Фармакокинетика

2.2. Фармакокинетика.

Фармакокинетика зоотоксинов изучает закономерности всасывания, распределения, метаболизма и выведения токсинов из организмов.

При оценке токсичности зоотоксинов важное значение приобретают пути их введения в организм. Существующие пути введения обычно подразделяются на энтеральные (через пищеварительный тракт) и парентеральные (минуя пищеварительный тракт). В естественных условиях пути введения зоотоксинов в организм жертвы определяются особенностями жертвы определяется особенностями биологии организма – продуцента и химической природой токсинов. Как правило, белковые токсины (змей, насекомых, паукообразных) вводятся с помощью вооруженного ядовитого аппарата парантерально, так как многие из них разрушаются пищеварительными ферментами. Напротив токсины небелковой природы эффективны и при энтеральном введении (токсические алкалоиды амфибий, токсины рыб, моллюсков и др.). Некоторые животные, защищаясь, разбрызгивают свои яды в виде аэрозоля, эффективность которых зависит от состояния покровов жертвы и локальной концентрации токсических веществ. В эксперименте способ введения токсинов определяется задачей исследования.

Попавший в организм яд распределяется весьма неравномерно. Существенное влияние на распределение оказывает биологические барьеры, к которым относят стенки капилляров, клеточные (плазматические мембраны), гематоэнцефалический и плацентарный барьеры. При парентеральном введении (укусы, ужаления) в месте инокуляции образуется первичное депо яда, из которого происходит поступление токсинов в лимфатическую и кровеносную систему. Скорость дренирования яда во многом определяет быстроту развития токсического эффекта.

Большинство зоотоксинов подвергается в организме определенным химическим превращениям. К сожалению, биотрансформация зоотоксинов в организме реципиента – наименее разработанная область токсикологии. Биотрансформация в определенной мере обуславливает биологическую резистентность некоторых животных к зоотоксинам. В последнее время в крови некоторых грызунов были обнаружены белковые факторы, инактивирующие геморрагическое действие змеиных ядов.

При выделении зоотоксинов из организма основную тяжесть на себя принимают почки – отсюда и широкая распространенность нефритов при отравлении зоотоксинами. Частично зоотоксины могут выводиться и с другими веществами, например с молоком кормящей матери.

Фармакодинамика зоотоксинов изучает наиболее типичные эффекты этих веществ, локализацию и механизм действия. Действие зоотоксинов может носить местный и резорбтивный (поглощающий) характер. И в том и в другом случае зоотоксины оказывают прямое и рефлекторное влияние. Действие зоотоксинов развивающееся в месте его первичного воздействия называется местным. В зависимости от химической природы ядов местное действие может быть сильным (яды кишечнополостных, гадюк, гремучников, жалоносных насекомых); в тяжелых случаях приводящие к некрозу (омертвению) пораженной ткани. В других случаях превалируют общие симптомы отравления, развивающиеся после всасывания яда из первичного депо (яды элапид, каракуртов). Нужно заметить, что истинно местное действие, как правило, не наблюдаются, так как определенное количество токсинов всасывается и оказывает резорбтивный эффект. Скорость проявления резорбтивного эффекта зависит от путей введения токсинов и их способности проникать через биологические барьеры.

Важное значение в формировании интегральной картины отравления зоотоксинами имеет и их рефлекторное действие, связанное с влиянием на экстерорецепторы или интерорецепторы и с соответствующим изменением функционального состояния нервных центров либо эффекторных органов.

 При изучении действия зоотоксинов на организменном, органном, клеточном и молекулярном уровне в первую очередь выявляют биологический субстрат, на который направлено действие того или иного токсина. Иными словами - обнаружение рецепторов зоотоксинов в сложных биосистемах, что позволяет не только понять патогенез отравления, но и использовать зоотоксины для выделения и характеристики этих рецепторных структур. Примерами такого использования зоотоксинов может служить характеристика холинорецептора с помощью нейротоксинов змеиных ядов и компонентов натриевых каналов нервных мембран с использованием токсинов амфибий, рыб и скорпионов. В случае, когда эффект зоотоксинов на рецепторы аналогичен физиологическому, говорят о действии токсинов как агонистов. Это действие может быть стимулирующим или угнетающим данную физиологическую функцию. Часто зоотоксины выступают в роли антагонистов эндогенных физиологических регуляторов, вызывая нарушение деятельности системы, органа или всего организма. Высокая специфичность действия зоотоксинов определяет во многих случаях конкурентный характер их антагонизма по отношению к эндогенным веществам (например, к медиаторам).

