Tutto tranne gli xenobiotici. L'influenza degli xenobiotici sul corpo umano. Scopri cosa sono gli "xenobiotici" in altri dizionari
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Non è quello che noi?
chiamatelo progresso della civiltà,
davvero una follia?
Sturmer
Il numero di xenobiotici che inquinano l’ambiente naturale sta aumentando in modo allarmante. Il perseguimento del profitto economico è molto più avanti rispetto al problema di preservare la purezza dell’ambiente naturale. Esiste un altro pericolo, ovvero il potenziamento dell'azione degli xenobiotici, quando l'effetto negativo di uno di essi potenzia l'effetto dell'altro. L'inquinamento globale della biosfera da parte di xenobiotici, che supera le capacità della sua naturale autodepurazione, richiede urgentemente un cambiamento nella strategia del suo sviluppo e nel modo di vivere delle persone sulla Terra.
Secondo ricercatori stranieri, la quota di danni all’assistenza sanitaria (aumento della morbilità della popolazione sul danno totale economia nazionale causati dall’inquinamento ambientale) varia dal 60 all’80%.
Tutte queste imprese, in assenza di tecnologie pulite, violazioni delle norme di sicurezza e della disciplina tecnologica, mancanza di standard di produzione e strutture di trattamento, sono le principali fonti di tutti i mali per la natura e le persone. Pertanto, le cause dell’inquinamento ambientale sono diverse. Tuttavia, ciò che hanno in comune è che tutto ciò accade per colpa delle persone. L'analfabetismo ambientale, la negligenza professionale, la negligenza criminale, l'atteggiamento egoistico nei confronti dell'ambiente portano spesso a tragedie e disastri.
Le sostanze tossiche possono essere anche sostanze tossiche naturali, ad esempio i gas provenienti da eruzioni vulcaniche. Tuttavia, più spesso si tratta di prodotti dell'attività economica umana, che ha imprudentemente incluso nel ciclo della natura.
Biologicamente sostanze attive contenuti nei minerali, nelle piante velenose e nei medicinali non sono tossici per l’ambiente finché non vengono “riportati indietro”, ad esempio come pesticidi, o finiscono come residui persistenti nelle acque reflue e causano disastri.
Lisovsky V.A., Evseev S.P., Golofeevskij V.Yu., Mironenko A.N.
SOMMARIO.
INTRODUZIONE 3
PROFILO AMBIENTALE XENOBIOTICO 4
PERICOLO SEGRETO E IMPREVISTO. 5
LA MARCIA DELLA DIOSSINA ATTRAVERSO IL PIANETA 9
"OPERAZIONE RANCH HAND" - IL CRIMINE DEL SECOLO 9
COSA SI CONOSCE SULLE PROPRIETÀ DELLA DIOSSINA. undici
TOSSICITÀ DELLA DIOSSINA IN SINGOLA SOMMINISTRAZIONE. 12
LA DIOSSINA E LE SUE TRACCE IN VIETNAM. 13
NON PERMETTERE CHE LA DIOSSINA SI ACCUMULI NELLA BIOSFERA! 15
BIBLIOGRAFIA. 17
INTRODUZIONE
Lo sviluppo dell'industria è indissolubilmente legato all'ampliamento della gamma dei prodotti chimici utilizzati. Aumentare il volume di pesticidi, fertilizzanti e altri prodotti chimici utilizzati - caratteristica moderno agricoltura e silvicoltura. Questa è la ragione oggettiva del costante aumento del pericolo chimico per l'ambiente, nascosto nella natura stessa dell'attività umana.
Solo pochi decenni fa, i rifiuti chimici della produzione venivano semplicemente gettati in discarica ambiente, e pesticidi e fertilizzanti venivano spruzzati in modo quasi incontrollabile, sulla base di considerazioni utilitaristiche, su vaste aree. Allo stesso tempo, si credeva che le sostanze gassose dovessero dissiparsi rapidamente nell'atmosfera, i liquidi dovessero dissolversi parzialmente nell'acqua ed essere portati via dai luoghi di emissione. Sebbene il particolato si sia accumulato in modo significativo nelle regioni, il rischio potenziale derivante dalle emissioni industriali è stato considerato basso. L'uso di pesticidi e fertilizzanti ha dato effetto economico, molte volte superiore al danno causato dalle sostanze tossiche alla natura.
Tuttavia, già nel 1962 apparve il libro Silent Spring di Rachel Carson, in cui l'autore descrive casi di morte di massa di uccelli e pesci a causa dell'uso incontrollato di pesticidi. Carson ha concluso che gli effetti osservati degli inquinanti sulla fauna selvatica prefigurano un disastro imminente anche per gli esseri umani. Questo libro ha attirato l'attenzione di tutti. Sono apparse società di protezione ambientale e leggi governative che regolano le emissioni di xenobiotici. Con questo libro, infatti, iniziò lo sviluppo di una nuova branca della scienza: la tossicologia animale.
L'ecotossicologia fu identificata come scienza indipendente da Rene Traut, che per la prima volta, nel 1969, collegò insieme due materie completamente diverse: l'ecologia (secondo Krebs, la scienza delle relazioni che determinano la distribuzione e l'habitat degli esseri viventi) e la tossicologia. Quest’area della conoscenza, infatti, comprende, oltre a quelli indicati, elementi d’altro Scienze naturali come la chimica, la biochimica, la fisiologia, la genetica delle popolazioni, ecc.
C'è stata la tendenza a usare il termine ecotossicologia solo per riferirsi all'insieme di conoscenze riguardanti gli effetti delle sostanze chimiche su ecosistemi diversi da quelli umani. Pertanto, secondo Walker e colleghi (1996), l'ecotossicologia è lo studio degli effetti dannosi delle sostanze chimiche sugli ecosistemi. Eliminando gli oggetti umani dalla gamma degli oggetti considerati dall'ecotossicologia, questa definizione determina la differenza tra ecotossicologia e tossicologia ambientale e determina l'oggetto di studio di quest'ultima. Si propone che il termine tossicologia ambientale venga utilizzato solo per studi sugli effetti diretti degli inquinanti ambientali sull'uomo.
Nel processo di studio degli effetti delle sostanze chimiche presenti nell'ambiente sugli esseri umani e sulle comunità umane, la tossicologia ambientale opera con categorie e concetti già stabiliti della tossicologia classica e, di regola, applica la sua tradizionale metodologia sperimentale, clinica ed epidemiologica. L'oggetto della ricerca sono i meccanismi, le dinamiche di sviluppo, le manifestazioni degli effetti avversi delle sostanze tossiche e i prodotti della loro trasformazione nell'ambiente sull'uomo.
Pur condividendo in generale questo approccio e valutandone positivamente la portata pratica, va tuttavia osservato che le differenze metodologiche tra ecotossicologia e tossicologia ambientale vengono completamente cancellate quando il ricercatore è incaricato di valutare gli effetti indiretti degli inquinanti sulle popolazioni umane (ad esempio , causato dalla modificazione tossica del biota) o, al contrario, per scoprire i meccanismi d'azione delle sostanze chimiche nell'ambiente sui rappresentanti di una particolare specie di esseri viventi.
PROFILO AMBIENTALE XENOBIOTICO
Dalla posizione di un tossicologo, gli elementi abiotici e biotici di ciò che chiamiamo ambiente sono tutti agglomerati complessi, talvolta organizzati, miscele di innumerevoli molecole.
Per l’ecotossicologia sono interessanti solo le molecole biodisponibili, cioè in grado di interagire in modo non meccanico con gli organismi viventi. Di norma, si tratta di composti che si trovano allo stato gassoso o liquido, sotto forma di soluzioni acquose, adsorbiti su particelle di terreno e superfici varie, sostanze solide, ma sotto forma di polvere fine (dimensione delle particelle inferiore a 50 micron), e infine le sostanze che entrano nel corpo con il cibo.
Alcuni dei composti biodisponibili vengono utilizzati dagli organismi, partecipando ai processi del loro scambio plastico ed energetico con l'ambiente, ad es. fungono da risorse di habitat. Altri, entrando nel corpo di animali e piante, non vengono utilizzati come fonti di energia o materiale plastico, ma, agendo in dosi e concentrazioni sufficienti, sono in grado di modificare significativamente il corso dei normali processi fisiologici. Tali composti sono chiamati estranei o xenobiotici (alieni alla vita).
La totalità delle sostanze estranee contenute nell'ambiente (acqua, suolo, aria e organismi viventi) in una forma (stato aggregato) che consente loro di entrare in interazioni chimiche e fisico-chimiche con oggetti biologici dell'ecosistema costituiscono il profilo xenobiotico della biogeocenosi. Il profilo xenobiotico dovrebbe essere considerato come uno dei fattori ambientali più importanti (insieme a temperatura, luce, umidità, condizioni trofiche, ecc.), che può essere descritto da caratteristiche qualitative e quantitative.
Un elemento importante del profilo xenobiotico sono le sostanze estranee contenute negli organi e nei tessuti degli esseri viventi, poiché prima o poi vengono tutte consumate da altri organismi (cioè hanno biodisponibilità). Contro, sostanze chimiche, fissati in oggetti solidi, non disperdibili nell'aria e insolubili in acqua (roccia, prodotti industriali solidi, vetro, plastica, ecc.) non hanno biodisponibilità. Possono essere considerati come fonti della formazione di un profilo xenobiotico.
