Λύσεις ερωτήσεων κεφ. 3 (σελ. 42) – ΤΟΞΙΚΟΛΟΓΙΑ Γ΄ ΕΠΑΛ

Λύσεις ερωτήσεων κεφ. 3

Πλήρεις λύσεις και των έντεκα ερωτήσεων του κεφαλαίου 3 — μηχανισμοί μεταφοράς μέσω των μεμβρανών, απορρόφηση από γαστρεντερικό, αναπνευστικό και δέρμα, κατανομή και αποθήκευση, βιομετατροπή με τις δύο φάσεις της, αποτοξίνωση και απεκκριτικά όργανα.

Ερώτηση 1 — Οι μηχανισμοί μεταφοράς μέσω των μεμβρανών

Ερώτηση: Ερωτήσεις: 1. Με ποιους μηχανισμούς επιτυγχάνεται η μεταφορά των τοξικών ουσιών μέσω των βιολογικών μεμβρανών;

Απάντηση:

• Οι πέντε μηχανισμοί (σελ. 32): η διήθηση μέσω των πόρων της μεμβράνης· η παθητική διάχυση μέσω των φωσφολιπιδίων της μεμβράνης (παθητική μεταφορά)· η ενεργός μεταφορά· η διευκολυνόμενη διάχυση· η φαγοκυττάρωση / πινοκυττάρωση.

  Γιατί έχει σημασία η μεμβράνη (σελ. 31-32): πριν φθάσει στο σημείο δράσης της μία τοξική ουσία, πρέπει να περάσει μέσα από διάφορες βιολογικές μεμβράνες. Απ' αυτές η κυτταρική μεμβράνη παίζει σημαντικό ρόλο στη δίοδο των φαρμάκων και των τοξικών ουσιών εντός των κυττάρων. Το κρίσιμο χαρακτηριστικό της είναι η εκλεκτική διαπερατότητα, και λόγω της λιποειδικής της σύστασης είναι ιδιαίτερα διαπερατή από τις λιποδιαλυτές ουσίες.

  Από τι εξαρτάται ποιες ουσίες περνούν (σελ. 32) | Ιδιότητα | Επίδραση | |---|---| | μέγεθος σωματιδίων | όσο αυξάνεται το μέγεθος των σωματιδίων μειώνεται η απορρόφηση | | λιποδιαλυτότητα | όσο αυξάνεται η λιποδιαλυτότητα της ουσίας αυξάνεται και η απορρόφησή της | | ομοιότητα με ενδογενή μόρια | διευκολύνει τη δίοδο | | πολικότητα / φορτίο | η μη ιονισμένη - λιποδιαλυτή μορφή απορροφάται ευκολότερα από την ιονισμένη - υδατοδιαλυτή |

  Και η ίδια αρχή ισχύει και στην κατανομή (σελ. 36): για να κατανεμηθούν οι ξενοβιοτικές ουσίες ή τα προϊόντα βιομετατροπής τους στους διάφορους ιστούς και όργανα του οργανισμού, πρέπει να περάσουν μέσα από τις βιολογικές μεμβράνες με τους ίδιους μηχανισμούς που ισχύουν και για την απορρόφηση.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι μηχανισμοί με τους οποίους επιτυγχάνεται η μεταφορά των τοξικών ουσιών μέσω των βιολογικών μεμβρανών είναι πέντε: η διήθηση μέσω των πόρων της μεμβράνης, η παθητική διάχυση μέσω των φωσφολιπιδίων της μεμβράνης, δηλαδή η παθητική μεταφορά, η ενεργός μεταφορά, η διευκολυνόμενη διάχυση, και η φαγοκυττάρωση ή πινοκυττάρωση. Η κυτταρική μεμβράνη παίζει καθοριστικό ρόλο, γιατί το σημαντικότερο χαρακτηριστικό της από τοξικολογική πλευρά είναι η εκλεκτική διαπερατότητα και, λόγω της λιποειδικής της σύστασης, είναι ιδιαίτερα διαπερατή από τις λιποδιαλυτές ουσίες. Το ποιες ουσίες περνούν εξαρτάται από το μέγεθος των σωματιδίων, αφού όσο αυξάνεται μειώνεται η απορρόφηση, από τη λιποδιαλυτότητα, αφού όσο αυξάνεται αυξάνεται και η απορρόφηση, από την ομοιότητα με ενδογενή μόρια και από την πολικότητα ή το φορτίο τους.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 2 — Η απορρόφηση από το γαστρεντερικό

Ερώτηση: 2. Τι γνωρίζετε για την απορρόφηση των τοξικών ουσιών από το γαστρεντερικό σύστημα;

Απάντηση:

• Η σημασία της οδού (σελ. 33): πολύ μεγάλος αριθμός ουσιών προσλαμβάνεται από του στόματος (φάρμακα, δηλητήρια), με αποτέλεσμα ο γαστρεντερικός σωλήνας να αποτελεί τη σπουδαιότερη οδό εισόδου των ουσιών αυτών στον οργανισμό.

  Ο μηχανισμός (σελ. 33): οι τοξικές ουσίες απορροφώνται με διάχυση στο τμήμα εκείνο του γαστρεντερικού στο οποίο θα βρίσκονται υπό τη λιπόφιλη (μη ιονισμένη) μορφή τους.

  Η ανομοιομορφία κατά μήκος του σωλήνα (σελ. 33): η απορρόφηση από το γαστρεντερικό σωλήνα δεν είναι η ίδια σε όλη τη διαδρομή του. Αυξάνεται προοδευτικά από του στόματος προς το απευθυσμένο, λόγω | Παράγοντας | |---| | ο διαφορετικός χρόνος παραμονής του δηλητηρίου σε κάθε τμήμα του γαστρεντερικού | | το διαφορετικό pH κατά μήκος αυτού | | η διαφορετική φύση του επιθηλίου |

  Η εκλεκτικότητα (σελ. 34): ορισμένες ουσίες απορροφώνται εκλεκτικά από διάφορα τμήματα της γαστρεντερικής οδού, όπως η νικοτίνη και η νιτρογλυκερίνη από το βλεννογόνο του στόματος, το δε οινόπνευμα από το στόμαχο και το λεπτό έντερο.

