Сучасна людини вводить в ужиток величезну кількість хімічних речовин. Вже встановлені структури міліонів з'єднань, отриманих синтетичним шляхом і видобутих із природних джерел; це число щороку збільшується приблизно на 200 тисяч. Їжа, щодня нами вживана, - це надзвичайно складний хімічний комплекс, що містить тисячі компонентів. Звичайно, такий складний склад сам по собі не означає, ніби традиційні продукти харчування небезпечні, - до того часу, поки немає штучного їх забруднення техногенними включеннями. Саме ці включення таять в собі загрозу, боротися з якою допомагає в першу
чергу правильно побудоване харчування.
Потік хімічних речовин в їжі
Пошуки нових джерел і резервів харчування, вдосконалення сільськогосподарського виробництва та харчової індустрії породжують потік невідомих раніше речовин - гербіцидів, інсектицидів, стимуляторів росту, харчових добавок, консервантів і т. п. Можна по-різному ставитися до цього процесу, проте, якщо дивитися об'єктивно, на сьогоднішній день йому немає альтернативи: без всіх цих речовин людство вже не накормити.
Зрозуміло, в хімічному потоці є не тільки шкідливі, але і корисні сполуки, які відіграють важливу роль в житті людини - як біологічної, так і соціальної істоти. І все ж дуже і дуже багато сполук, особливо породжені розвитком промисловості, чужорідні для людини та інших живих істот.
В ході еволюції людина мала контакт тільки з тими речовинами, які входять до складу їжі, питної води і повітря. Саме ці сполуки формували системи метаболізму (обміну речовин) та детоксикації (нейтралізації небезпечних речовин). І ось сотні тисяч років потому появляється і бурхливо розвивається виробництво абсолютно нових речовин, які раніше не зустрічалися живому організму. Незалежно від їх призначення, вигідності, рівня небезпеки (або безпеки) всі вони істинно чужорідні для людини. Тому їх називають ксенобіотиками, від грецьких слів ксенос - «чужий» і біос - «життя».
Чистота навколишнього середовища - необхідна передумова чистоти внутрішнього середовища організму. У нашій країні робиться дуже багато для запобігання забруднення повітря, грунту, водойм техногенними речовинами. Однак проблеми занадто складна, щоб можна було в короткі терміни вирішити її повністю. А крім того, треба пам'ятати і про те, що багато людей неминуче піддаються впливу чужорідних речовин при виробничій діяльності - на заводах, фабриках, рудниках.
Безумовно, на промислових підприємствах намагаються створити умови, що виключають або зводять до мінімуму шкідливий вплив тих чи інших речовин на здоров'я людей в процесі трудової діяльності. Але навіть при строгому дотриманні правил охорони праці далеко не завжди можна досягти повної чистоти виробничого середовища. Не будемо обговорювати причини, здебільшого технічного характеру, а відзначимо, що у всіх подібних випадках виникає необхідність в індивідуальному захисті внутрішнього середовища. У тому числі - і в правильному профілактичному харчуванні.
Проти натиску ксенобіотиків в харчуванні
Лікувально-профілактичне харчування - це перш за все раціональне харчування. Воно повинно поліпшити опірність організму до певної речовини або групи речовин, обмежити накопичення отрут, прискорити їх знешкодження і виведення з організму. Тобто в кінцевому рахунку якщо не запобігти повністю, то помітно послабити ті порушення, які можуть виникнути в організмі під впливом хронічного впливу шкідливих факторів.
Безкоштовно видаючи лікувально-профілактичного харчування, держава йде на значні витрати; отже, повинні існувати вагомі докази того, що правильно складене харчування сприяє знешкодженню ксенобіотиков. У сучасної медицини такі докази є.
Харчові речовини - джерело енергії і той пластичний матеріал, з якого будуються клітини органів і тканин. Те, що ми з'їдаємо, визначає зрештою метаболічний фон, на якому діють чужорідні речовини. Природний висновок полягає в тому, що їжа може послаблювати, але може і посилювати вплив ксенобіотиків.
Але це не все. Їжа сама по собі здатна змінювати активність систем, які відповідають за знешкодження чужорідних речовин. Вона може посилювати або обмежувати цей процес, підвищувати або знижувати стійкість оргвнізму і органів, що найбільш вражаються.