I profili xenobiotici dell'ambiente, formati durante i processi evolutivi che si sono verificati sul pianeta per milioni di anni, possono essere chiamati profili xenobiotici naturali. Sono diversi nelle diverse regioni della Terra. Le biocenosi esistenti in queste regioni (biotopi) sono, in un modo o nell'altro, adattate ai corrispondenti profili xenobiotici naturali.
Varie collisioni naturali e, negli ultimi anni, l’attività economica umana, talvolta modificano in modo significativo il profilo xenobiotico naturale di molte regioni (soprattutto quelle urbanizzate). Le sostanze chimiche che si accumulano nell'ambiente in quantità insolite per esso e causano cambiamenti nel profilo xenobiotico naturale agiscono come ecoinquinanti (inquinanti). Un cambiamento nel profilo xenobiotico può derivare da un eccessivo accumulo di uno o più ecoinquinanti nell'ambiente (Tabella 1).
Tabella 1. Elenco dei principali inquinanti ambientali
Inquinanti dell'aria | Inquinanti dell'acqua e del suolo |
Gas: Particelle di polvere: | Metalli (piombo, arsenico, cadmio, mercurio) |
Ciò non porta sempre a conseguenze dannose per la fauna selvatica e la popolazione. Solo un ecoinquinante che si è accumulato nell'ambiente in quantità sufficiente ad avviare un processo tossico nella biocenosi (a qualsiasi livello di organizzazione della materia vivente) può essere designato come ecotossico.
Uno dei più difficili problemi pratici ecotossicologia: determinazione dei parametri quantitativi ai quali un ecoinquinante si trasforma in un ecotossico. Nel risolvere questo problema è necessario tenere conto del fatto che in condizioni reali l'intero profilo xenobiotico dell'ambiente influenza la biocenosi, modificando così l'attività biologica di un singolo inquinante. Pertanto, nelle diverse regioni (diversi profili xenobiotici, diverse biocenosi), i parametri quantitativi della trasformazione di un inquinante in un ecotossico sono in senso stretto diversi.
L'ecotossicocinetica è una branca dell'ecotossicologia che esamina il destino degli xenobiotici (ecoinquinanti) nell'ambiente: le fonti della loro comparsa; distribuzione negli elementi abiotici e biotici dell'ambiente; trasformazione di xenobiotici nell'ambiente; eliminazione dall'ambiente.
PERICOLO SEGRETO E IMPREVISTO.
Diossine e composti diossina-simili sono stati trovati nelle acque del Baikal, nei pesci, nello zoo e nel fitoplancton, nonché nelle uova degli uccelli che popolano le coste e le isole del “mare sacro”. Sono anche chiamati “ormoni della degradazione” o “ormoni dell’invecchiamento precoce”. Le diossine sono classificate come inquinanti organici persistenti particolarmente pericolosi, poiché sono altamente resistenti alla degradazione fotolitica, chimica e biologica. Di conseguenza, possono persistere nell’ambiente per lungo tempo. Allo stesso tempo, non esiste una “soglia d’azione” per le diossine, cioè anche una sola molecola può avviare un’attività cellulare anomala e provocare una catena di reazioni che interrompono le funzioni dell’organismo. Durante le ostilità in Vietnam, le forze armate statunitensi hanno utilizzato attivamente, tra gli altri tipi di armi chimiche, l'erbicida "Orange Agent", che contiene diossina. Questo farmaco provocava la caduta artificiale delle foglie nella giungla, privando i guerriglieri vietnamiti del loro rifugio naturale e principale
L'effetto delle diossine sull'uomo è dovuto alla loro influenza sui recettori dei disturbi endocrini e ormonali, al contenuto degli ormoni sessuali, ai cambiamenti degli ormoni tiroidei e pancreatici, che aumentano il rischio di sviluppare il diabete mellito e ai processi di pubertà e sviluppo fetale che vengono interrotti . I bambini sono in ritardo nello sviluppo, la loro istruzione è ostacolata e i giovani sviluppano malattie caratteristiche della vecchiaia. In generale, aumenta la probabilità di infertilità, aborto spontaneo, difetti congeniti e altre anomalie. Anche la risposta immunitaria cambia, il che significa che aumenta la suscettibilità del corpo alle infezioni e aumenta la frequenza delle reazioni allergiche e del cancro.
In tossicologia, il termine "diossina" si riferisce a un derivato di questo composto, vale a dire 2,3,7,8-tetraclorodibenzo-p-diossina, che è un rappresentante di un ampio gruppo di xenobiotici estremamente pericolosi tra i composti policiclici policlorurati. Tra le sostanze particolarmente pericolose figurano i composti aromatici policlorurati ad anelli condensati. Una volta nel corpo, attivano (inducono) la sintesi di enzimi contenenti ferro - citocromi P-450, che di solito portano a disordini metabolici e danni a singoli organi e tessuti. Possedendo un'elevata simmetria, tali composti possono esistere nel corpo per molto tempo. La diossina è uno dei veleni più insidiosi, noto all'umanità. Al contrario, la storia dell'umanità conosce molti casi di comparsa nella biosfera di grandi quantità di sostanze potenzialmente pericolose. L’impatto di questi composti estranei (xenobiotici) sugli organismi viventi ha talvolta causato conseguenze tragiche, come esemplificato dalla storia dell’insetticida DDT. La diossina divenne ancora più nota, apparendo nell'ambiente di numerosi paesi occidentali negli anni '50 e '60, così come nel Vietnam del Sud durante la guerra chimica condotta dagli Stati Uniti dal 1961 al 1972. chimica organica chiamato eterociclo a sei membri in cui due atomi di ossigeno sono collegati da due doppi legami carbonio-carbonio. In tossicologia, il termine "diossina" si riferisce a un derivato di questo composto, vale a dire 2,3,7,8-tetraclorodibenzo-p-diossina, che è un rappresentante di un ampio gruppo di xenobiotici estremamente pericolosi tra i composti policiclici policlorurati. Tra le sostanze particolarmente pericolose figurano i composti aromatici policlorurati ad anelli condensati. Una volta nel corpo, attivano (inducono) la sintesi di enzimi contenenti ferro - citocromi P-450, che di solito portano a disordini metabolici e danni a singoli organi e tessuti. Possedendo un'elevata simmetria, tali composti possono esistere nel corpo per molto tempo.
La diossina è uno dei veleni più insidiosi conosciuti dall’umanità. A differenza dei veleni convenzionali, la cui tossicità è associata alla soppressione di alcune funzioni del corpo, la diossina e xenobiotici simili influenzano il corpo grazie alla capacità di aumentare notevolmente (indurre) l'attività di un numero di enzimi ossidativi contenenti ferro (monoossigenasi ), che porta all'interruzione del metabolismo di molte sostanze vitali e alla soppressione delle funzioni di numerosi sistemi corporei. La diossina è pericolosa per due motivi. In primo luogo, persiste nell'ambiente, viene effettivamente trasportato attraverso la catena alimentare e quindi colpisce a lungo gli organismi viventi. In secondo luogo, anche. in quantità relativamente innocue per l'organismo, la diossina aumenta notevolmente l'attività delle monoossigenasi epatiche altamente specifiche, che convertono molte sostanze di origine sintetica e naturale in veleni pericolosi per l'organismo. Pertanto, anche piccole quantità di diossina creano un pericolo di danni agli organismi viventi da parte di xenobiotici normalmente innocui disponibili in natura. Anche da questa sommaria descrizione risulta evidente quanto sia importante e complesso il problema della protezione da questo pericoloso xenobiotico. Pertanto, negli Stati Uniti, dove una quantità significativa di diossina è stata introdotta nell'ambiente, lo studio di questo problema è unico governo federale Ogni anno vengono stanziati 5 milioni di dollari.
Dal 1971 Il problema della diossina e dei composti correlati viene regolarmente discusso negli Stati Uniti in occasione di conferenze speciali che si tengono recentemente annualmente come forum internazionali di scienziati dei paesi interessati. L'attenzione a questo problema si riflette nell'abbondante letteratura scientifica sulla diossina, parzialmente riassunta nel documento collezioni: Diossina: aspetti tossicologici e chimici. N.Y.-Ln, 1978, v.1; Diossine. Fonti, esposizione, trasporto e controllo. Ohio, 1980, v.1,2. Negli ultimi 10-12 anni gli aspetti scientifici di questo problema sono stati ampiamente rivisti. Tutto ciò che è stato appreso sulla diossina indica l'estremo pericolo di questa sostanza per l'uomo, soprattutto in condizioni di avvelenamento cronico, e ci consente di formulare i principali compiti che l'umanità deve affrontare in relazione alla comparsa di questo xenobiotico in natura. Allo stesso tempo, il problema della diossina presenta anche aspetti sociali, politici e militari. Ecco perché in alcuni paesi occidentali, e soprattutto negli Stati Uniti, si cerca deliberatamente di oscurare alcuni aspetti del problema, non rendendo pubbliche informazioni che rivelino il pericolo di questo veleno per l’umanità, utilizzando i risultati di esperimenti errati per esprimere giudizi sulla diossina, ecc.