  Πού καταλήγει ό,τι απορροφηθεί (σελ. 36): οι περισσότερες ουσίες που απορροφώνται από το γαστρεντερικό φέρονται στην πυλαία φλέβα η οποία με τη σειρά της τις μεταφέρει στο ήπαρ — δηλαδή περνούν πρώτα από το κύριο όργανο βιομετατροπής.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο γαστρεντερικός σωλήνας αποτελεί τη σπουδαιότερη οδό εισόδου, γιατί πολύ μεγάλος αριθμός ουσιών, φαρμάκων και δηλητηρίων, προσλαμβάνεται από το στόμα. Οι τοξικές ουσίες απορροφώνται με διάχυση στο τμήμα εκείνο του γαστρεντερικού στο οποίο βρίσκονται υπό τη λιπόφιλη, δηλαδή μη ιονισμένη, μορφή τους. Η απορρόφηση δεν είναι η ίδια σε όλη τη διαδρομή: αυξάνεται προοδευτικά από το στόμα προς το απευθυσμένο, γεγονός που αποδίδεται στον διαφορετικό χρόνο παραμονής σε κάθε τμήμα, στο διαφορετικό pH κατά μήκος του σωλήνα και στη διαφορετική φύση του επιθηλίου. Ορισμένες ουσίες απορροφώνται μάλιστα εκλεκτικά από συγκεκριμένα τμήματα: η νικοτίνη και η νιτρογλυκερίνη από τον βλεννογόνο του στόματος, ενώ το οινόπνευμα από το στομάχι και το λεπτό έντερο. Οι περισσότερες ουσίες που απορροφώνται από το γαστρεντερικό φέρονται στην πυλαία φλέβα και από εκεί στο ήπαρ.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 3 — Η απορρόφηση της ασπιρίνης

Ερώτηση: 3. Από ποιο τμήμα του γαστρεντερικού επιτυγχάνεται η καλύτερη απορρόφηση της ασπιρίνης;

Απάντηση:

• Η απάντηση: από το στομάχι.

  Ο κανόνας που το εξηγεί (σελ. 33): οι τοξικές ουσίες απορροφώνται με διάχυση στο τμήμα εκείνο του γαστρεντερικού στο οποίο θα βρίσκονται υπό τη λιπόφιλη (μη ιονισμένη) μορφή τους. Και (σελ. 32): η μη ιονισμένη - λιποδιαλυτή μορφή απορροφάται ευκολότερα από την ιονισμένη - υδατοδιαλυτή.

  Ο συλλογισμός | # | Βήμα | |---|---| | 1 | η ασπιρίνη (ακετυλοσαλικυλικό οξύ) είναι ασθενές οξύ | | 2 | σε όξινο περιβάλλον ένα ασθενές οξύ παραμένει μη ιονισμένο | | 3 | το στομάχι έχει έντονα όξινο pH | | 4 | άρα εκεί η ασπιρίνη βρίσκεται στη λιπόφιλη, μη ιονισμένη μορφή της και απορροφάται καλύτερα |

  Η σημασία του pH (σελ. 33): η μεταβολή της απορρόφησης κατά μήκος του σωλήνα αποδίδεται μεταξύ άλλων ακριβώς στο διαφορετικό pH κατά μήκος αυτού.

  Η πρακτική συνέπεια — γιατί μας ενδιαφέρει τοξικολογικά: η ασπιρίνη είναι από τα συχνότερα αίτια δηλητηρίασης· το βιβλίο σημειώνει (κεφ. 6) τόσο πόσα δισκία ασπιρίνης μπορούν να επιφέρουν το θάνατο όσο και πώς εκδηλώνεται μία δηλητηρίαση με ασπιρίνη. Η ταχεία απορρόφησή της ήδη από το στομάχι εξηγεί γιατί η πλύση στομάχου και ο ενεργός άνθρακας πρέπει να γίνουν έγκαιρα.

  Και η σχέση με τη φαρμακοτεχνική μορφή (σελ. 21): γι' αυτό ακριβώς υπάρχουν εντεροδιαλυτά δισκία — μορφές που παρακάμπτουν το στομάχι όταν θέλουμε να αποφύγουμε τον ερεθισμό του.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η καλύτερη απορρόφηση της ασπιρίνης επιτυγχάνεται από το στομάχι. Ο λόγος προκύπτει από τον γενικό κανόνα ότι οι ουσίες απορροφώνται με διάχυση στο τμήμα εκείνο του γαστρεντερικού στο οποίο βρίσκονται υπό τη λιπόφιλη, μη ιονισμένη μορφή τους, και ότι η μη ιονισμένη λιποδιαλυτή μορφή απορροφάται ευκολότερα από την ιονισμένη υδατοδιαλυτή. Η ασπιρίνη, δηλαδή το ακετυλοσαλικυλικό οξύ, είναι ασθενές οξύ, οπότε στο έντονα όξινο περιβάλλον του στομάχου παραμένει μη ιονισμένη και άρα λιπόφιλη. Ακριβώς γι' αυτό το βιβλίο αποδίδει τη μεταβολή της απορρόφησης κατά μήκος του γαστρεντερικού, μεταξύ άλλων, στο διαφορετικό pH.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 4 — Η απορρόφηση από το αναπνευστικό

Ερώτηση: 4. Από τι εξαρτάται η απορρόφηση των τοξικών ουσιών από το αναπνευστικό σύστημα;

Απάντηση:

• Η προϋπόθεση (σελ. 34): για να φθάσει μία τοξική ουσία στις πνευμονικές κυψελίδες, πρέπει να βρίσκεται στον εισπνεόμενο αέρα με τη μορφή αερίου ή πτητικού υγρού ή με τη μορφή σταγονιδίων ή στερεών σωματιδίων σε λεπτότατο καταμερισμό (διαμέτρου λίγων μικρών).