Дуже часто для знешкодження потрібні додаткові біологічно активні речовини; очевидний шлях їх надходження - з їжею. Взагалі кажучи, брак практично будь-якої харчової речовини тягне за собою порушення нормального перебігу обмінних процесів. Нарешті, у деяких складових їжі є очевидні антидотні властивості, інакше кажучи, вони можуть служити протиотрутою.
Коротше: точно підібране харчування допомагає організму протистояти натиску ксенобіотиків. Принципи лікувально-профілактичного харчування були сформульовані академіком АМН союзу А.А.Покровським. Цих принципів сім. Ось вони:
-використання антидотних властивостей тих чи інших компонентів їжі;
-прискорення або уповільнення метаболізму отрут (в залежності від того, що більш токсична - вихідна речовина або його метаболіти);
-прискорення виведення отруйних речовин з організму;
-уповільнення їх всмоктування в шлунково-кишковому тракті;
-підвищення загальної стійкості організму;
-благотворний вплив окремих харчових речовин на стан найбільш вразливих органів;
-компенсація підвищених витрат біологічно активних речовин, пов'язаних з впливом отрути.
Нинішні раціони лікувально-профілактичного харчування враховують далеко не всі ці принципи, обмежуючись, як правило, лише трьома останніми. Це означає, що робота зі створення найкращих раціонів далека від завершення. Але і для того щоб зробити перші кроки, потрібно детальне знання процесів, що відбуваються з ксенобіотиками в оргвнізме. Цим процесам присвятимо окрему главу.
Цілий набір ферментів
Майже всі чужорідні речовини, що потрапляють в організм людини, гідрофобні, тобто добре розчинні в жирах і погано - у воді. Це, звичайно, ускладнює їх виведення з організму. Проте вони все ж залишають організм - завдяки тому, що в клітці є особливі структури, здатні перетворювати гідрофобні молекули в водорозчинні. Ці структури - так званий ендоплазматичний ретикулум, мембранна система сполучених між собою цистерн і канальців, які пронизують всю клітку.
Ендоплазматичний ретикулум входить до складу всіх клітин організму, за винятком еритроцитів. При подрібненні клітин він перетворюється в замкнуті бульбашки - мікросоми, з якими і мають справу біохіміки, вивчаючи перетворення чужорідних речовин in vitro. У мікросомах знаходиться цілий набір ферментів, здатних перетворювати безліч найрізноманітніших сполук, в тому числі і чужорідних.
Для біотрансформації ксенобіотиків найбільш важлива оксидазна система, основною ланкою якої є фермент цитохром Р-450, завдяки чому система носить довге, зате точне ім'я: «мікросомальна цитохром-Р-450-вмістна монооксигеназна»...
Найпотужніша монооксигеназная система - в мікросомах печінки. Не дивно, що там відбувається майже 90% всіх перетворень чужорідних речовин. Свій, нехай і більш скромний вклвд в цю важливу справу вносять шлунково-кишковий тракт, нирки, легені та шкіра.
Якщо ми позначимо що окислюється субстрат через S, а донор електронів через AH2, то гідроксиліровання чужорідних речовин в мікросомах можна записати так:
S + AH2 + O2 --> SOH + А + Н2O.
Це і є монооксігеназна реакція. Донором електронів в ній служить відновлений нікотінамідаденіндінуклеотідфосфат (НАДФН2): він необхідний для активації кисню.
Однак перетворення чужорідних речовин в ендоплазматичному ретикуломі не обмежуються такими реакціями. У мікросомах печінки містяться і такі ферменти, які здатні відновлювати чужорідні речовини, зокрема відщіплюючи атоми галоїдів. Можливі також реакції з речовинами, що виробляються самим організмом, так звана кон'югація: з глюкуроновою кислотою, з гліцином і т.д.
Відмітна властивість подібних реакцій - дуже широка специфічність, в то й зовсім відсутність специфічності. Це означає, що в них можуть бути залучені найрізноманітніші, часом хімічно несхожі речовини. Наприклад, ті ж ферменти-оксидази, необхідні для біохімічних перетворень стероїдних гормонів, простагландинів, тироксину, жирних кислот. Отже, чужорідні речовини виявляють дію не тільки самі по собі, не тільки через свої метаболіти, ала й непрямим чином, порушаючи нормальну роботу ферментних систем. До того ж багато хто з них різко змінюють активність ферментів. Найбільш сильно, в кілька разів, підвищують активність ферментів снодійне фено-барбітал (він же люмінал), інсектициди ДДТ і гексахлоран, 3,4-бензпірен, 3-метіл-холантрен, поліхлоровані дифеніли. Інші речовини, що використовуються в промисловості (чотирихлористий вуглець, диметилформамід, метілформамід, бромбензол і т. д.), навпаки, знижують активність ферментів обміну чужорідних речовин.