La storia della diossina è strettamente legata ai problemi dell'assimilazione redditizia dei policlorobenzeni, che sono rifiuti di numerose industrie chimiche su larga scala. All'inizio degli anni '30, la Dow Chemical (USA) sviluppò un metodo per produrre policlorofenoli da policlorobenzeni mediante idrolisi alcalina ad alta temperatura sotto pressione e dimostrò che questi preparati, chiamati daucidi, sono mezzi efficaci per preservare il legno. Già nel 1936 si parlava di malattie di massa tra i lavoratori. Il Mississippi si è impegnato nella conservazione del legname con questi agenti. La maggior parte di loro soffriva di una grave malattia della pelle, la cloracne, già osservata in precedenza tra i lavoratori della produzione di cloro. Nel 1937 furono descritti casi di malattie simili tra i lavoratori di uno stabilimento a Midland (Michigan, USA) coinvolto nella produzione di daucidi. Un'indagine sulle cause del danno in questi e in molti casi simili ha portato alla conclusione che il fattore cloracnogenico è presente solo nei daucidi tecnici e che i policlorofenoli puri non hanno un effetto simile. L'ampliamento dell'entità dei danni causati dai policlorofenoli è stato successivamente dovuto al loro utilizzo per scopi militari. Durante la seconda guerra mondiale furono ottenuti nel mondo i primi erbicidi ad azione ormonale a base di acidi 2,4-dicloro- e 2,4,5-triclorofenossiacetici (2,4-D e 2,4,5-T). STATI UNITI D'AMERICA. Questi farmaci furono sviluppati per uccidere la vegetazione giapponese e furono adottati dall'esercito americano subito dopo la guerra. Allo stesso tempo, questi acidi, i loro sali ed esteri iniziarono ad essere utilizzati per il diserbo chimico nelle colture di cereali e miscele di esteri 2,4-D e 2,4,5-T per la distruzione della vegetazione arborea e arbustiva indesiderata . Ciò ha consentito agli ambienti militari-industriali statunitensi di creare una produzione su larga scala di 2,4-dicloro-, 2,4,5-triclorofenoli e sulla base degli acidi 2,4-D e 2,4,5-T. Fortunatamente, la produzione e l’utilizzo del 2,4-D non hanno avuto conseguenze negative per l’umanità. Al contrario, lo studio delle proprietà del 2,4-D e dei suoi derivati ha dato un potente impulso allo sviluppo della moderna chimica degli erbicidi.
Gli eventi legati all'espansione della scala di produzione e utilizzo del 2,4,5-T si sono sviluppati in modo completamente diverso. Già nel 1949 Un'esplosione è avvenuta nello stabilimento Nitro (West Virginia, USA), che produce 2,4,5-triclorofenolo. 250 persone sono rimaste gravemente ferite. È vero, questo fatto è diventato noto solo alla fine degli anni '70 e, per quanto riguarda le conseguenze dell'esplosione per la popolazione locale e l'ambiente, sono ancora avvolte nel mistero. Negli anni '50 apparvero notizie di frequenti infortuni causati da 2,4,5-T tecnico e triclorofenolo in impianti chimici in Germania e Francia, con conseguenze di esplosioni a Ludwigshafen (1953, stabilimento BASF) e Grenoble (1956, stabilimento BASF) " Ron Poulenc") furono discussi ampiamente e dettagliatamente. Numerosi casi di infortuni sui lavoratori provocati dal triclorofenolo negli anni '50 si sono verificati anche negli Stati Uniti (negli stabilimenti Dow Chemical, Monsanto, Hooker, Diamond, ecc.). Tuttavia, questi incidenti non furono resi pubblici fino alla fine degli anni '70. Il periodo dal 1961 al 1970, quando gli impianti da 2,4,5 T funzionavano alla massima capacità a causa dei massicci appalti militari da parte dell’esercito americano, è stato particolarmente ricco di eventi legati alla diossina. Vittime di massa causate da esplosioni nelle fabbriche si sono verificate negli Stati Uniti, in Italia, Gran Bretagna, Olanda e Francia. Tutti questi incidenti (ad eccezione di quelli avvenuti in Francia) non furono coperti dalla stampa fino alla fine degli anni '70. Particolarmente terribili furono le conseguenze dell'esplosione nello stabilimento Philips Duffard di Amsterdam (1963), in seguito alla quale l'amministrazione dello stabilimento fu costretta a smantellare attrezzature e impianti di produzione e a inondarli nell'oceano.Anche l'ultimo decennio non è stato privo di numerosi incidenti a livello mondiale. impianti di produzione e lavorazione 2,4,5-triclorofenolo. Il disastro più terribile si è verificato a Seveso (1976, Italia), a seguito del quale non hanno sofferto solo i lavoratori, ma anche popolazione locale. Per eliminare le conseguenze di questo incidente, è stato necessario rimuovere lo strato superficiale di terreno da una vasta area.
Il modo per evitare di contaminare il Paese con le diossine è fare tutto secondo le regole. Schema della formazione di diossina durante l'idrolisi alcalina del tetraclorobenzene. Questa reazione viene solitamente condotta in una soluzione di metanolo (CH 3 OH) sotto pressione ad una temperatura superiore a 165 o C. L'atomo di triclorofenolato di sodio formatosi viene sempre parzialmente convertito in prediossina e poi in diossina. Con un aumento della temperatura fino a 210 o C, la velocità di questa reazione collaterale aumenta notevolmente e, in condizioni più severe, la diossina diventa il prodotto principale della reazione. In questo caso, il processo è incontrollabile e termina con un'esplosione in condizioni di produzione. Le cause degli infortuni ai lavoratori coinvolti nella produzione e lavorazione del 2,4,5-triclorofenolo furono accertate nel 1957. quasi contemporaneamente da tre gruppi di scienziati. G. Hoffmann (Germania) ha isolato il fattore cloracnogenico del triclorofenolo tecnico nella sua forma pura, ne ha studiato le proprietà, l'attività fisiologica e gli ha attribuito la struttura del tetraclorodibenzofurano. Il campione sintetizzato di questo composto ha effettivamente avuto sugli animali lo stesso effetto del triclorofenolo tecnico. Allo stesso tempo, K. Schulz (Germania), uno specialista nel campo delle malattie della pelle, ha attirato l'attenzione sul fatto che i sintomi del danno al suo cliente, che lavorava con dibenzo-para-diossine clorurate, erano identici ai sintomi di danni causati dal triclorofenolo tecnico. I suoi studi hanno dimostrato che il fattore cloracnogenico del triclorofenolo tecnico è in effetti la 2,3,7,8-tetraclorodibenzo-para-diossina (diossina), un inevitabile sottoprodotto della lavorazione alcalina del tetraclorobenzene simmetrico. Successivamente, le informazioni di K. Schultz furono confermate nei lavori di altri scienziati. L’elevata tossicità della diossina fu stabilita nel 1957. e negli Stati Uniti. Ciò è accaduto dopo un incidente con il chimico americano J. Dietrich, il quale, mentre sintetizzava la diossina e i suoi analoghi, ha subito un grave infortunio, che ricorda il triclorofenolo tecnico ed è stato ricoverato in ospedale per un lungo periodo. Questo fatto, come molti altri incidenti legati alla produzione di triclorofenolo negli Stati Uniti, fu nascosto al pubblico e le dibenzo-p-diossine alogenate sintetizzate da un chimico americano furono sequestrate per essere studiate dal dipartimento militare. Così, alla fine degli anni '50, fu identificata la causa dei frequenti infortuni dovuti al triclorofenolo tecnico e fu stabilita la tossicità della diossina e del tetraclorodibenzofurano. Inoltre, nel 1961, K. Schultz pubblicò informazioni dettagliate sull'altissima tossicità della diossina per gli animali e mostrò il particolare pericolo di danni cronici dovuti a questo veleno. Così, 25 anni dopo la sua comparsa in natura, la diossina ha cessato di essere un “fattore cloroacnogenico” sconosciuto. A questo punto, nonostante la sua elevata tossicità, il 2,4,5-triclorofenolo era penetrato in molte aree di produzione. I suoi sali di sodio e zinco, così come il prodotto trasformato - esaclorofene, sono diventati ampiamente utilizzati come biocidi nella tecnologia, nell'agricoltura, nell'industria tessile e della carta, nella medicina, ecc. Sulla base di questo fenolo venivano preparati insetticidi, preparati per esigenze veterinarie e liquidi tecnici per vari scopi. Tuttavia, il 2,4,5-triclorofenolo ha trovato il suo utilizzo più diffuso nella produzione del 2,4,5-T e di altri erbicidi destinati non solo a scopi pacifici ma anche militari. Di conseguenza, nel 1960 La produzione di triclorofenolo ha raggiunto un livello impressionante: molte migliaia di tonnellate all'anno.
LA MARCIA DELLA DIOSSINA INTORNO AL PIANETA
Dopo la pubblicazione del lavoro di K. Schultz, ci si potrebbe aspettare che le fabbriche per la produzione di triclorofenolo vengano chiuse o che vengano sviluppati nuovi schemi tecnologici per la produzione di questo prodotto che non consentano l'accumulo di un veleno così forte in esso. Tuttavia, non solo ciò non è avvenuto, ma, contrariamente al buon senso, sono semplicemente cessate ulteriori pubblicazioni sull'attività fisiologica e sulle vie di formazione della diossina e del tetraclorodibenzofurano. Allo stesso tempo, le segnalazioni di casi di lesioni umane dovute al triclorofenolo e ai suoi derivati quasi cessarono, sebbene fosse durante questo periodo, come si seppe in seguito, che furono più frequenti.