  Ο καθοριστικός παράγοντας — η διάμετρος (σελ. 34-35): η διάμετρος των σωματιδίων παίζει καθοριστικό ρόλο στην απορρόφηση της τοξικής ουσίας από το αναπνευστικό σύστημα | Διάμετρος | Τύχη του σωματιδίου | |---|---| | ≥ 5 μικρά | εναποτίθενται στην περιοχή του ρινοφάρυγγα με αποτέλεσμα την απομάκρυνσή τους με το φτέρνισμα ή την κατάποσή τους, οπότε η απορρόφηση γίνεται από το γαστρεντερικό σωλήνα | | 2-5 μικρά | εναποτίθενται στην περιοχή της τραχείας και των βρόγχων και απομακρύνονται με τις κινήσεις του κροσσωτού επιθηλίου του αναπνευστικού βλεννογόνου, υπάρχει όμως και γι' αυτά το ενδεχόμενο να καταποθούν | | < 1 μικρό | φθάνουν ως τις κυψελίδες, όπου απορροφώνται και εισέρχονται στην κυκλοφορία του αίματος ή καταστρέφονται από τα μακροφάγα των πνευμονικών κυψελίδων |

  Οι λοιποί παράγοντες (σελ. 35): η ταχύτητα απορρόφησης εξαρτάται από τη συγκέντρωση της ουσίας στον εισπνεόμενο αέρα, τη μερική πίεσή της, το βάθος και το ρυθμό της αναπνοής κτλ.

  Γιατί η οδός αυτή είναι τόσο αποτελεσματική (σελ. 34): ο βλεννογόνος του αναπνευστικού συστήματος έχει μεγάλη έκταση — οι πνευμονικές κυψελίδες ξεπερνούν τα 100 τ.μ. — και πλούσια αιμάτωση, ώστε η ουσία μεταφέρεται στην κυκλοφορία του αίματος σε εξαιρετικά μικρό χρονικό διάστημα.

  Η πρακτική σημασία (σελ. 34): η αναπνευστική οδός είναι η σημαντικότερη οδός έκθεσης των εργαζομένων στο επαγγελματικό τους περιβάλλον· από την ίδια οδό μπορεί επίσης να εναποτεθεί και μία στερεή ουσία στους πνεύμονες προκαλώντας πνευμονοκονίαση, μία σοβαρή επαγγελματική νόσο.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η απορρόφηση από το αναπνευστικό εξαρτάται πρώτα από τη μορφή της ουσίας: για να φτάσει στις πνευμονικές κυψελίδες πρέπει να βρίσκεται στον εισπνεόμενο αέρα ως αέριο ή πτητικό υγρό ή ως σταγονίδια ή στερεά σωματίδια σε λεπτότατο καταμερισμό. Καθοριστικό ρόλο παίζει η διάμετρος των σωματιδίων: εκείνα με διάμετρο μεγαλύτερη ή ίση των πέντε μικρών εναποτίθενται στον ρινοφάρυγγα και απομακρύνονται με το φτέρνισμα ή καταπίνονται, εκείνα με διάμετρο δύο έως πέντε μικρών εναποτίθενται στην τραχεία και στους βρόγχους και απομακρύνονται με τις κινήσεις του κροσσωτού επιθηλίου, ενώ εκείνα που είναι μικρότερα από ένα μικρό φτάνουν ως τις κυψελίδες, όπου απορροφώνται και εισέρχονται στην κυκλοφορία ή καταστρέφονται από τα μακροφάγα. Η ταχύτητα της απορρόφησης εξαρτάται επιπλέον από τη συγκέντρωση της ουσίας στον εισπνεόμενο αέρα, τη μερική πίεσή της, το βάθος και τον ρυθμό της αναπνοής. Η οδός αυτή είναι ιδιαίτερα αποτελεσματική, γιατί οι πνευμονικές κυψελίδες έχουν έκταση μεγαλύτερη από εκατό τετραγωνικά μέτρα και πλούσια αιμάτωση.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 5 — Η απορρόφηση από το δέρμα

Ερώτηση: 5. Από ποιους παράγοντες εξαρτάται η απορρόφηση των τοξικών ουσιών από το δέρμα;

Απάντηση:

• Η γενική εικόνα (σελ. 35): το δέρμα, μολονότι έχει μεγάλη διαθέσιμη επιφάνεια για την απορρόφηση τοξικών ουσιών, έχει γενικά μικρή απορροφητική ικανότητα.

  Οι φραγμοί (σελ. 35) | Φραγμός | Ρόλος | |---|---| | η κερατίνη στιβάδα | η εξωτερική στιβάδα της επιδερμίδας… είναι και ο βασικός φραγμός για τις τοξικές ουσίες του περιβάλλοντος | | η μικρή αιμάτωση | λόγω της μικρής σχετικά αιμάτωσης που εμφανίζει | | το σμήγμα | και της παρουσίας του σμήγματος | Και το χόριο (σελ. 35): το χόριο που βρίσκεται κάτω από την κερατίνη στιβάδα, έχει πολύ περισσότερα αιμοφόρα αγγεία, αλλά η προσπέλασή του είναι περισσότερο δυσχερής από τις στιβάδες της επιδερμίδας.