Можливо, читачеві здалося, що ми дещо пішли від теми статті. Але це не так. Справа в тому, що на активність микросомальних ферментів можна діяти харчовими речовинами. Одні компоненти їжі обмежують, інші - прискорюють індукцію ферментів. Є речовини, які попереджають інгібування, а є і такі, які посилюють його.
На прикладі білка
На прикладі білка, найважливішого компонента їжі, переконаємося в тому, що харчування здатне регулювати фізіологічні і патологічні процеси, в тому числі і обмін чужорідних речовин.
Виняткова роль білка в перетворенні ксенобіотиків випливає з того, що він - той самий матеріал, з якого будуються і мембрани мікросом, і всі білки-ферменти, в тому числі цитохром Р-450. Нестачі білів в їжі різко знижує здатність печінки знешкоджувати чужорідні речовини і ліки. так, токсичність інсектициду каптвна при відсутності білка в кормі експериментальних тварин посилюється в 2100 разів! Токсичні властивості таких популярних ліки, як аспірин, також значно зростають при недостатньому споживанні білка.
Однак не слід думати, ніби, чим більше білка, тим краще. Ні в якому разі. Надмірний білок, скажімо, в кількості 30-50% від загальної калорійності денного раціону, також несприятливо позначається на знешкодженні чужорідних речовин, включаючи ліки. Щури найкраще справляються з отрутами і ліками, коли в їхньому кормі міститься 10-20% білка. У правильно побудованому раціоні людини його повинно бути 11-13% - це кількість оптимально для підтримки всіх функцій організму. Не можна забувати і про якість білка. Особливо важлива профілактична функція сірковмісних амінокислот - метіоніну і цистеїну - при інтоксикації речовинами, які викликають ураження печінки. Значить, необхідно, щоб білки їжі містили достатню кількість цих (і інших) незамінних амінокислот, які не синтезуються в організмі людини.
Той факт, що інтенсивність перетворень залежить від кількості білка, споживаного з їжею, наочно проявляється в разі так званої біоактивації чужорідних речовин (інша назва цього явища - «токсифікація», «летальний синтез»). Суть його в тому, що в міру обміну токсичність більшості з'єднань все більш посилюється, якщо в їжі не вистачає білка. Іншими словами, при неадекватному надходженні білкових речовин організм не встигає нейтралізувати небезпечні молекули. Але в той же час, як це не дивно, токсичність деяких з'єднань (серед яких є і промислові отрути), навпаки, знижується, коли в їжі або кормі мало білка. Правда, поки це встановлено тільки в експериментах нв щурах. Зокрема, при малому надходженні білка зменшується токсичність чотирихлористого вуглецю, сірковуглецю, гептахлорану і октаметил-пірофосфаміду. Мабуть, токсичність цих сполук розширюється в ході метаболізму. Коли білків не вистачає, то активність ферментів знижується, отруйних метаболітів стає менше і організм швидше справляється з небезпекою.
Ці приклади можуть здатися суперечливими; проте вони просто ілюструють різні процеси і різні можливості білків.
Жири, вуглеводи, вітаміни для діяльності ферментів...
Для нормальної діяльності ферментів, для швидкого метаболізму ксенобіотиків необхідні також жири. Вони, як і білки, входять до складу мембран ендоплазматичного ретикулуму (і інших мембран клітини). Безжировий корм викликає у експериментальних тварин помітне зниження кількості цитохрому Р-450.
Щоб знешкоджувати чужорідні сполуки, потрібні поліненасичені жирні кислоти, в першу чергу ті, що містяться в рослинних оліях. А ось окислені жири і стероїди, які утворюються при тривалому зберіганні або тривалому і сильному нагріві олій, призводять до зворотного результату. Так, кукурудзяна олія, окислене інтенсивним нагріванням, підсилює перетворення 2-ацетиламінофлюорена в канцерогенний метаболіт N-оксіацетиламінофлюорит. І тут ми стикаємося з біоактивацією, але зовсім іншої властивості: з хімічно безпечної речовини, утворюється канцерогенний продукт, і окислені жири сприяють цьому.