Allo stesso tempo, la produzione di triclorofenolo e dei suoi prodotti trasformati secondo il vecchio schema tecnologico degli anni '50 nei paesi occidentali, e soprattutto negli Stati Uniti, si è ampliata in modo significativo ed è stata preservata alto livello il consumo di questi prodotti pericolosi e le loro esportazioni sono in costante aumento. Preparati biocidi, insetticidi ed erbicidi a base di 2,4,5-triclorofenolo sono arrivati in molti paesi del continente americano, in alcuni paesi dell'Africa e del Sud-Est asiatico, in Australia e Oceania. Insieme a loro, la diossina veniva continuamente introdotta nei suoli e nelle acque, nelle città e nei paesi di vaste aree del mondo. Soprattutto grandi quantità sono entrate nell'ambiente con le acque reflue nelle aree in cui si trovavano le fabbriche che producevano triclorofenolo. I risultati di questa attività furono immediati: tra la fine degli anni '60 e l'inizio degli anni '70 negli Stati Uniti furono registrati numerosi casi di distruzione di massa di pollame e persino della prole di animali selvatici.
Successivamente è stato dimostrato che gli erbicidi del tipo 2,4,5-T, forniti ai mercati nazionali ed esteri degli Stati Uniti negli anni '60, contenevano diossina in concentrazioni da 1 a 100 parti per milione (ppm), cioè in quantità superiori i valori consentiti per decine, centinaia e persino migliaia di volte. Se assumiamo che i prodotti di lavorazione del triclorofenolo utilizzati per scopi pacifici contenessero solo 10 ppm di diossina, allora in questo caso, nel decennio trascorso da quando sono state stabilite le cause della tossicità di questi prodotti, sono stati introdotti centinaia di chilogrammi di questo veleno nell’ambiente statunitense, insieme a molte migliaia di tonnellate di pesticidi. Una quantità simile di diossina è apparsa nei paesi che importavano questi prodotti dagli Stati Uniti.
OPERAZIONE RANCH HAND - IL CRIMINE DEL SECOLO
Il programma militare statunitense per l'utilizzo dei prodotti di lavorazione del triclorofenolo si è rivelato particolarmente ampio. Negli anni '60, l'esercito americano aveva completato un ampio piano per studiare gli erbicidi come potenziale arma di guerra ambientale, che doveva essere portato avanti in Indocina con il nome in codice Operazione Ranch Hand. Inoltre, a questo punto erano già state selezionate formulazioni di erbicidi, sviluppati metodi e mezzi per il loro utilizzo e condotti test approfonditi in condizioni che simulavano le zone tropicali dell'Indocina. Durante il periodo di prova, l'attenzione principale degli specialisti militari è stata rivolta alle formulazioni di erbicidi contenenti esteri 2,4,5-T.
Quando guardi i materiali degli anni '60, rimani particolarmente colpito dalla portata della propaganda condotta negli Stati Uniti per questo tipo di armi di distruzione di massa. Per questo è stato scelto il nome innocuo di “defolianti”, ovvero agenti che provocano la caduta delle foglie delle piante. In realtà, però, l’esercito americano aveva in servizio solo formulazioni di erbicidi, progettate per distruggere completamente le piante. Nelle istruzioni aperte dell’esercito americano, ai “defolianti” veniva assegnato il compito di smascherare i partigiani e sopprimere le loro scorte di cibo. La stampa ha esaltato l’“umanità” di questo nuovo tipo di arma. Le dichiarazioni di alti rappresentanti dell'esercito e persino dell'amministrazione americana hanno garantito la completa sicurezza del suo utilizzo per l'ambiente, l'uomo e gli animali.
Cosa successe veramente? Nell'estate del 1961, alla presenza di un rappresentante della Casa Bianca, l'aeronautica americana iniziò ad attuare l'operazione Ranch Hand nel Vietnam del Sud e tre anni dopo completò la sua prima fase. Sono state necessarie circa 2mila tonnellate di erbicidi per risolvere i principali problemi della prima fase relativa alla selezione delle formulazioni, dei metodi, delle tattiche e delle strategie più efficaci per il loro utilizzo. Nell'autunno del 1964 L'aeronautica americana iniziò una massiccia distruzione sistematica dell'ambiente vietnamita, dopo di che divenne chiaro alla comunità scientifica che l'esercito americano in Vietnam stava conducendo test su larga scala di nuovi tipi di armi di distruzione di massa: armi di ecocidio e genocidio. A merito degli scienziati progressisti americani va riconosciuto il fatto che furono i primi ad alzare la voce di protesta contro la guerra chimica in Vietnam. Tuttavia, né le loro dichiarazioni alla stampa né le loro petizioni collettive all’amministrazione statunitense sono state prese in considerazione.
Dopo il 1965, la portata delle campagne chimiche cominciò ad aumentare; ogni anno decine di migliaia di tonnellate di erbicidi venivano gettate nelle foreste e nei campi del Vietnam. Secondo dati ufficiali incompleti, nella guerra chimica del 1961-1972. Negli Usa sono state utilizzate circa 96mila tonnellate di erbicidi, di cui 57mila tonnellate erano formulati contenenti diossina. Le informazioni sul volume di utilizzo degli erbicidi nel periodo 1970-1972 sono rimaste riservate. in Vietnam e l’entità dei trattamenti con erbicidi in Laos e Kampuchea. Tuttavia, dal bilancio della produzione e del consumo di erbicidi risulta che, a causa degli acquisti militari statunitensi, l'aumento della produzione di 2,4,5-T negli anni '60 ha raggiunto le 50mila tonnellate, di cui oltre 100mila tonnellate di sole formulazioni di erbicidi contenenti diossina.
Nel valutare la quantità di diossina introdotta nell'ambiente vietnamita, è necessario tenere conto che la sua concentrazione in esteri tecnici 2,4,5-T è determinata dalla tecnologia di produzione, che negli anni '50 e '60 è rimasta invariata e ha portato ad un alto contenuto di veleno. Dall'enorme numero di fonti primarie risulta che la concentrazione di diossina nelle formulazioni di erbicidi dell'esercito americano ha raggiunto diverse decine di ppm. Ciò è coerente con le informazioni sulla contaminazione degli eteri 2,4,5-T prodotti negli anni '60, fornite nel lavoro di K. Rappe (fino a 100 ppm) e nel rapporto della National Academy of Sciences degli Stati Uniti (fino a 50 ppm). Ciò è confermato dai dati ufficiali dell'aeronautica americana sul contenuto di diossina delle formulazioni viola, rosa e verdi dell'esercito americano (33-66 ppm). Gli scienziati americani che studiavano le proprietà della formulazione dell'agente arancione hanno utilizzato campioni tipici contenenti 15-30 ppm di diossina. Solo i dati ufficiali dell'aeronautica americana ottenuti da A. Young per l'Orange Agent contrastano nettamente con le informazioni sopra riportate: essi affermano che il contenuto medio di diossina in questa formulazione, la più utilizzata in Vietnam, è vicino a 2 ppm. Tuttavia, come risulta dai dati ufficiali del Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti, negli Stati Uniti non sempre si ottenevano eteri 2,4,5-T con questo grado di purezza, anche all'inizio degli anni '70, quando schema tecnologicoè stata inclusa una fase di purificazione del triclorofenolo.
Solo dopo l'implementazione di uno schema con doppia purificazione del triclorofenolo è stato possibile ottenere prodotti con un contenuto di diossina inferiore a 1 ppm. A. Young e altri rappresentanti degli ambienti ufficiali statunitensi sostengono che la purificazione del triclorofenolo dalla diossina negli Stati Uniti è stata inclusa nello schema tecnologico dalla metà degli anni '60. Tuttavia, dalla letteratura tecnica e brevettuale risulta che i miglioramenti nella produzione del triclorofenolo iniziarono dopo il 1970. I calcoli effettuati da A. Young si basano sulla qualità degli esteri 2,4,5-T prodotti nel 1971-1973. Tutto ciò permette di considerare più plausibili i dati sull'alto contenuto di diossina negli erbicidi come il 2,4,5-T, prodotto negli anni '60. Pertanto, 57mila tonnellate di formulazioni a base di 2,4,5-T, il cui uso in Vietnam è ufficialmente riconosciuto negli Stati Uniti, hanno portato più di 500 kg di diossina nel territorio relativamente piccolo dell'Indocina. C'è il grande pericolo che questo numero debba essere almeno raddoppiato per ottenere un'immagine reale.
Quando si valuta il grado di inquinamento ambientale dovuto alla diossina, è necessario tenere conto anche della possibilità della sua formazione secondaria dopo l'uso di derivati del triclorofenolo. La conversione termica della prediossina, normalmente presente nei preparati tecnici a base di triclorofenolo, in diossina è ormai dimostrata in modo inequivocabile. La resa di diossina durante la termolisi di altri derivati non volatili del triclorofenolo, compreso il 2,4,5-T, è elevata.