  Οι δύο καθοριστικοί παράγοντες (σελ. 35) | # | Παράγοντας | |---|---| | 1 | η λιποδιαλυτότητα — μερικά μόνο δηλητήρια μπορούν να απορροφηθούν, εφόσον διαλύονται εύκολα στα λιποειδή του δέρματος όπως ο σαλικυλικός μεθυλεστέρας, το χλωροφόρμιο, η ανιλίνη και τα οργανοφωσφορικά εντομοκτόνα | | 2 | η ακεραιότητα της επιδερμίδας — είναι προφανές ότι η απορρόφηση από το δέρμα διευκολύνεται, όταν η επιδερμίδα παρουσιάζει βλάβη |

  Η πρακτική σημασία: η λιποδιαλυτότητα εξηγεί γιατί τα οργανοφωσφορικά εντομοκτόνα αποτελούν κίνδυνο για τον αγρότη ακόμη και χωρίς κατάποση ή εισπνοή — και γιατί, όπως θα φανεί στο 7ο κεφάλαιο, μία από τις οδούς έκθεσης στα παρασιτοκτόνα είναι το δέρμα.

  Και η αντίστοιχη θεραπευτική συνέπεια (κεφ. 4): όταν ένα δηλητήριο έλθει σε επαφή με το ανθρώπινο σώμα, η πρώτη ενέργεια είναι η αφαίρεση των ρούχων και η πλύση — ώστε να σταματήσει η διαδερμική απορρόφηση.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Το δέρμα, αν και έχει μεγάλη διαθέσιμη επιφάνεια, έχει γενικά μικρή απορροφητική ικανότητα, κυρίως λόγω των φραγμών της επιδερμίδας και ειδικότερα της εξωτερικής στιβάδας της, της κερατίνης, που είναι και ο βασικός φραγμός για τις τοξικές ουσίες του περιβάλλοντος, αλλά και λόγω της σχετικά μικρής αιμάτωσης και της παρουσίας του σμήγματος. Το χόριο, που βρίσκεται κάτω από την κερατίνη στιβάδα, έχει πολύ περισσότερα αιμοφόρα αγγεία, αλλά η προσπέλασή του είναι δυσχερέστερη. Οι δύο καθοριστικοί παράγοντες της απορρόφησης είναι η λιποδιαλυτότητα και η ακεραιότητα της επιδερμίδας. Ως προς την πρώτη, μερικά μόνο δηλητήρια μπορούν να απορροφηθούν, εφόσον διαλύονται εύκολα στα λιποειδή του δέρματος, όπως ο σαλικυλικός μεθυλεστέρας, το χλωροφόρμιο, η ανιλίνη και τα οργανοφωσφορικά εντομοκτόνα. Ως προς τη δεύτερη, η απορρόφηση διευκολύνεται σαφώς όταν η επιδερμίδα παρουσιάζει βλάβη.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 6 — Η κατανομή στον οργανισμό

Ερώτηση: 6. Τι γνωρίζετε για την κατανομή των τοξικών ουσιών στον οργανισμό;

Απάντηση:

• Η αρχή (σελ. 35-36): κάθε τοξική ουσία μετά την απορρόφησή της κατανέμεται μέσω του αίματος στον οργανισμό. | Οδός απορρόφησης | Πού καταλήγει | |---|---| | δέρμα | στην περιφερική κυκλοφορία | | αναπνευστικό | στην πνευμονική κυκλοφορία | | γαστρεντερικό | στην πυλαία φλέβα η οποία με τη σειρά της τις μεταφέρει στο ήπαρ |

  Ο μηχανισμός (σελ. 36): για να κατανεμηθούν οι ξενοβιοτικές ουσίες ή τα προϊόντα βιομετατροπής τους στους διάφορους ιστούς και όργανα του οργανισμού, πρέπει να περάσουν μέσα από τις βιολογικές μεμβράνες με τους ίδιους μηχανισμούς που ισχύουν και για την απορρόφηση.

  Οι τρεις δυνατές εξελίξεις (σελ. 36): κατά τη διάρκεια της κατανομής τους στον οργανισμό οι τοξικές ουσίες ή αποθηκεύονται σε διάφορους ιστούς και όργανα ή απεκκρίνονται ή εκδηλώνουν την τοξική τους δράση.

  Πού αποθηκεύονται (σελ. 36) — η θέση αποθήκευσης… και το ποσοστό που αποθηκεύεται εξαρτάται από τις φυσικοχημικές ιδιότητες της ουσίας | Ουσία | Θέση | |---|---| | μη πολικές (λιπόφιλες) όπως το DDT και τα PCBs | στο λιπώδη ιστό | | πολλά φάρμακα | δεσμεύονται από τις πρωτεΐνες του αίματος | | μόλυβδος | κυρίως στα οστά | | πολικές (υδρόφιλες) | συνήθως δεν αποθηκεύονται… και απεκκρίνονται ταχύτατα… μέσω των νεφρών |

  Η κρίσιμη παρατήρηση (σελ. 36): το αποθηκευμένο ποσοστό δεν μπορεί να ασκήσει την τοξική του δράση αλλά πρέπει να αποδεσμευτεί από τις αποθηκευτικές θέσεις (πρωτεΐνες του αίματος, λίπος και οστά) και να κυκλοφορήσει ελεύθερο στο αίμα για να φθάσει στο βιολογικό του «στόχο». Και ο καθυστερημένος κίνδυνος (σελ. 36): σε περιπτώσεις δίαιτας, όταν το αποθηκευτικό λίπος καταναλώνεται, οι αποθηκευμένες τοξικές ουσίες απελευθερώνονται στην κυκλοφορία και μπορεί να προκληθούν δηλητηριάσεις αρκετό χρόνο μετά την αρχική έκθεση.