Обратимый или необратимый характер действия токсина зависит от связи лиганд – рецептор, которая может быть прочной (ковалентной) или менее прочной (электростатической, гидрофобной и др.). Важной характеристикой зоотоксинов является избирательность их действия, т. е. способность повреждать определенные клетки-мишени, не затрагивая другие, даже если оба вида клеток находятся в непосредственном контакте. В основе избирательности лежит сродство токсина к рецептору. Сродство токсина к данному типу рецепторов определяется структурно-пространственной организацией молекулы и ее активных функциональных группировок, обеспечивающих узнавание рецептора и связывание с его активным центром. В простейшем случае, когда одна молекула токсина [T] соединяется с одним рецептором [P] (при избытке токсина), образование комплекса “токсин-рецептор” [TP] описывается уравнением

[T] + [P] [TP], где

k ₁ - константа скорости образования комплекса [TP]

k _-1 - константа скорости диссоциации этого комплекса

Отношение констант прямой и обратной реакции: k ₁ / k _–1 = К_С называют константой сродства, а обратную ей величину – константой диссоциации К_Д. Численно К_Д  равна концентрации вещества, дающего 50% эффекта, и может быть найдена по графику зависимости доза – эффект. Причем чем меньше значение К_Д, тем выше сродство токсина к данному рецептору (К_Д – аналогична константе Михаэлиса (К_М), характеризующей диссоциацию комплекса фермент – субстрат при описании кинетики обратимых ферментативных реакций).

Высокая поражающая способность большинства ядов животного происхождения связана с присутствием в их составе токсинов, характеризующихся высокой специфичностью действия на определенные биосубстраты. Таковы, например, нейротоксины змей, нарушающие передачу возбуждения в нервно-мышечных синапсах; токсины амфибий (батрахотоксин), рыб (тетродотоксин), простейших (сакситоксин), блокирующие распространение нервного импульса по нервному волокну; ферменты ядов гадюк и гремучников, воздействующие на систему свертывания крови, и др. По своей химической структуре токсины природного происхождения весьма разнообразны, в их числе можно встретить алифатические и гетероциклические соединения, алколоиды, стероиды, неэнзиматические полипептиды и ферментативные белки. Некоторые из этих соединений можно условно назвать “истинными токсинами” в том смысле, что они не встречаются в организме реципиента и являются для него ксенобиотиками ( чужеродными веществами). В этом случае, по выражению Барбье (1978): “Отравление выглядит как несчастный случай, вызванный столкновением двух несовместимых типов метаболизма”.

Другая группа компонентов природных ядов образована химическими веществами, встречающимися и в организме реципиента. К ним относятся ацетилхолин, гистамин, катехоломины (адреналин, норадреналин, дофамин), производные индола, различные ферменты и их ингибиторы. Токсический эффект этих соединений обусловлен избыточностью дозировки, значительно превышающей физиологические приделы их действующих концентраций в организме.

Важное значение в механизме действия зоотоксинов имеют аутофармакологические реакции, обусловленные гиперсекрецией эндогенных физиологических активных веществ под влиянием компонентов ядов. Например, высвобождение гистоминов из тучных клеток под влиянием гистаминлибераторных пептидов ядов перепончатокрылых; массивное высвобождение нейромедиаторов при действии токсина каракурта и нейротоксинов скорпиона; брадикининлибераторное действие змеиных ядов. Аутофармакологические реакции играют большую роль в патогенезе отравления зоотоксинами.

Биологическое значение зоотоксинов для их продуцентов связано с использованием ядов как оружия защиты или нападения. Защитное действие реализуется с помощью различных механизмов: алкогенного (болевого), репеллентного (отпугивающего) и некоторых других. При нападении на жертву на первый план выступают паралитическое (обездвиживающее) действие.

При экспериментальном изучении зоотоксинов важное значение приобретает адекватный выбор объекта исследований. Как правило, изучение зоотоксинов проводят на стандартных лабораторных животных (мышах, крысах, кроликах и др.). это позволяет получить сопоставимые результаты исследований, проводимых в различных лабораториях. Однако следует учитывать, что имеется корреляция между особенностями действия ядов и биологией их продуцентов. Поэтому важно знать, кто является типичной жертвой или врагом данного ядовитого животного.