I risultati negativi riportati in letteratura erano associati o all'utilizzo di precursori volatili delle diossine oppure alla presenza di condizioni per la loro effettiva rimozione dalla sfera di reazione. Poiché il triclorofenolo e gli esteri 2,4,5-T si trasformano rapidamente in derivati non volatili in vari oggetti ambientali, vari materiali conservati con biocidi, così come i resti di piante colpite dagli erbicidi 2,4,5-T, quando bruciati, sono ovviamente fonti di quantità aggiuntive di diossina. La probabilità di formazione secondaria di diossina nelle condizioni della guerra chimica condotta in Vietnam dovrebbe essere considerata particolarmente elevata. Qui, durante il periodo delle ostilità, furono bruciate più di 500mila tonnellate di napalm (anche in vaste aree delle foreste colpite), furono fatte esplodere più di 13 milioni di tonnellate di bombe aeree, proiettili e mine. Pertanto, la diossina è entrata nell’ambiente vietnamita in quantità molto maggiori di quelle contenute nelle molte decine di migliaia di tonnellate di erbicidi utilizzati dall’esercito americano. Per immaginare le conseguenze dell'accumulo di diossina nell'ambiente, presenteremo al lettore più in dettaglio le proprietà di questo pericoloso veleno.
COSA SI CONOSCE SULLE PROPRIETÀ DELLA DIOSSINA.
Struttura, fisica e Proprietà chimiche. La molecola di diossina è piatta e ha un'elevata simmetria. La distribuzione della densità elettronica in esso è tale che il massimo è nella zona degli atomi di ossigeno e cloro e il minimo è nei centri degli anelli benzenici. Queste caratteristiche strutturali e lo stato elettronico determinano le proprietà estreme osservate della molecola di diossina.
La diossina è una sostanza cristallina con un alto punto di fusione (305 o C) e una volatilità molto bassa, scarsamente solubile in acqua (2x10-8% a 25 o C) e migliore nei solventi organici. È caratterizzato da un'elevata stabilità termica: la sua decomposizione si osserva solo quando riscaldato sopra i 750 o C, e viene effettivamente effettuata a 1000 o C.
La diossina è una sostanza chimicamente inerte. Non si decompone da acidi e alcali anche se bollito. Entra nelle reazioni di clorurazione e solfonazione caratteristiche dei composti aromatici solo in condizioni molto severe e in presenza di catalizzatori. La sostituzione degli atomi di cloro della molecola di diossina con altri atomi o gruppi di atomi viene effettuata solo nelle condizioni di reazioni dei radicali liberi. Alcune di queste trasformazioni, come la reazione con naftalene di sodio e la declorazione riduttiva sotto irradiazione ultravioletta, vengono utilizzate per distruggere piccole quantità di diossina. Quando ossidata in condizioni anidre, la diossina cede facilmente un elettrone e si trasforma in un catione radicale stabile, che, tuttavia, viene facilmente ridotto dall'acqua in diossina grazie alla sua capacità di formare complessi forti con molti composti policiclici naturali e sintetici.
Proprietà tossiche. La diossina è un veleno totale, poiché anche in dosi relativamente piccole (concentrazioni) colpisce quasi tutte le forme di materia vivente, dai batteri agli animali a sangue caldo. La tossicità della diossina nel caso degli organismi semplici è apparentemente dovuta all'interruzione delle funzioni dei metalloenzimi con i quali forma forti complessi. Molto più gravi sono i danni provocati dalla diossina agli organismi superiori, soprattutto a sangue caldo. Nel corpo degli animali a sangue caldo, la diossina entra inizialmente nel tessuto adiposo, per poi essere ridistribuita, accumulandosi principalmente nel fegato, poi nel timo e in altri organi. La sua distruzione nel corpo è insignificante: viene escreto per lo più invariato, sotto forma di complessi di natura ancora sconosciuta.
L'emivita varia da diverse decine di giorni (topi) a un anno o più (primati) e solitamente aumenta con l'assunzione lenta. Con una maggiore ritenzione nel corpo e un accumulo selettivo nel fegato, aumenta la sensibilità degli individui alla diossina.
In caso di avvelenamento acuto di animali, si osservano segni dell'effetto tossico generale della diossina: perdita di appetito, perdita di appetito fisico e sessuale
Oggetto di xenobiologia, problemi e compiti, collegamenti con altre scienze
Gli xenobiotici sono composti organici e inorganici estranei che non sono stati precedentemente trovati nel corpo. Tali sostanze includono, ad esempio, farmaci, pesticidi, veleni industriali, rifiuti industriali, additivi alimentari, cosmetici, ecc. Poiché i tessuti contengono solitamente molti elementi inorganici in tracce, la cui funzione biologica è sconosciuta, le sostanze inorganiche possono essere classificate come xenobiotici solo se non sono necessari per i processi metabolici.
Un organismo vivente è un sistema aperto. Tra le sostanze che entrano nell'organismo dall'ambiente si distingue tra il flusso naturale (nutrienti) e il flusso di sostanze di origine naturale e sintetica che non fanno parte dell'organismo. Questi flussi interagiscono a tutti i livelli del corpo (molecolare, cellulare, organo). Un eccesso di composti estranei tossici (xenobiotici) provoca un rallentamento o la cessazione dei processi di crescita, sviluppo e riproduzione. Per mantenere l'omeostasi nel corpo, esistono meccanismi di regolamentazione.
La xenobiologia studia i modelli e i percorsi di ingresso, escrezione, distribuzione, trasformazione dei composti chimici estranei in un organismo vivente e i meccanismi delle reazioni biologiche da essi causati.
La xenobiologia è divisa in aree più ristrette: xenobiofisica, xenobiochimica, xenofisiologia, ecc. Gli obiettivi della xenobiofisica sono studiare i processi di interazione degli xenobiotici esogeni con i sistemi di trasporto del corpo, con varie strutture cellulari, principalmente con il plasmalemma, e i meccanismi di ingresso di xenobiotici.
L'oggetto della xenobiochimica è il metabolismo degli xenobiotici nel corpo. Quest'area della xenobiologia comprende una serie di sezioni di biologia, organica e chimica analitica, farmacologia, tossicologia e altre scienze. Il compito della xenobiochimica statica comprende lo stabilimento della struttura delle molecole dei metaboliti xenobiotici formati nel corpo, lo studio della loro distribuzione, localizzazione negli organismi e nei tessuti. La xenobiochimica dinamica studia i meccanismi di trasformazione degli xenobiotici nel corpo, la struttura e le proprietà catalitiche degli enzimi coinvolti in queste trasformazioni.
La xenofisiologia studia i processi vitali e le funzioni degli organismi viventi durante il loro sviluppo sotto l'influenza di xenobiotici. La xenofitofisiologia studia le caratteristiche di assunzione ed escrezione, la specificità dei processi di biotrasformazione e accumulo di xenobiotici in un organismo vegetale.
Alla xenobiologia è associata la biotecnologia, che utilizza i principi del metabolismo xenobiotico, in particolare la catalisi enzimatica, nella sintesi delle sostanze organiche. La connessione tra xenobiologia e medicina garantisce la sicurezza del trattamento grazie allo studio del meccanismo d'azione e del metabolismo dei nuovi farmaci.
La crescente rilevanza dei problemi considerati in xenobiologia è dovuta al rapido aumento del numero di composti sintetici coinvolti nel ciclo delle sostanze in natura. Tra gli xenobiotici ci sono una serie di sostanze utili necessarie per la medicina, la produzione agricola, la zootecnia, ecc. Pertanto, uno dei compiti della xenobiologia è lo sviluppo di tecniche e approcci per creare un sistema per determinare l'attività biologica degli xenobiotici.
Tipi di xenobiotici, loro classificazione in base al grado di pericolosità e tossicità
Si distinguono i seguenti tipi di sostanze che causano l'inquinamento chimico globale della biosfera:
Sostanze gassose;
Metalli pesanti;
Fertilizzanti e sostanze nutritive;
Composti organici;
Le sostanze radioattive (radionuclidi) sono oggetto di radiobiologia.
Molti xenobiotici e inquinanti sono sostanze altamente tossiche.
Nel senso più ampio, i veleni sono sostanze chimiche di origine esogena (sintetica e naturale) che, dopo essere penetrate nell'organismo, provocano cambiamenti strutturali e funzionali, accompagnati dallo sviluppo di condizioni patologiche caratteristiche.
A seconda della fonte di origine e applicazione pratica Le sostanze tossiche (veleni) sono suddivise nei seguenti gruppi:
Veleni industriali: solventi organici (dicloroetano, tetracloruro di carbonio, acetone, ecc.), sostanze usate come combustibili (metano, propano, butano), coloranti (anilina e suoi derivati), freon, reagenti chimici, intermedi organici di sintesi, ecc.;
Concimi chimici e prodotti fitosanitari, compresi i pesticidi;
Medicinali e prodotti intermedi dell'industria farmaceutica;
Prodotti chimici domestici utilizzati come insetticidi, coloranti, vernici, profumi e cosmetici, additivi alimentari, antiossidanti;
Veleni vegetali e animali;
Agenti di guerra chimica.
A seconda del danno predominante ai corrispondenti organi e tessuti di una persona, i veleni sono suddivisi nelle seguenti categorie: veleni cardiaci, veleni nervosi, veleni epatici, veleni renali, veleni sanguigni (emici), veleni gastrointestinali, veleni polmonari, veleni che colpiscono il sistema immunitario, veleni che colpiscono la pelle.
Tossicità- una misura dell'incompatibilità di una sostanza con la vita, il reciproco del valore assoluto della dose o concentrazione letale media.
I valori LC50 o LD 5 o sono, rispettivamente, la concentrazione o la dose di una sostanza che provoca la metà della soppressione della reazione registrata (ad esempio la morte del 50% degli organismi).