  Το συμπέρασμα της ανακεφαλαίωσης (σελ. 41): οι αποθηκευτικές θέσεις λειτουργούν ως φραγμοί που θα καθυστερήσουν τη μεταφορά της στα όργανα-στόχους.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Κάθε τοξική ουσία, μετά την απορρόφησή της, κατανέμεται μέσω του αίματος στον οργανισμό. Η απορρόφηση από το δέρμα φέρνει την ουσία στην περιφερική κυκλοφορία, η απορρόφηση από το αναπνευστικό στην πνευμονική κυκλοφορία, ενώ οι περισσότερες ουσίες που απορροφώνται από το γαστρεντερικό φέρονται στην πυλαία φλέβα και από εκεί στο ήπαρ. Για να κατανεμηθούν στους ιστούς, οι ουσίες πρέπει να περάσουν από τις βιολογικές μεμβράνες με τους ίδιους μηχανισμούς που ισχύουν και για την απορρόφηση. Κατά τη διάρκεια της κατανομής οι τοξικές ουσίες είτε αποθηκεύονται σε ιστούς και όργανα, είτε απεκκρίνονται, είτε εκδηλώνουν την τοξική τους δράση. Η θέση αποθήκευσης εξαρτάται από τις φυσικοχημικές ιδιότητες: οι μη πολικές, λιπόφιλες ενώσεις, όπως το DDT και τα PCBs, αποθηκεύονται στον λιπώδη ιστό, πολλά φάρμακα δεσμεύονται από τις πρωτεΐνες του αίματος, ο μόλυβδος αποθηκεύεται κυρίως στα οστά, ενώ οι πολικές ενώσεις συνήθως δεν αποθηκεύονται και απεκκρίνονται ταχύτατα από τους νεφρούς. Κρίσιμο είναι ότι το αποθηκευμένο ποσοστό δεν μπορεί να ασκήσει την τοξική του δράση αν δεν αποδεσμευτεί και κυκλοφορήσει ελεύθερο· γι' αυτό, σε περιπτώσεις δίαιτας, όταν καταναλώνεται το αποθηκευτικό λίπος, μπορεί να προκληθεί δηλητηρίαση αρκετό χρόνο μετά την αρχική έκθεση.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 7 — Ο ορισμός της βιομετατροπής

Ερώτηση: 7. Τι ονομάζεται βιομετατροπή μιας τοξικής ουσίας;

Απάντηση:

• Ο ορισμός (σελ. 37): με τον όρο βιομετατροπή ορίζεται το σύνολο των βιοχημικών διεργασιών μέσω των οποίων μία τοξική (ξενοβιοτική) ουσία υπόκειται σε διάφορες χημικές μετατροπές που έχουν ως τελικό αποτέλεσμα το σχηματισμό υδατοδιαλυτών προϊόντων, χημικά διαφορετικών από τη μητρική ουσία. Τα τελευταία αυτά προϊόντα είναι αδρανή ή λιγότερο δραστικά και απεκκρίνονται ταχύτερα από τον οργανισμό μέσω των νεφρών, απ' ό,τι η μητρική ουσία.

  Γιατί χρειάζεται (σελ. 37): οι νεφροί που είναι τα κύρια απεκκριτικά όργανα του οργανισμού, απεκκρίνουν ευκολότερα τις πολικές ενώσεις (υδατοδιαλυτές), ενώ δυσκολεύονται να απεκκρίνουν τις μη πολικές ενώσεις οι οποίες με τον τρόπο αυτό παραμένουν στον οργανισμό για μεγάλα χρονικά διαστήματα και ασκούν την τοξική τους δράση. Έτσι οι διεργασίες αυτές μετατρέπουν τις μη πολικές ενώσεις σε περισσότερο πολικές και οδηγούν στην αποτοξίνωση του οργανισμού.

  Βιομετατροπή και μεταβολισμός (σελ. 37): ο όρος βιομετατροπή έχει αντικαταστήσει πλέον τον παλαιότερα χρησιμοποιούμενο όρο μεταβολισμό προς αποφυγή σύγχυσης | Όρος | Τι αφορά | |---|---| | μεταβολισμός | όλες εκείνες τις ενδοκυττάριες διεργασίες που σκοπό έχουν είτε τη σύνθεση πρωτεΐνης ή άλλων βιολογικά απαραίτητων ουσιών, είτε την εξασφάλιση της απαραίτητης ενέργειας για την ομαλή λειτουργία του κυττάρου | | βιομετατροπή | διεργασίες που αφορούν χημικές ουσίες ξένες προς τον οργανισμό |

  Πού γίνεται (σελ. 37): το κύριο όργανο βιομετατροπής είναι το ήπαρ.

  Η σημαντική εξαίρεση (σελ. 38): υπάρχουν όμως και πολλές περιπτώσεις στις οποίες η βιομετατροπή μίας ουσίας δεν οδηγεί απαραίτητα στην αδρανοποίησή της, αλλά στην παραγωγή μίας τοξικής ουσίας. Επίσης υπάρχουν περιπτώσεις που η μητρική ουσία είναι απολύτως αδρανής, αλλά η βιομετατροπή της οδηγεί σε δραστικό προϊόν — π.χ. το παραθείο και το μαλαθείο… μετατρέπονται στα δραστικά προϊόντα παραοξόν και μαλαοξόν, στα οποία οφείλεται η παρασιτοκτόνος δράση τους.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Βιομετατροπή ονομάζεται το σύνολο των βιοχημικών διεργασιών μέσω των οποίων μια τοξική, ξενοβιοτική ουσία υφίσταται χημικές μετατροπές που έχουν ως τελικό αποτέλεσμα τον σχηματισμό υδατοδιαλυτών προϊόντων, χημικά διαφορετικών από τη μητρική ουσία· τα προϊόντα αυτά είναι αδρανή ή λιγότερο δραστικά και απεκκρίνονται ταχύτερα μέσω των νεφρών. Η ανάγκη της βιομετατροπής προκύπτει από το ότι οι νεφροί απεκκρίνουν ευκολότερα τις πολικές, υδατοδιαλυτές ενώσεις, ενώ δυσκολεύονται με τις μη πολικές, οι οποίες παραμένουν στον οργανισμό και ασκούν την τοξική τους δράση. Ο όρος βιομετατροπή αντικατέστησε τον παλαιότερο όρο μεταβολισμό προς αποφυγή σύγχυσης, γιατί ο μεταβολισμός αφορά τις ενδοκυττάριες διεργασίες σύνθεσης και παραγωγής ενέργειας, ενώ η βιομετατροπή αφορά χημικές ουσίες ξένες προς τον οργανισμό. Κύριο όργανο βιομετατροπής είναι το ήπαρ. Υπάρχουν πάντως και περιπτώσεις όπου η βιομετατροπή δεν οδηγεί σε αδρανοποίηση αλλά σε παραγωγή τοξικής ουσίας, όπως στο παραθείο και το μαλαθείο, που μετατρέπονται στα δραστικά παραοξόν και μαλαοξόν.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 8 — Η φάση I της βιομετατροπής

