίνωση του ανθρώπινου οργανισμού. Με μια σειρά βιοχημικών διεργασιών από την αρχική ουσία σχηματίζονται άλλη/ες που ονομάζονται μεταβολίτες . Συνήθως είναι υδατοδιαλυτές και έτσι απεκκρίνονται ευκολότερα από τον οργανισμό. Οι υδατοδιαλυτοί μεταβολίτες, αποβάλλονται εύκολα από τα νεφρά μέσω των ούρων ενώ αντίθετα οι μη υδατοδιαλυτοί επαναπορροφούνται στα νεφρά και έτσι η τοξική ουσία να παραμένει για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα μέσα. Το ίδιο περίπου γίνεται αν η απέκκριση γίνεται δια μέσου της χολής. Αν η βιομετατροπή έχει σαν αποτέλεσμα έναν υδατοδιαλυτό μεταβολίτη αυτός αποβάλεται ευκολότερα με τα κόπρανα. Απενεργοποίηση για παράδειγμα των οργανοφωσφορικών εστέρων βασίζονται στην σχάση του φωσφοροεστερικού δεσμού, που μειώνει την φωσφορυλιωτική του ικανότητα και δίνει προιόντα περισσότερο υδροδιαλυτά που αποβάλλονται ευκολότερα μέσω των ούρων.
Ουσίες λιποδιαλυτές υφίστανται βραδεία βιομετατροπή, με αποτέλεσμα η αποτοξίνωση του οργανισμού να γίνεται πιο αργά και συσσωρεύονται στους ιστούς.
Η βιομετατροπή γίνεται κυρίως στο ήπαρ αλλά και έξω από αυτό όπως στους νεφρούς στο έντερο στους πνεύμονες κ.α.
Αν η τοξική ουσία έχει κάποιες ομάδες όπως -ΟΗ, -SH,-COOH η επέμβαση κατά την βιομετατροπή, γίνεται εκεί (φάση 1) , εάν όχι γίνεται παρέμβαση άλλων ουσιών ώστε να μετατραπεί το μόριο των τοξικών ουσιών και να αποκτήσουν τέτοιες ομάδες .
Από εκεί και πέρα η διεργασία μπορεί να έχει οξειδωτικές ή αναγωγικές μεταβολές ή υδρολύσεις (φάση1).
Οι οξειδώσεις ακόμα που υφίσταται η ξένη ουσία είναι διαφόρων τύπων όπως αλειφατική οξείδωση, αρωματική υδροξυλίωση, Ν- και S- οξειδώσεις (για τις πρωτοτεγείς αμίνες σε Ν οξείδια και τις φαινοθειαζίνες σε S οξείδια), οξειδωτική απαμίνωση (αμφεταμίνη σε φαινυλακετόνη), απαλκυλίωση, αφυδρογόνωση κ.α.
Οι αναγωγές μπορεί να είναι αναγωγή καρβονυλίου, αφαλογόνωση και στην υδρόλυση έχουμε υδρόλυση εστερικών ομάδων, αμιδασών,
Προσθήκη ομάδων όπως μεθύλιο, η ακετυλομάδα ή συζεύξεις και συνδεση μέ άλλες ουσίες όπως γλυκουρονικό, θείο, γλουταθειόνη
(φαση 2)
Με τις προσθήκες ομάδων η ουσία γίνεται λιγότερο δραστική, και με τις συζεύξεις, αυξάνεται ο όγκος της, μειώνεται η λιποδιαλυτότητά της και η φαρμακολογική της δράση
Μέσα σύζευξης είναι το θείο, το γλυκουρονικό οξύ, η γλυκίνη, η κυστείνη, η γλουταμίνη, το οξικό.
Σύζευξη με γλυκουρονικό κάνουν σύνδεση αλκοόλες, φαινόλες, οργανικά οξέα, αμίνες, θειούχες ενώσεις, στεροειδείς ορμόνες, χολερυθρίνη, μορφίνη, μινθόλη, καμφορά, βανιλίνη, π αμινιβενζοικό, σαλικιλικό, χλωραμφενικόλη, UDP γλυκουρονυλοτρανφεράση
Σύζευξη με το θείο κάνουν οι αρωματικές αλκοόλες, οι φαινόλες.
Σύζευξη με την γλυκίνη κάνει η καρβοξυλομάδα των οργανικών οξέων και με την γλουταθειόνη ουσίες που έχουν ηλεκτρόφιλο άτομο άνθρακα
Βιομετατροπές μπορεί να γίνουν μέσω της χολικής απέκκρισης (που εκκρίνει στον δωδεκαδάκτυλο του πεπτικού συστήματος) αλλά και μέσω της της νεφρικής οδού. Εάν ο μεταβολίτης αποβληθεί με τα κόπρανα στην πρώτη ή με τα ούρα στην δεύτερη περίπτωση, τότε τελειώνει ο χρόνος παραμονής της ουσίας στον οργανισμό. Όμως μπορεί αυτό να μην είναι εφικτό και να υπάρξει επαναρρόφηση από το έντερο στην πρώτη περίπτωση και άλλα προβλήματα
Μπορεί να υπάρξει απέκκριση και από άλλες δευτερεύουσες οδούς όπως σίελος ιδρλωτας γάλα κ.α.
Δήμητρα Σπανού
ΠΗΓΕΣ
ΤΟΞΙΚΟΛΟΓΙΑ Γ. ΑΓΙΟΥΤΑΝΤΗ (1971)
Διακίνηση τοξικών ουσιών στον ανθρώπινο οργανισμό. Τζούλια Αττα Πολίτου. Αναπληρώτρια καθηγήτρια εργ. αναλ. Χημείας
Βιομετατροπή Τοξικών Ουσιών. Παπουτσής Ιωάννης
https://slideplayer.gr/slide/7020719/
https://eurydice.lib.aegean.gr/_original_/a4892/file0.pdf
Εισαγωγή στην τοξικολογία oiktx.k02.pdf https://www.chem.uoa.gr/courses/organiki_1/oikotoxikologia/oiktx_k02.pdf
Ακατεργαστο
Στην πρώτη περίπτωση η ενεργοποίηση επιτυγχάνεται µέσω (α) της αποσουλφούρωσης, δηλαδή από P=S σε P=O, (β) της υδροξυλίωσης, (γ) της οξείδωσης της θειοαιθερικής οµάδας και (δ) άλλων µηχανισµών που σχηµατίζουν κυκλικές ενώσεις.
https://eurydice.lib.aegean.gr/_original_/a4892/file0.pdf