Pericolo di sostanze estranee- la probabilità che si verifichino effetti dannosi sulla salute nelle condizioni reali di produzione e utilizzo.
Sostanze nocive, con cui una persona entra in contatto, sono suddivisi in quattro classi a seconda del grado di pericolo (tossicità):
I. estremamente pericoloso (estremamente tossico);
II.altamente pericoloso (altamente tossico);
III.moderatamente pericoloso (moderatamente tossico);
IV.a basso rischio (bassa tossicità).
Criteri per classificare gli xenobiotici in base al loro grado di tossicità:
Valore di LD 5o o LC50;
Vie di ingresso (inalazione, attraverso la pelle);
Tempo di esposizione;
La proprietà di essere distrutti nell'ambiente o di subire trasformazioni negli organismi viventi (biotrasformazione).
Oltre alla tossicità e al pericolo, qualsiasi effetto di uno xenobiotico su un oggetto può essere caratterizzato da alcune caratteristiche della sua azione biologica:
Per tipo di effetto biologico sul bersaglio
Secondo LD 5 o o LC50;
Per tipo di tossicità e pericolo
Dalla selettività dell'azione degli xenobiotici (le sostanze possono essere tossiche per alcuni organismi e non tossiche per altri);
In base ai limiti di concentrazione (valori soglia) degli effetti tossici e/o pericolosi;
Secondo la natura dell'azione farmacologica (ipnotici, antipsicotici, ormonali, ecc.).
Informazioni correlate.
L'uomo è un eterotrofo, cioè riceve nutrienti ed energia dall'esterno sotto forma composti organici(vedi Tabella 1).
Tabella 1 Componenti principali
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Carboidrati |
Vitamine, elementi |
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valore dell'energia |
1g = 4,1 kcal |
1 g di olio = 9,3 kcal (39,0 kJ) |
1g = 4,1 kcal 1 g di alcol = 7,1 kcal |
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Biologico valore |
50% proteine animali, perché |
25% oli vegetali, perché contengono acidi grassi polinsaturi |
fibra |
Vitamine, elementi |
Esistono due modi in cui i prodotti della digestione alimentare, compresi gli xenobiotici, entrano nell'ambiente interno del corpo: i componenti idrosolubili entrano nel sistema portale epatico e nel fegato; Le sostanze liposolubili entrano nei vasi linfatici e poi nel sangue attraverso il dotto linfatico toracico.
Per la xenobiologia è importante l’idea dei fattori nutrizionali antialimentari. Questo termine si applica alle sostanze di origine naturale che fanno parte degli alimenti. Questi includono:
1) inibitori degli enzimi digestivi (inibitore della trypsin della soia Kunitz, famiglia degli inibitori della soia Bauman-Birk, famiglie I e II degli inibitori della chemiotripsina e della trypsin della patata, famiglia degli inibitori della trypsin/α-amilasi);
2) i glicosidi cianogeni sono glicosidi di alcune aldeidi e chetoni cianogeni che, dopo idrolisi enzimatica o acida, rilasciano acido cianidrico (limarina dei fagioli bianchi, amigdalina delle drupacee);
3) ammine biogene (serotonina nella frutta e nella verdura, tiramina e istamina negli alimenti fermentati);
4) alcaloidi (dietilamide dell'acido lisergico - un allucinogeno dall'ergot, morfina dal succo di papavero, caffeina, teobromina, teofillina dai chicchi di caffè e foglie di tè, solanina e chaconina dalle patate);
5) antivitaminici (la leucina interrompe il metabolismo del triptofano e della vitamina PP, l'acido indolilacetico è un antivitaminico della niacina, l'ascorbato ossidasi delle verdure è un antivitaminico dell'acido ascorbico, la tiaminasi del pesce è un antivitaminico della tiamina, la linatina dei semi di lino è un antagonista della piridossina , l'avidina dell'albume d'uovo è un antivitaminico della biotina, ecc.);
6) fattori che riducono l'assorbimento dei minerali (acido ossalico, fitina-inositolo, acido esafosforico da legumi e cereali, tannini);
7) veleni di natura peptidica (dieci ciclopeptidi tossici da fungo velenoso, il più tossico è l'α-amanitina);
8) lectine – glicoproteine che modificano la permeabilità della membrana (tossiche sono la ricina (lectina dai semi di ricino), la tossina del colera);
9) etanolo – interruzione dei normali processi biochimici di formazione e utilizzo dell'energia con transizione alla dipendenza psicologica e biologica dall'alcol esogeno.
Il cibo umano contiene molte sostanze chimiche, alcune delle quali sono xenobiotici. Gli xenobiotici possono essere un normale componente del cibo, possono arricchire il cibo durante la sua preparazione (ad esempio, gli additivi alimentari) e possono anche essere contaminanti nel cibo cotto per qualche motivo. Alcuni additivi alimentari vengono aggiunti appositamente al cibo per ottimizzarne la preparazione. I prodotti chimici (additivi indiretti negli alimenti) sono utilizzati nelle tecnologie per la sua preparazione, conservazione, conservazione, ecc. I contaminanti (mercurio, arsenico, selenio e cadmio) provengono dall'ambiente e sono il risultato dell'urbanizzazione della società. È possibile ottenere i principali componenti degli alimenti (proteine, grassi, carboidrati) da fonti naturali; sostanze che possono modificare il funzionamento di organi e tessuti (allergie, sviluppo del gozzo, inibitori della proteolisi, ecc.); sostanze tossiche per il consumatore alimentare.
Gli additivi alimentari sono sostanze chimiche naturali o sintetiche, fisiologicamente attive e inerti aggiunte intenzionalmente o accidentalmente agli alimenti. Gli additivi alimentari diretti comprendono sostanze che vengono aggiunte al cibo durante la sua preparazione per conferirgli determinate caratteristiche. Tali additivi alimentari includono antiossidanti, conservanti, vitamine, minerali, aromi, coloranti, emulsionanti, stabilizzanti, acidificanti, ecc.
Per decisione dei paesi dell'Unione Europea, la presenza di un additivo alimentare deve essere indicata sull'etichetta. In questo caso, può essere designato come sostanza individuale o come rappresentante di una classe funzionale specifica in combinazione con il codice E. Secondo il sistema proposto di codifica digitale degli additivi alimentari, la loro classificazione è la seguente: E100–E182 – coloranti ; E200 e oltre – conservanti; E300 e oltre – antiossidanti (antiossidanti); E400 e oltre – stabilizzanti di consistenza; E500 e oltre – regolatori di acidità, agenti lievitanti; E600 e oltre – esaltatori di sapore e aroma; E700–800 - indici di riserva; E900 e altri – agenti di rivestimento, miglioratori del pane; E1000 – emulsionanti. L'uso di additivi alimentari presuppone la conoscenza della concentrazione massima ammissibile di sostanze estranee - MPC (mg/kg), dose giornaliera ammissibile - ADI (mg/kg peso corporeo) e assunzione giornaliera ammissibile - ADI (mg/giorno), calcolata come prodotto dell'ADI per il peso medio del corpo – 60 kg.
Gli additivi alimentari indiretti comprendono sostanze che sono incluse negli alimenti involontariamente (ad esempio, quando gli alimenti entrano in contatto con... dotazioni tecnologiche o materiale di imballaggio). Vengono spesso considerati tre gruppi di inquinanti alimentari: 1) aflatossine; 2) pesticidi; 3) diossine e piombo.
Di particolare interesse è l'uso di componenti chimici alimentari (vitamine, minerali) per il trattamento di malattie specifiche in dosi superiori al fabbisogno giornaliero. L'uso clinico di ferro, fluoro e iodio è stato studiato in modo sufficientemente dettagliato. La sicurezza dell'utilizzo di vitamine e minerali come additivi alimentari o componenti di farmaci dipende da: 1) la citotossicità della sostanza chimica; 2) la sua forma chimica; 3) consumo giornaliero totale; 4) durata e regolarità del consumo; 5) stato morfofunzionale dei tessuti bersaglio e degli organi umani. Le vitamine liposolubili sono più tossiche delle vitamine idrosolubili a causa del loro maggiore accumulo nella fase lipidica delle membrane cellulari e della bassa velocità di eliminazione.
Niacina in dosi elevate (grammi) viene utilizzato per ridurre i livelli di colesterolo nel sangue. In quasi tutti i casi di utilizzo dell'acido nicotinico si verificano effetti collaterali (arrossamento della pelle, rossore alla testa).
Rameè l'oligoelemento più tossico, ma più importante. Il rame si trova in tracce in quasi tutti i prodotti alimentari, il che non provoca intossicazione, ad eccezione della malattia di Wilson-Konovalov (danno combinato al fegato e ai nuclei ipotalamici). Gli esseri umani sono meno sensibili al rame rispetto ai mammiferi (pecore). La tossicità del rame dovrebbe essere correlata alla sua interazione con ferro, zinco e proteine.
Ferro sotto forma di ossidi dona colore agli alimenti. Negli Stati Uniti, fosfati, pirofosfati, gluconati, lattati, solfati ferrosi e ferro ridotto sono approvati come integratori alimentari. L'assorbimento del ferro non eme è strettamente controllato nella mucosa intestinale. Un eccessivo apporto di ferro dagli alimenti e l'azione di sostanze che ne accelerano l'assorbimento possono portare all'accumulo di ferro nell'organismo. La ritenzione e l'accumulo di ferro nel corpo umano sono molto individuali e non sono supportati da leggi generali.