Ερώτηση: 8. Τι γνωρίζετε για τη φάση I της βιομετατροπής;

Απάντηση:

• Το περιεχόμενο (σελ. 37): κατά τη φάση I αποκαλύπτονται καλύτερα προϋπάρχουσες ομάδες στο μόριο της ουσίας ή προστίθενται λειτουργικές ομάδες (-ΟΗ, -SH, -ΝΗ2, -COOH) στο μόριό της, με χημικές αντιδράσεις οξείδωσης ή αναγωγής ή υδρόλυσης.

  Οι τρεις τύποι αντιδράσεων (σελ. 37-38) | Αντίδραση | Χαρακτηριστικά | |---|---| | Οξείδωση | είναι ο πιο συνήθης τρόπος βιομετατροπής των χημικών ουσιών. Οι οξειδώσεις λαμβάνουν χώρα στο ηπατικό μικροσωματικό σύστημα με τη βοήθεια του ενζυμικού συστήματος του κυτοχρώματος Ρ-450 και αφορούν κυρίως αμίνες, θειούχες ενώσεις και αλογονούχες ενώσεις | | Αναγωγή | θεωρείται σπανιότερος τρόπος βιομετατροπής των χημικών ουσιών σε σχέση με τις οξειδωτικές αντιδράσεις. Οι αντιδράσεις αναγωγής λαμβάνουν και αυτές χώρα στο ηπατικό μικροσωματικό σύστημα αλλά και σε άλλους ιστούς και αφορούν κυρίως αζωτούχες ενώσεις, νιτροενώσεις και αλογονούχες ενώσεις | | Υδρόλυση | είναι ο τρόπος βιομετατροπής των εστέρων και των αμιδίων |

  Ο σκοπός: με την αποκάλυψη ή προσθήκη λειτουργικών ομάδων το μόριο γίνεται περισσότερο πολικό και ταυτόχρονα προετοιμάζεται για τις αντιδράσεις σύζευξης της φάσης II — γιατί, όπως σημειώνει το βιβλίο (σελ. 38), στη φάση II μπορεί να οδηγηθεί απευθείας η μητρική ουσία ή τα προϊόντα βιομετατροπής της από τη φάση I.

  Πού γίνεται (σελ. 37): το κύριο όργανο βιομετατροπής είναι το ήπαρ — και ειδικότερα το ηπατικό μικροσωματικό σύστημα.

  Η προσοχή (σελ. 38): η φάση I δεν οδηγεί πάντοτε σε αδρανοποίηση — οι οργανοφωσφορικοί εστέρες παραθείο και μαλαθείο γίνονται δραστικοί (παραοξόν, μαλαοξόν) ακριβώς μέσω οξειδωτικής βιομετατροπής.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Κατά τη φάση I της βιομετατροπής αποκαλύπτονται καλύτερα προϋπάρχουσες ομάδες στο μόριο της ουσίας ή προστίθενται λειτουργικές ομάδες, όπως υδροξύλιο, θειόλη, αμινομάδα ή καρβοξύλιο, με χημικές αντιδράσεις οξείδωσης, αναγωγής ή υδρόλυσης. Η οξείδωση είναι ο πιο συνήθης τρόπος βιομετατροπής και λαμβάνει χώρα στο ηπατικό μικροσωματικό σύστημα με τη βοήθεια του ενζυμικού συστήματος του κυτοχρώματος P-450, αφορώντας κυρίως αμίνες, θειούχες και αλογονούχες ενώσεις. Η αναγωγή θεωρείται σπανιότερη, λαμβάνει χώρα και αυτή στο ηπατικό μικροσωματικό σύστημα αλλά και σε άλλους ιστούς, και αφορά κυρίως αζωτούχες ενώσεις, νιτροενώσεις και αλογονούχες ενώσεις. Η υδρόλυση τέλος είναι ο τρόπος βιομετατροπής των εστέρων και των αμιδίων. Σκοπός της φάσης αυτής είναι το μόριο να γίνει περισσότερο πολικό και να προετοιμαστεί για τις αντιδράσεις σύζευξης της φάσης II.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 9 — Η φάση II της βιομετατροπής

Ερώτηση: 9. Τι γνωρίζετε για τη φάση II της βιομετατροπής;

Απάντηση:

• Το περιεχόμενο (σελ. 38): κατά τη φάση II λαμβάνουν χώρα αντιδράσεις που έχουν σκοπό να τροποποιήσουν το μόριο της τοξικής ουσίας, έτσι ώστε να διευκολυνθεί η απέκκρισή της.

  Τα δύο είδη αντιδράσεων (σελ. 38) | Είδος | Παραδείγματα | |---|---| | συνθετικές αντιδράσεις | μεθυλίωση, ακετυλίωση, θείωση | | συνδετικές αντιδράσεις σύζευξης με διάφορες ενδογενείς ουσίες του οργανισμού | γλυκουρονικό ή θειικό οξύ, γλουταθειόνη κτλ. | Η ιεράρχηση (σελ. 38): οι συνδετικές αντιδράσεις θεωρούνται οι σπουδαιότερες της φάσης II.

  Η είσοδος στη φάση II (σελ. 38): στη φάση II μπορεί να οδηγηθεί απευθείας η μητρική ουσία ή τα προϊόντα βιομετατροπής της από τη φάση I — δηλαδή η φάση I δεν είναι υποχρεωτικό προηγούμενο.