Вуглеводи, окислюючись в організмі, перетворюються в донори електронів, необхідні для гідроксилювання і відновлення ксенобіотиків. Крім того, з них утворюється глюкуронова кислота, яка вступає в реакцію кон'югації з чужерідними речовинами і їх метаболітами; кон'югати на відміну від вихідних речовин нетоксичні і легко виводяться з організму з сечею.
Тепер про вітаміни і мікроелементи. Їх роль в даному випадку (як і в багатьох інших випадках) велика: багато хто з них входять до складу ферментних систем в якості обов'язкових кофакторів. Так, вітамін В2 входить до складу флавопротеїну, який служить проміжним переносником електронів на цитохром Р-450. Нікотинова кислота (вітамін РР) бере участь в утворенні донора електронів. Експерименти показують, що при виключенні заліза з раціону тварин помітно знижується активність монооксигеназ, а після того як воно знову введено в раціон, активність ферментів приходить в норму. Те ж справедливо і для магнію.
Хоча участь аскорбінової кіслти (вітаміну С) в гідроксилірованні не встановлено, проте цей вітамін безумовно знижує токсичність багатьох ксенобіотиків - ДДТ, ліндану, діелдріну, гексахлорофену, бензолу, фенолу і т. д. Відомо, що деякі тварини на відміну від людини і мавпи здатні синтезувати аскорбінову кислоту в своєму організмі і не потребують надходження її з їжею. До таких тварин відносяться, наприклад, щури. Так ось, багато хімічних сполук (ДДТ, хлордан, фенобарбітал і т. Д.) помітно стимулюють біосинтез аскорбінової кислоти у піддослідних щурів. А якщо і додатково призначити вітамін С, токсичний вплив ще більше послаблюється, незважаючи на посилений синтез самим організмом. Це свідчить про підвищені потреби в аскорбіновій кислоті. До речі, у цинготних морських свинок активність ферментів і вміст цитохрому Р-450 помітно знижені, а вітамін С, лікуючи цингу, одночасно нормалізує роботу ферментів.
Унікальна роль вітаміну Е в захисті живих організмів від дії чужорідних речовин. Деякі сполуки, зокрема чотирихлористий вуглець, стимулюють перекисне окислення ліпідів в клітинах печінки. При цьому утворюються вільні рвдікали жирних кислот, які пошкоджують біологічні мембрани. Вітамін Е - найбільш ефективний природний антиоксидант, що нейтралізує вільнорадикальні продукти; тим самим він захищає біологічні мембрани від пошкодження. Подібним чином діє і вітамін С у фізіологічних дозах. Однак великі дози, рекомендовані деякими авторами, навряд чи виправдані, оскільки аскорбінова кислота сприяє також утворенню перекисів, що представляють собою потенційну небезпеку.
Ми не ставили перед собою завдання дати конкретні рекомендації по харчуванню при контакті з тими чи іншими хімічними речовинами (та й чи варто робити це в популярній статті?). Але було б, напевно, неправильно зовсім нічого не сказати про ті чи інші особливості профілактичного харчування. Деякі відомості з цього предмету можливо почерпнути далі.
Шість корисних раціонів харчування
Щоб виключити шкідливі впливи на здоров'я людей під час трудової діяльності, необхідно і санітарний благоустрій підприємств, і суворе дотримання правил техніки безпеки, і, звичайно, лікувально-профілактичного харчування - в тих випадках, коли воно показано.
Раціонів на час існування союзу було шість:
№ 1 - для працюючих з рентгенівськими променями і радіоактивними речовинами;
№ 2 - для робітників, що контактують з неорганічними концентрованими кислотами, лужними металами, хлором і його неорганічними сполуками, фтором і його неорганічними сполуками, ціанистими сполуками, фосгеном і т.д;
№ 3 - для тих, хто працює зі свинцем і його неорганічними сполуками;
№ 4 - для профілактики інтоксикацій нітро- і аміноз'єднань бензолу і його гомологів, хлорованими вуглеводами, сполуками миш'яку, телуру, селену, фосфору, кремнію та т.п.;
№ 5 - для працюючих з ртуттю і її неорганічними сполуками, тетраетилсвинцем, бромованими вуглеводами, сірковуглецем, тіофосом, сполуками марганцю, берилію, барію і т.п.;
нарешті, № 2а призначений для тих, хто має справу з хімічними алергенами, зокрема з хромом та його сполуками.