Zinco sotto forma di numerosi composti viene utilizzato negli integratori alimentari. L'alimentazione di pollame e bestiame arricchita con zinco può portare all'accumulo di questo metallo negli alimenti a base di carne. È noto che l’intolleranza individuale allo zinco nell’uomo è molto variabile. Tuttavia, l'uso di concentrazioni medie di sali di zinco negli alimenti come additivi alimentari, di norma, non è accompagnato dallo sviluppo di intossicazione.
Selenioè uno degli elementi più tossici. Ad oggi, la necessità di selenio non è stata scientificamente provata e l’uso diffuso del selenio negli integratori alimentari si basa su presupposti intuitivi. Le province geografiche con diversi livelli di selenio nell'ambiente dovrebbero essere prese in considerazione quando si utilizzano integratori alimentari arricchiti con selenio al fine di prevenire complicazioni. La carenza di selenio nel corpo è forse uno dei motivi principali per cui l'aria ordinaria diventa il nostro terribile nemico. In condizioni di carenza di selenio, l'ossigeno dell'aria, attraverso le sue forme attive, distrugge la maggior parte delle vitamine nel corpo, interrompe l'attività del sistema immunitario e il sistema di neutralizzazione delle tossine interne del corpo. In condizioni di carenza di selenio, il sistema immunitario perde la sua aggressività nei confronti dei microrganismi patogeni e delle cellule tumorali e la ghiandola tiroidea, che dipende da essa, regola la maggior parte dei processi metabolici, riduce la sua attività funzionale, che influisce negativamente sulla crescita e sullo sviluppo del corpo .
Il risultato complessivo della carenza di selenio nel corpo umano è la comparsa e lo sviluppo di dozzine di malattie gravi, che vanno dall'aumento della fragilità capillare e dell'immobilità degli spermatozoi, alla perdita prematura dei capelli e all'infertilità, all'anemia, al diabete, al gozzo endemico, all'epatite, all'infarto del miocardio e all'ictus, e una serie di malattie oncologiche.
Il selenio è ampiamente distribuito negli oggetti ambientali. Si riscontra una carenza di selenio nell'ambiente in Nuova Zelanda e in alcune regioni della Cina, mentre un eccesso in alcune regioni della Cina e nello stato del Nord Dakota (USA). Le piante possono accumulare selenio. In essi diventa parte dei composti organici. Quando una pianta muore, il selenio ritorna nel terreno e viene utilizzato da altre piante. I cereali possono accumulare grandi quantità di selenio da terreni arricchiti di selenio. In tali regioni, gli animali al pascolo possono portare all'intossicazione degli animali e, con avvelenamento cronico, possono svilupparsi danni visivi e "malattie alcaline". Con un apporto eccessivo di selenio si verificano disturbi del tratto digestivo e del sistema epatobiliare. In Cina è stata descritta un'intossicazione cronica dei residenti da selenio. Principali sintomi: capelli fragili, mancanza di pigmentazione dei nuovi capelli, unghie fragili con macchie, smagliature longitudinali della pelle. Sintomi neurologici sono stati riscontrati nella metà delle persone colpite. Sintomi simili sono stati descritti anche nei venezuelani che vivono in regioni ricche di selenio.
Vediamo alcuni xenobiotici utilizzati per migliorare le proprietà organolettiche e fisico-chimiche degli alimenti.
1. Saccarina 300-500 volte più dolce del saccarosio. Non si accumula
nei tessuti, non viene metabolizzato e viene escreto immodificato dall'organismo. Non ha effetto mutageno. In alcuni casi contribuisce allo sviluppo di tumori sperimentali (cancro alla vescica). Tuttavia, la minaccia del rischio di sviluppo di tumori non è stata ancora confermata negli studi epidemiologici.
2. Ciclamato usato come dolcificante. Il suo metabolismo dipende dalla microflora intestinale. Dopo la prima dose, il ciclamato viene escreto in grandi quantità senza modifiche. Con dosi ripetute nell'intestino compaiono metaboliti che possono essere associati agli effetti negativi del farmaco: lo sviluppo del cancro alla vescica in un esperimento sui ratti. Sebbene questo effetto non sia stato replicato nei cani, nei topi, nei criceti o nei primati, l’uso del ciclamato è stato vietato negli Stati Uniti nel 1969.
3. Aspartame come sostituto dello zucchero è meno tossico, poiché la sua idrolisi produce fenilalanina e acido aspartico. L'accumulo di fenilalanina può peggiorare le condizioni dei pazienti con ritardo mentale felilpiruvico (fenilchetonuria).
I dolcificanti più comunemente usati: sorbitolo, acesulfame potassico (Sunet), aspartame (Sanecta, Nutrasvit, Sladex), acido ciclamico e suoi sali (spolarina, ciclomati), isomalto (isomalto), saccarina e suoi sali, sucralosio (triclorgalattosaccarosio), taumatina. , glicirrizina , neoesperidina diidrocalcone (neoesperidina DS), maltitolo e sciroppo di maltitolo, lattitolo, xilitolo.
4. Coloranti alimentari comprendono sostanze naturali e sintetiche. Quelli naturali includono il carminio, la paprika, lo zafferano e la curcuma. Alcuni nutrienti danno colore agli alimenti (caroteni, riboflavina, clorofille) e si trovano nei succhi, negli oli e negli estratti di frutta e verdura. I composti sintetici vengono introdotti negli alimenti nelle fasi della sua preparazione e sono certificati dallo Stato. Alcuni dei potenziali coloranti possono essere coinvolti nella malignità delle cellule (molto spesso non sono cancerogeni, ma promotori). I coloranti alimentari sintetici e alcuni aromi (metil salicilato) possono causare iperattività nei bambini. I casi di iperattività possono provocare danni cerebrali locali (ictus). Tuttavia, il problema della colorazione degli alimenti, sia ai fini della loro attrattiva che per l’uso biomedico, rimane attuale. L'introduzione non autorizzata di additivi che migliorano l'aspetto e il valore commerciale dei prodotti alimentari è diventata molto diffusa e richiede una regolamentazione obbligatoria da parte delle autorità statali di vigilanza.
5. Conservanti comprendono antiossidanti e agenti antimicrobici. Gli antiossidanti sopprimono lo sviluppo di cambiamenti nel colore, nel valore nutrizionale e nella forma degli alimenti sopprimendo la perossidazione lipidica delle membrane alimentari, nonché degli acidi grassi liberi. Gli agenti antimicrobici inibiscono la crescita di microrganismi, lieviti, i cui prodotti di scarto causano intossicazione o lo sviluppo di un processo infettivo e modificano anche le proprietà fisico-chimiche dei prodotti alimentari. I conservanti chimici vengono contrastati mediante metodi di conservazione degli alimenti a basse temperature o utilizzando il metodo di irradiazione degli alimenti. Tuttavia, i mezzi tecnici sono ancora inferiori a quelli chimici a causa dei costi elevati e della radiofobia delle persone.
5.1. Gli integratori alimentari antiossidanti includono acido ascorbico, estere palmitico dell'acido ascorbico, tocoferoli, butilidrossianisolo (BHA) e butilidrossitoluene (BHT), etossichina, estere propilico dell'acido gallico e t-butilidrochinone (TBHQ). Gli agenti antimicrobici ampiamente utilizzati (nitriti, solfiti) hanno anche proprietà antiossidanti. Per molti anni BHA e BHT sono state considerate sostanze potenzialmente pericolose. Entrambi sono antiossidanti liposolubili e sono in grado di aumentare l'attività di alcuni enzimi epatici nel plasma sanguigno. Gli antiossidanti forniscono protezione contro alcune molecole elettrofile che possono legarsi al DNA ed essere mutagene e indurre la crescita del tumore. La somministrazione di BHA in grandi dosi (2% della dieta) provoca iperplasia cellulare, papillomi e tumori maligni delle cellule nello stomaco di alcuni animali. Allo stesso tempo, BHA e BHT forniscono protezione alle cellule del fegato dall’azione della sostanza cancerogena – dietilnitrosourea.
5.2. Agenti antimicrobici (nitriti e solfiti). I nitriti inibiscono la crescita del Clostridium botulinum e quindi riducono il rischio di botulismo. I nitriti reagiscono con le ammine e le ammidi primarie per formare i corrispondenti derivati N-nitroso. Molti, ma non tutti i composti N-nitroso sono cancerogeni. L'acido ascorbico e altri agenti riducenti inibiscono queste reazioni dei nitriti, specialmente nell'ambiente acido dello stomaco. Alcune nitrosammine vengono prodotte durante la cottura, ma la maggior parte delle nitrosammine si forma nello stomaco. Gli effetti tossici non cancerogeni dei nitriti si verificano ad alte concentrazioni. Le persone che consumano quantità relativamente grandi di nitriti per lungo tempo sviluppano metaemoglobinemia.
L'anidride solforosa e i suoi sali vengono utilizzati per prevenire l'imbrunimento degli alimenti, per la sbiancatura, come agente antimicrobico ad ampio spettro e come antiossidanti. I solfiti sono molto reattivi e pertanto nei prodotti alimentari ne sono ammessi solo bassi livelli. I solfiti possono causare asma in soggetti sensibili. Circa 20 decessi sono associati all'idiosincrasia umana verso i nitriti (particolare sensibilità alle bevande contenenti solfiti). Circa l’1-2% dei pazienti asma bronchiale mostrano una maggiore sensibilità ai solfiti. La patogenesi dell’asma indotta dai solfiti non è ancora chiara. È possibile un ruolo patogenetico delle reazioni IgE-mediate.