  Το ενεργειακό κόστος (σελ. 38): όλες οι αντιδράσεις της φάσης II είναι βιοσυνθετικές και απαιτούν την κατανάλωση ενέργειας η οποία προσφέρεται από ενδογενή μόρια του οργανισμού που παίζουν το ρόλο του δότη υψηλής ενέργειας.

  Η σύγκριση των δύο φάσεων | | Φάση I | Φάση II | |---|---|---| | τι κάνει | αποκαλύπτει ή προσθέτει λειτουργικές ομάδες | συζεύγνυει το μόριο με ενδογενείς ουσίες | | αντιδράσεις | οξείδωση, αναγωγή, υδρόλυση | συνθετικές και συνδετικές (σύζευξης) | | ενέργεια | — | απαιτεί κατανάλωση ενέργειας | | σκοπός | προετοιμασία του μορίου | διευκόλυνση της απέκκρισης |

  Το τελικό αποτέλεσμα (σελ. 38, 41): το πλέον σύνηθες αποτέλεσμα της βιομετατροπής μίας ουσίας είναι η αποτοξίνωση του οργανισμού μέσω της δημιουργίας αδρανών ή λιγότερο δραστικών προϊόντων και μέσω της ταχύτερης απέκκρισής τους· τα προϊόντα βιομετατροπής που παράγονται με τον τρόπο αυτό, με τις αντιδράσεις της φάσης I ή της φάσης II, στη συνέχεια απεκκρίνονται από τον οργανισμό.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Κατά τη φάση II της βιομετατροπής λαμβάνουν χώρα αντιδράσεις που έχουν σκοπό να τροποποιήσουν το μόριο της τοξικής ουσίας, ώστε να διευκολυνθεί η απέκκρισή της. Οι αντιδράσεις αυτές είναι είτε συνθετικές, όπως η μεθυλίωση, η ακετυλίωση και η θείωση, είτε συνδετικές αντιδράσεις σύζευξης με ενδογενείς ουσίες του οργανισμού, όπως το γλυκουρονικό ή το θειικό οξύ και η γλουταθειόνη· οι συνδετικές θεωρούνται και οι σπουδαιότερες της φάσης. Στη φάση II μπορεί να οδηγηθεί απευθείας η μητρική ουσία ή τα προϊόντα βιομετατροπής της από τη φάση I. Χαρακτηριστικό είναι ότι όλες οι αντιδράσεις της φάσης II είναι βιοσυνθετικές και απαιτούν κατανάλωση ενέργειας, η οποία προσφέρεται από ενδογενή μόρια του οργανισμού που παίζουν τον ρόλο του δότη υψηλής ενέργειας.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 10 — Η αποτοξίνωση

Ερώτηση: 10. Τι ονομάζεται αποτοξίνωση;

Απάντηση:

• Ο ορισμός (σελ. 37): με τον όρο αποτοξίνωση εννοούμε την όσο το δυνατόν ταχύτερη απαλλαγή του οργανισμού από τον τοξικό παράγοντα.

  Πώς επιτυγχάνεται (σελ. 37): οι μεταβολικές διεργασίες που δρουν ως αποτοξινωτικοί μηχανισμοί του οργανισμού, περιλαμβάνουν χημικές αντιδράσεις οι οποίες μετατρέπουν τις μη πολικές ενώσεις σε περισσότερο πολικές και οδηγούν στην αποτοξίνωση του οργανισμού.

  Η λογική της αλυσίδας | Βήμα | Τι γίνεται | |---|---| | 1 | οι νεφροί απεκκρίνουν ευκολότερα τις πολικές ενώσεις (υδατοδιαλυτές) | | 2 | δυσκολεύονται να απεκκρίνουν τις μη πολικές ενώσεις οι οποίες… παραμένουν στον οργανισμό για μεγάλα χρονικά διαστήματα και ασκούν την τοξική τους δράση | | 3 | άρα η βιομετατροπή μετατρέπει τις μη πολικές σε πολικές | | 4 | τα προϊόντα απεκκρίνονται ταχύτερα από τον οργανισμό μέσω των νεφρών |

  Η σχέση με τη διάρκεια της τοξικής δράσης (σελ. 39): η γρήγορη… αποβολή μίας ουσίας μειώνει και τη διάρκεια της βιολογικής της δράσης και συνεπώς και την πιθανή τοξικότητά της — δηλαδή η αποτοξίνωση είναι ο τρόπος με τον οποίο ο οργανισμός περιορίζει την τοξικότητα.

  Και η σχέση με την τοξικότητα της δόσης (σελ. 23): γι' αυτό ακριβώς, αν η προσλαμβανόμενη ποσότητα μοιραστεί σε πολλές μικρότερες δόσεις, τότε η τοξικότητα της ουσίας μειώνεται, αφού παρέχεται στο βιολογικό σύστημα περισσότερος χρόνος για να ενεργοποιήσει τους μηχανισμούς αποτοξίνωσης (βιομετατροπή, απέκκριση κτλ.).

