Экологические аспекты устойчивого развития

В разных тканях одного организма биохимические процессы протекают неодинаково.

Биохимические различия качественного характера

Избирательность действия ксенобиотика определяется различиями в процессах его биотрансформации и зависит от его влияния на тот или иной биохимический процесс, который имеет место у чувствительного организма, но отсутствует у организма устойчивого (или не столь чувствительного к данному веществу).

В связи с успехами биохимии в настоящее время установлен целый ряд соединений, действие которых определяется протеканием метаболических процессов в клетке и организме в целом.

Так, известны вещества:

1)   ингибирующие начальные стадии синтеза ДНК;

2)   взаимодействующие с ДНК (ингибиторы, останавливающие как ее ре­пликацию, так и транскрипцию);

3)   разрушающие ДНК;

4)   ингибиторы синтеза РНК, белков, ферментов,

5)   ингибиторы различных путей катаболизма (метаболизм азота и фосфора), метаболизма углеводов, липидов, цикла трикарбоновых кислот, транспорта электронов и т. д.

Пример. Механизм инсектицидного действия ДДТ связан с его способностью блокировать ионные каналы у холоднокровных животных. Избирательность действия ДДТ обусловлена тем, что при температуре тела теплокровных, не образуется донорно-акцепторной связи между бензольными кольцами препарата и противоположно заряженной поверхностью мембраны около устья ионного канала.

У птиц под воздействием ДДТ нарушается кальциевый обмен, вследствие чего яичная скорлупа оказывается более тонкой. Такие яйца при насиживании раздавливаются, и птицы не выводят птенцов.

ДДТ подавляет фотосинтез у водорослей.

Пример биохимической избирательности, связанный с процессом биотрансформации, когда устойчивый организм способен разрушать ксенобиотик до нетоксичных соединений, а чувствительный – не способен: растения кукурузы обезвреживают гербицид симазин, гидролизуя в его молекуле хлор до гидроксигруппы.

Если ксенобиотик не обладает токсичностью и превращается в токсическое соединение уже в самих организмах, после чего убивает их; то в таких ситуациях любой организм, не способный осуществлять это превращение, будет устойчив к данному веществу. Так, механизм избирательного действия большинства самых эффективных фосфорорганических инсектицидов основан на метаболических превращениях. В процессе биотрансформации, которая происходит у насекомых, эти соединения становятся более токсичными, тогда как в организмах млекопитающих эти инсектициды превращаются в менее токсичные производные.

Особый интерес представляют случаи избирательно протекающих метаболических реакций, отличающих человека от большинства других млекопитающих, но именно в этих различиях кроются опасности неудач при переходе от опытов на лабораторных животных к лечению людей.

Избирательность действия ксенобиотиков, обусловленная количественными различиями в метаболических процессах

Даже в тех случаях, когда у двух видов используются одинаковые метаболические пути, между ними могут существовать количественные различия, например, в способности к накоплению или метаболизму. Человек, например, в 15 раз более чувствителен к действию атропина, чем кролик. Однако для него безвредна доза стрихнина, убивающая столько кроликов, что их общий вес превосходит вес человека. Синильная кислота в безопасной для человека концентрации мгновенно убивает собаку.

Различия можно обнаружить и у одной особи. Например, глутаминсинтетаза почек крысы в 10 раз быстрее перерабатывает свой субстрат, чем фермент-аналог из ее мышцы. В опухолевых (раковых) клетках клеточный цикл протекает быстрее, чем в здоровых, поэтому они более чувствительны к действию лекарственных препаратов, вмешивающихся в синтез нуклеотидов.