Le sostanze alimentari tossiche furono riassunte per la prima volta nell'elenco delle “Sostanze generalmente riconosciute come sicure” - sostanze GRAS negli anni '60 del secolo scorso. Viene costantemente rifornito e svolge un ruolo importante nel garantire la sicurezza alimentare di persone e animali.
È stato a lungo notato che una dieta ipocalorica prolunga la vita di molti organismi, dagli organismi unicellulari ai primati; Pertanto, i ratti che consumano il 30-50% in meno di calorie del solito vivono non tre anni, ma quattro. Il meccanismo del fenomeno non è ancora del tutto chiaro, anche se è noto che avviene qualche cambiamento generale nel metabolismo, che riduce la formazione di radicali liberi (molti scienziati li attribuiscono all'invecchiamento). Inoltre, la concentrazione di glucosio e insulina nel sangue diminuisce, il che indica la partecipazione del sistema neuroendocrino a questi processi. È possibile che il digiuno moderato agisca anche come un leggero stress che mobilita le riserve nascoste del corpo.
I microbiologi americani hanno lavorato con il lievito, la cui durata di vita è determinata dal numero delle possibili divisioni. Si è scoperto che in un ambiente a basso contenuto di nutrienti, il numero di generazioni aumenta del 30%. Allo stesso tempo, i microrganismi aumentano significativamente la velocità della respirazione, il che è un punto chiave, poiché i lieviti con un gene proteico difettoso coinvolto nella catena respiratoria non vivono a lungo.
Va tenuto presente che il lievito ottiene energia in due modi: respirazione e fermentazione. Quando c'è abbastanza glucosio nell'ambiente, i geni che controllano la respirazione tacciono e la fermentazione del glucosio in etanolo avviene in modo anaerobico, cioè senza la partecipazione di ossigeno. Se il glucosio scarseggia, si attiva la respirazione, un processo molto più efficiente di produzione di energia.
Con lo sviluppo della società industriale, si sono verificati cambiamenti nella formazione della biosfera. Molte sostanze estranee, derivanti dall'attività umana, sono entrate nell'ambiente. Di conseguenza, influenzano l’attività vitale di tutti gli organismi viventi, compreso il nostro.
Cosa sono gli xenobiotici?
Gli xenobiotici sono sostanze sintetiche che hanno un effetto negativo su qualsiasi organismo. Questo gruppo comprende rifiuti industriali, prodotti domestici (polveri, detersivi per piatti), materiali da costruzione, ecc.
Un gran numero di xenobiotici sono sostanze che accelerano la comparsa dei raccolti. Per l’agricoltura è molto importante aumentare la resistenza del raccolto a vari parassiti, oltre a conferirgli un bell’aspetto. Per ottenere questo effetto vengono utilizzati pesticidi, sostanze estranee all'organismo.
Materiali da costruzione, colla, vernici, articoli per la casa, additivi alimentari: tutti questi sono xenobiotici. Stranamente, anche alcuni organismi biologici appartengono a questo gruppo, ad esempio virus, batteri, elminti.
Come agiscono gli xenobiotici sul corpo?
Le sostanze estranee a tutti gli esseri viventi hanno un effetto dannoso su molti processi metabolici. Ad esempio, possono interrompere il funzionamento dei canali della membrana, distruggere proteine funzionalmente importanti, destabilizzare il plasmalemma e la parete cellulare e causare reazioni allergiche.
Qualsiasi organismo è adattato in un modo o nell'altro per eliminare i veleni tossici. Tuttavia, grandi concentrazioni della sostanza non possono essere rimosse completamente. Ioni metallici, sostanze tossiche organiche e inorganiche col tempo si accumulano nell'organismo e dopo un certo periodo di tempo (spesso diversi anni) portano a patologie, malattie e allergie.
Gli xenobiotici sono veleni. Possono penetrare nel sistema digestivo, nelle vie respiratorie e persino attraverso la pelle intatta. Le vie di ingresso dipendono dallo stato di aggregazione, dalla struttura della sostanza e dalle condizioni ambientali.
Attraverso la cavità nasale con aria o polvere, idrocarburi gassosi, alcoli etilici e metilici, acetaldeide, acido cloridrico, eteri e acetone entrano nel corpo. Fenoli, cianuri e metalli pesanti (piombo, cromo, ferro, cobalto, rame, mercurio, tallio, antimonio) penetrano nel sistema digestivo. Vale la pena notare che i microelementi come il ferro o il cobalto sono necessari per il corpo, ma il loro contenuto non deve superare il millesimo di punto percentuale. A dosi più elevate portano anche a effetti negativi.
Classificazione degli xenobiotici
Gli xenobiotici non sono solo sostanze chimiche di origine organica e inorganica. Questo gruppo comprende anche fattori biologici, inclusi virus, batteri, protisti e funghi patogeni ed elminti. Stranamente, ma come il rumore, le vibrazioni, le radiazioni, anche le radiazioni appartengono agli xenobiotici.
In base alla loro composizione chimica, tutti i veleni sono suddivisi in:
- Organici (fenoli, alcoli, idrocarburi, alogeno derivati, eteri, ecc.).
- Organoelemento (organofosforo, organomercurio e altri).
- Sostanze inorganiche (metalli e loro ossidi, acidi, basi).
In base alla loro origine, gli xenobiotici chimici sono suddivisi nei seguenti gruppi:
Perché gli xenobiotici influiscono sulla salute?
La comparsa di sostanze estranee nel corpo può compromettere seriamente le sue prestazioni. Una maggiore concentrazione di xenobiotici porta alla comparsa di patologie e cambiamenti a livello del DNA.
L’immunità è una delle principali barriere protettive. L'influenza degli xenobiotici può estendersi al sistema immunitario, interferendo con il normale funzionamento dei linfociti. Di conseguenza, queste cellule non funzionano correttamente, il che porta ad un indebolimento delle difese dell'organismo e alla comparsa di allergie.
Il genoma cellulare è sensibile agli effetti di qualsiasi mutageno. Gli xenobiotici, penetrando in una cellula, possono interrompere la normale struttura del DNA e dell'RNA, causando la comparsa di mutazioni. Se il numero di tali eventi è elevato, esiste il rischio di sviluppare il cancro.
Alcuni veleni agiscono selettivamente sull'organo bersaglio. Esistono quindi xenobiotici neurotropi (mercurio, piombo, manganese, disolfuro di carbonio), ematotropi (benzene, arsenico, fenilidrazina), epatotropi (idrocarburi clorurati), nefrotropici (composti di cadmio e fluoro, glicole etilenico).
Xenobiotici e umani
Le attività economiche e industriali hanno un effetto dannoso sulla salute umana a causa della grande quantità di rifiuti, prodotti chimici e prodotti farmaceutici. Oggi gli xenobiotici si trovano quasi ovunque, il che significa che la probabilità che entrino nel corpo è sempre alta.
Tuttavia, gli xenobiotici più potenti che le persone incontrano ovunque sono i farmaci. La farmacologia come scienza studia l'effetto dei farmaci su un organismo vivente. Secondo gli esperti, gli xenobiotici di questa origine sono la causa del 40% delle epatiti, e non è un caso: la funzione principale del fegato è neutralizzare i veleni. Pertanto, questo organo soffre maggiormente di grandi dosi di farmaci.
Prevenzione dell'avvelenamento
Gli xenobiotici sono sostanze estranee al corpo. Il corpo umano ha sviluppato molti percorsi alternativi per eliminare queste tossine. Ad esempio, i veleni possono essere neutralizzati nel fegato e rilasciati nell'ambiente attraverso il sistema respiratorio, escretore, sebaceo, sudorifero e persino le ghiandole mammarie.
Nonostante ciò, la persona stessa deve adottare misure per ridurre al minimo gli effetti dannosi dei veleni. Per prima cosa devi scegliere attentamente il tuo cibo. Gli integratori del gruppo “E” sono potenti xenobiotici, quindi l’acquisto di tali prodotti dovrebbe essere evitato. Non dovresti scegliere frutta e verdura solo in base all’apparenza. Prestare sempre attenzione alla data di scadenza, perché dopo la scadenza si formano veleni nel prodotto.
Vale sempre la pena sapere quando interrompere l'assunzione dei farmaci. Naturalmente, per un trattamento efficace questa è spesso una necessità necessaria, ma è necessario assicurarsi che ciò non si trasformi in un consumo sistematico e non necessario di farmaci.
Evitare di lavorare con reagenti pericolosi, allergeni e varie sostanze sintetiche. Riduci al minimo l’impatto dei prodotti chimici domestici sulla tua salute.
Conclusione
Non è sempre possibile osservare gli effetti dannosi degli xenobiotici. A volte si accumulano in grandi quantità, trasformandosi in una bomba a orologeria. Le sostanze estranee al corpo sono dannose per la salute, il che porta allo sviluppo di malattie.
Pertanto, ricorda le misure preventive minime. Potresti non notare subito alcun effetto negativo, ma dopo alcuni anni gli xenobiotici possono portare a gravi conseguenze. Non dimenticartene.
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