  Η επιφύλαξη (σελ. 23, 38): η μείωση αυτή της τοξικότητας δεν ισχύει για ουσίες για τις οποίες η τοξική τους δράση οφείλεται σε κάποιο προϊόν βιομετατροπής παρά στην ίδια την ουσία — εκεί η ίδια η «αποτοξίνωση» παράγει το δηλητήριο.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Με τον όρο αποτοξίνωση εννοούμε την όσο το δυνατόν ταχύτερη απαλλαγή του οργανισμού από τον τοξικό παράγοντα. Επιτυγχάνεται μέσω μεταβολικών διεργασιών που δρουν ως αποτοξινωτικοί μηχανισμοί και περιλαμβάνουν χημικές αντιδράσεις οι οποίες μετατρέπουν τις μη πολικές ενώσεις σε περισσότερο πολικές. Η λογική είναι ότι οι νεφροί απεκκρίνουν ευκολότερα τις πολικές, υδατοδιαλυτές ενώσεις, ενώ δυσκολεύονται με τις μη πολικές, οι οποίες παραμένουν στον οργανισμό για μεγάλα χρονικά διαστήματα και ασκούν την τοξική τους δράση· η βιομετατροπή τις καθιστά πολικές και έτσι απεκκρίνονται ταχύτερα. Επειδή η γρήγορη αποβολή μιας ουσίας μειώνει τη διάρκεια της βιολογικής της δράσης και άρα την τοξικότητά της, ο κατακερματισμός της δόσης σε πολλές μικρότερες μειώνει την τοξικότητα, αφού δίνεται χρόνος να ενεργοποιηθούν οι μηχανισμοί αποτοξίνωσης. Αυτό δεν ισχύει όμως για ουσίες των οποίων η τοξική δράση οφείλεται σε προϊόν βιομετατροπής.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση 11 — Τα σπουδαιότερα απεκκριτικά όργανα

Ερώτηση: 11. Ποια είναι τα σπουδαιότερα απεκκριτικά όργανα του οργανισμού;

Απάντηση:

• Η απάντηση: οι νεφροί. Το χωρίο (σελ. 39): οι νεφροί αποτελούν τα κύρια απεκκριτικά όργανα του οργανισμού και οι περισσότερες τοξικές ουσίες απεκκρίνονται από τους νεφρούς.

  Οι οδοί απέκκρισης συνολικά (σελ. 39-41) | Οδός | Χαρακτηριστικά | |---|---| | Νεφροί | η απέκκριση… με τα ούρα αφορά τα σχετικώς μικρά και υδατοδιαλυτά μόρια. Μεγαλομοριακές ενώσεις όπως οι πρωτεΐνες δεν περνούν το αγγειώδες σπείραμα του νεφρού, ενώ λιποδιαλυτά μόρια όπως η χολερυθρίνη επαναπορροφώνται από τα νεφρικά σωληνάρια | | Χολή | αποτελεί την κυριότερη οδό απέκκρισης των πολύ πολικών ουσιών· οι ενώσεις απομακρύνονται τελικά από τον οργανισμό με τα κόπρανα· αν το ήπαρ έχει υποστεί βλάβη… η χολική απέκκριση των τοξικών ουσιών είναι μειωμένη και με τον τρόπο αυτό αυξάνεται η τοξικότητά τους | | Πνεύμονες | σημαντική απεκκριτική οδό για πτητικά υγρά και για αέρια· το 50-60% περίπου μίας δόσης βενζολίου απομακρύνεται από τον οργανισμό μέσω του εκπνεόμενου από τους πνεύμονες αέρα· απεκκρίνεται και η αιθυλική αλκοόλη (οινόπνευμα), γεγονός στο οποίο στηρίζεται και το αλκοτέστ | | Λοιπές | μέσω των κοπράνων, μέσω του ιδρώτα και μέσω του σάλιου· στις γυναίκες είναι δυνατόν η απέκκριση να γίνει και μέσω του γάλακτος θηλασμού |

  Οι τρεις μηχανισμοί της νεφρικής απέκκρισης (σελ. 39) | # | Μηχανισμός | |---|---| | 1 | διάχυση από το αίμα προς τα ουροφόρα σωληνάρια | | 2 | διήθηση από το αίμα, μέσω πόρων στο αγγειώδες σπείραμα του νεφρού — οι περισσότερες τοξικές ουσίες απεκκρίνονται με το μηχανισμό αυτό | | 3 | ενεργό μεταφορά στο υγρό των εσπειραμένων σωληναρίων |

  Ο ιδιαίτερος κίνδυνος του γάλακτος (σελ. 41): με το οποίο απεκκρίνονται πολλές τοξικές ουσίες (DDT, PCBs, μόλυβδος κτλ.) οι οποίες είναι δυνατόν να θέσουν σε κίνδυνο τα βρέφη που θηλάζουν. Μέσω αυτής της οδού απεκκρίνονται και οι διάφορες τοξικές ουσίες και τα κτηνιατρικά φάρμακα στο γάλα των γαλακτοπαραγωγών ζώων.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Τα κύρια απεκκριτικά όργανα του οργανισμού είναι οι νεφροί, από τους οποίους απεκκρίνονται και οι περισσότερες τοξικές ουσίες· η απέκκριση με τα ούρα αφορά τα σχετικά μικρά και υδατοδιαλυτά μόρια, ενώ οι μεγαλομοριακές ενώσεις, όπως οι πρωτεΐνες, δεν περνούν το αγγειώδες σπείραμα και τα λιποδιαλυτά μόρια, όπως η χολερυθρίνη, επαναπορροφώνται από τα νεφρικά σωληνάρια. Η απέκκριση στα ούρα γίνεται με τρεις μηχανισμούς: με διάχυση από το αίμα προς τα ουροφόρα σωληνάρια, με διήθηση μέσω των πόρων του αγγειώδους σπειράματος, μηχανισμό με τον οποίο απεκκρίνονται οι περισσότερες τοξικές ουσίες, και με ενεργό μεταφορά στο υγρό των εσπειραμένων σωληναρίων. Εκτός από τους νεφρούς, απέκκριση γίνεται και μέσω της χολής, που είναι η κυριότερη οδός για τις πολύ πολικές ουσίες και καταλήγει στα κόπρανα, μέσω των πνευμόνων για πτητικά υγρά και αέρια, όπου απεκκρίνεται και η αιθυλική αλκοόλη, γεγονός στο οποίο στηρίζεται το αλκοτέστ, καθώς και μέσω των κοπράνων, του ιδρώτα, του σάλιου και, στις γυναίκες, του γάλακτος θηλασμού.

Κριτήρια αξιολόγησης: