Основные пути проникновения ксенобиотиков в организм

Из внешней среды ксенобиотики могут попадать в живой организм несколькими путями: ингаляционным (через органы дыхания), пероральным (с пищей и водой через пищеварительный тракт), с инъекцией, через слизистую оболочку глаз и кожу или у растений – через устьица. Контакт химических соединений с эпителием желудочно-кишечного тракта и дыхательных путей, с кожей и слизистой оболочкой глаз приводит к всасыванию их в кровь и лимфу. Всасывание сопровождается распределением ксенобиотиков по органам. На всех этапах прохождения через организм ксенобиотики могут претерпевать химические превращения, менять свою химическую формулу в результате взаимодействия с биологическими структурами, проявляя при этом в различной степени свою токсичность. Затем через выделительные системы организма ксенобиотики или их метаболиты снова возвращаются во внешнюю среду, завершая цикл прохождения через организм.

Всасывание через дыхательную системуотносится к наиболее быстрому и опасному пути поступления ядовитых веществ в организм. Это обусловлено прежде всего:

- большим количеством потребляемого воздуха (суточная потребность в воздухе организма взрослого человека составляет 12-18 кг);

- большой поверхностью легочных альвеол (она составляет 80-120 м²);

- непрерывным током крови по легочным капиллярам.

Скорость и масса (объем) поступления ксенобиотиков в кровь и ткани организма определяются физико-химическими свойствами ядов, путями их поступления в организм и в меньшей степени физиологическим состоянием организма (интенсивностью дыхания и кровообращения).

Летучие органические соединения поступают через дыхательную систему в виде молекул, неорганические соединения – в виде молекул (паров летучих и газообразных веществ: NH₃, P₄, Ni(CO)₄, SeO₂, OsO₄, Hg, Tl₂O и т.п.) или микрочастиц (аэрозолей оксидов, солей, кислот, гидроксидов, минералов с размерами частиц от 5нм до 50 мкм). Всасывание летучих соединений происходит уже частично в верхних дыхательных путях и трахее.

Всасывание нереагирующих летучих неэлектролитов осуществляется в легких по закону диффузии в направлении падения градиента концентрации. При вдыхании воздуха с постоянной концентрацией ксенобиотика содержание такого яда в крови сначала быстро нарастает, а затем устанавливается примерно на одном уровне. Содержание яда в венозной крови постепенно принимает значения, соответствующие его содержанию в артериальной крови. Организм насыщается ядом, и поглощение яда существенно замедляется. Предельное содержание таких ядов в крови зависит от их физико-химических свойств, большую значимость из которых имеет коэффициент растворимости паров в воде.

Обычно используется коэффициент растворимости Оствальда , характеризующий распределение летучих соединений между жидкой и газообразной фазами в момент равновесия.

Чем ниже значение этого коэффициента, тем быстрее устанавливается равновесная концентрация ксенобиотика в системе и тем меньше вещества из воздуха переходит в кровь. Неэлектролиты с высоким коэффициентом растворимости (например, спирты, кетоны) в больших количествах и в течение длительного времени переходят из воздуха в кровь.

Быстро метаболизирующиеся летучие неэлектролиты (например, сложные эфиры винилового спирта и жирных кислот и др.) и реагирующие газы и пары, подвергающиеся химическим превращениям непосредственно в дыхательных путях или сразу после их резорбции в кровь (например, HCl, HF, SO₂, пары неорганических кислот и т.п.), задерживаются в дыхательных путях с постоянной скоростью.

Скорость задерживания в дыхательных путях аэрозолей не зависит от их концентрации в воздухе, но в значительной степени зависит от их физических свойств (размеров частиц, их формы, гигроскопичности, заряда, активности поверхности и т.п.). Степень задержки частиц в определенных областях дыхательной системы зависит от их размера (табл.).