Продукти в кожному раціоні підібрані направлено, заміна їх допускається тільки у виняткових випадках і в межах норм взаємозамінності. Не рекомендується використовувати жирні сорти м'яса і риби, солонину, солоні і копчені продукти, а також замінювати ними продукти, що входять в раціон.
Лікувально-профілактичного харчування видають у вигляді гарячих сніданків або обідів перед початком роботи.
Всі раціони в сукупності із загальним, звичайним харчуванням повинні повністю задовольняти потребу в енергії і основних харчових речовинах. -
Страви для лікувально-профілактичного харчування додатково збагачують вітамінами в таких кількостях:
раціони № 1 і № 3 - 150 мг вітаміну С;
раціон № 2 - 2 мг вітаміну А і 100 мг вітаміну С (на роботах з лужними металами, хлором і його неорганічними сполуками, ціанідами і оксидами азоту), або 2 мг вітаміну А і 150 мг вітаміну С (на роботах з сполуками фтору), або 100 мг вітаміну с (на роботах з фосгеном);
раціон № 2а - 100 мг вітаміну С, 2 мг вітаміну А, 15 мг вітаміну РР і 25 мг вітаміну U;
раціон № 4 - 150 мг вітаміну С, а на роботах з сполуками миш'яку, фосфору, ртуті та телуру - ще 4 мг вітаміну В1;
раціон № 5 - 150 мг вітаміну С і 4 мг вітаміну В1.
Крім спеціального лікувально - профілактичного харчування, робочим, які мають контакти з багатьма токсичними речовинами, безкоштовно дають молоко. Воно дуже корисно при роботі з речовинами, які порушують функції печінки, білковий і мінеральний обмін, виявляють різку подразнюючу дію на слизові оболонки верхніх дихальних шляхів, а також при роботі з радіоактивними речовинами. Однак треба мати на увазі, що молоко - аж ніяк не універсальний профілактичний засіб. Проте воно здатне дещо підвищувати опірність організму до несприятливих факторів виробничого середовища завдяки нормалізуючому впливу на обмінні процеси.
Розвиток науки про харчування дозволяє на підставі точних знань про шляхи метаболізму цілеспрямовано впливати на виведення токсичних речовин. Великі надії покладаються на антидотні властивості окремих компонентів їжі (антидот - протиотрута). В цьому плані дуже цікава амінокислота цистеїн, що входить до складу глутатіону, який за участю специфічного ферменту здатний вступати в реакцію з багатьма електрофільними сполуками. Утворені меркаптурові кислоти нетоксичні і легко виводяться з організму. Цистеїн виявляє профілактичну дію при інтоксикації нітрилом акрилової кислоти, бромбензолом, деякими пестицидами; ці речовини або їх метаболіти вступають в реакцію кон'югації з глутатіоном.
Деякі складові їжі здатні регулювати процеси всмоктування і виведення токсичних речовин з організму. Така можливість вже реалізується практично - в профілактиці отруєнь свинцем. Сполуки свинцю виводяться з організму через кишечник, а тому для профілактики треба використовувати речовини, які утворюють зі свинцем комплексні сполуки, що заважають його всмоктуванню в кишечнику. До таких речовин відносяться добре відомі пектини.
Головне джерело пектину - це фрукти, ягоди та овочі. У 1979 році Міністерство охорони здоров'я Союзу рекомендувало видавати робітникам, які мають справу зі свинцем, 2 г пектину щодоби - у вигляді збагачених або консервованих рослинних продуктів. А іноді у вигляді мармеладу.
У міру того як прояснюється молекулярна сутність охорони внутрішнього середовища, профілактичне харчування стає все більш обґрунтованим і точним. Важливими є дослідження, присвячені впливу харчових речовин і їх комбінацій на біотрансформацію промислових шкідливих речовин в спеціалізованих структурах печінки - в ЕПР (ендоплазматичному ретикулумі). Треба твердо з'ясувати в кожному конкретному випадку, як йде і до чого веде перетворення вихідної речовини: до нетоксичних або малотоксичних метаболітів або ж за допомогою біоактивації до ще більш небезпечних продуктів - отруйних, концерогенних, мутагенних. І в той же час треба врахувати і використовувати антидотні властивості харчових речовин, що пов'язують небезпечні молекули і полегшують виведення метаболітів з організму.
