Глава 1. Ксенобиотики
О вредных пищевых добавках, веществах, попадающих в организм и способствующих его отравлению, говорят настолько часто, что большинство людей уже не относятся к этой информации с должной серьезностью. Распространено и другое явление: зацикливание на содержании в пище всевозможных вредных добавок нередко приводит к появлению страхов, а то и фобий, что порой весьма существенно осложняет жизнь. Как же найти «золотую» середину, избежать крайностей, сделать так, чтобы использовать информацию как руководство к действию, ведущему к улучшению качества жизни? Давайте попытаемся найти ответы на эти вопросы.
Относительно недавно появилось понятие, объединяющее все чуждые для живых организмов химические вещества, не попадающие в естественный биологический цикл. «Ксенобиотики» — это слово, происшедшее от греческого ????? — чуждый и ???? — жизнь — включает в себя пестициды, синтетические красители и полиароматические углеводороды. Надо признать, что определение ксенобиотиков носит довольно расплывчатый характер. Ввиду этого мы будем употреблять его в более широком значении, включая сюда любые добавки, способствующие изменению вкуса пищи, увеличению ее объема и улучшению внешнего вида. Подразумевается, что эти добавки имеют синтетическую природу.
Итак, мало у кого из современных людей возникает сомнение в том, что в организм человека попадает достаточно большое количество чуждых для него веществ — ксенобиотиков. К счастью, у организма имеются довольно эффективные механизмы защиты, позволяющие нейтрализовывать и выводить эти вещества. Эти механизмы — естественные барьеры, препятствующие проникновению ксенобиотиков во внутреннюю среду. К ним относятся так называемые транспортные системы, выполняющие функцию выведения из организма и — на чем мы остановимся более детально — ферментные системы, превращающие ксенобиотики в соединения, которые более или менее легко выводятся из организма.
Мои «штудии», связанные с пониманием действия на организм ксенобиотиков, привели к обнаружению ряда противоречий, в которых мне было сложно разобраться самостоятельно. Памятуя о приглашении Анны Петровны, я обратилась к ней за помощью.
Признаться, уважаемый профессор с самого начала удивила меня своим пониманием ксенобитиков.
— Видите ли, Наташа, под ксенобиотиками изначально понимались высокотоксичные вещества, попадающие в организм человека вместе с пищей. Это радионуклиды, пестициды, нитраты, нитриты, а также вещества, применяемые в животноводстве. Предполагается, что их попадание в пищу является случайным процессом, неким побочным эффектом, следствием экологического неблагополучия или неудержимой погони за прибылью.
— Да, но подобная погоня за прибылью толкает производителей пищевых продуктов к чрезмерному использованию пищевых красителей, ароматизаторов и консервантов. Разница лишь в том, что те токсичные вещества, о которых говорите вы, попадают в продукты непреднамеренно.
— Как бы непреднамеренно, — перебила меня Анна Петровна. — Непреднамеренность зачастую — всего лишь способ сложить с себя ответственность за поступки. Существуют вполне конкретные критерии определения предельно допустимой концентрации токсических веществ, рассчитываемые из расчета количества миллиграмм на килограмм веса человека. Но вот только я сильно сомневаюсь в том, чтобы эти проверки осуществлялись. Вдумайтесь, Наташа: одобренное и разрешенное к применению вещество в определенной концентрации способно вызывать у человека достаточно серьезные и опасные заболевания. Еще один критерий — допустимое суточное потребление. Даже при том, что он будет соблюдаться, далеко не всегда учитываются отдаленные эффекты, то, как это может сказаться на здоровье будущих поколений.
— Цепочки причинно-следственных связей можно проследить далеко не всегда. Я неоднократно задумывалась именно над отсроченными эффектами. Ксенобиотики в составе продуктов, появляющихся на наших столах, явление достаточно новое, набирающее обороты с последней трети ХХ века. Но не исключено, что организм современного человека уже достаточно к ним адаптирован. Кстати говоря, Уголев в последних своих работах писал о механизмах адаптации современного человека к чуждым для него добавкам.
— Не исключено, что механизмы адаптации будут совершенствоваться, — задумчиво произнесла Анна Петровна. — Естественный отбор, борьба за существование… — Она, как видно, была погружена в собственные мысли. — Но вы, помнится, хотели поговорить со мной о механизмах выведения ксенобиотиков из организма.
— Да, и в особенности меня волнует роль в этом процессе ферментов.
— Ферменты играют далеко не последнюю роль в этих процессах. Что ж, давайте попытаемся прояснить механизм их действия. — Анна Петровна усмехнулась. — Возможно, тогда вопрос об адаптации разрешится сам собой.
Я уже начинала понимать, что имеет в виду моя замечательная собеседница, и приготовилась слушать.
— Начнем с того, что в нашем организме существуют белки-переносчики, опознающие подлежащее удалению чужеродное вещество. Так называемые транспортные клетки имеют довольно интересное строение: одна часть клетки граничит с внутренней средой, другая — с внешней. Белок-переносчик, опознавший подлежащее удалению вещество, про водит его через липидный слой, после чего другой переносчик выводит нежелательное вещество во внешнюю среду. Не вдаваясь в детали, можно сказать, что, несмотря на то что ксенобиотики различаю по своему составу, они выводятся организмом двумя система ми, одна из которых ответственна за вывод отрицательно заряженных ионов — оснований, другая — положительно заряженных кислот. Несомненно, что это очень выгодно для организма. — Анна Петровна улыбнулась. — Тем не менее нужно понимать, что число молекул-переносчиков в мембране ограничено и при высокой концентрации ксенобиотиков транспортные клетки просто не справляются со своими функциями. К тому же некоторые ксенобиотики могут повреждать и убивать их. Кстати сказать, это в полной мере относится и к антибиотикам нового поколения.
— Теперь я понимаю, что вы имели в виду, говоря о механизме адаптации современного человека. Очевидно, что число транспортных клеток увеличиваться не может, а значит, нагрузка ложится на другие органы и системы.
— Конечно. Видите ли, Наташа, на временной шкале истории те изменения, которые про изошли в экологическом окружении человека, занимают крошечный отрезок. Тем не менее их интенсивность чрезвычайно высока. Будучи современниками этих изменений, мы крайне близоруки. Писатели-фантасты в этом смысле гораздо более прозорливы. Вопрос адаптации, в том числе адаптации информационной, заслуживает исключительного внимания. Но мы хотели более подробно поговорить о ферментах, или, точнее, ферментных системах, превращающих ксенобиотики в менее токсичные соединения. Благодаря ним происходит разрыв молекулярной связи ксенобиотика или возникновение новых связей с молекулами других веществ. В итоге образуется органическая кислота, которая достаточно легко выводится из организма.
Признаться, во время этого разговора я все больше и больше переживала на тему о том, что недостаточно хорошо знакома с органической химией да и с химией вообще. Анна Петровна будто бы прочитала мои мысли.
— Для того чтобы управлять автомобилем, совсем не обязательно представлять себе то, как устроен двигатель внутреннего сгорания. Тем не менее хороший водитель благодаря выработанным автоматизмам весьма уверенно ощущает себя на дороге. Так и мы, уяснив схему, в соответствии с которой происходят те или иные процессы в нашем организме, можем достаточно уверенно им управлять. Итак, мы хотели поговорить о роли ферментов в утилизации вредных веществ. Известно, что наиболее мощные ферментные системы находятся в клетках печени. Именно печень не дает прорваться ксенобиотикам в систему крови. Здесь происходит что-то вроде разминирования, но, увы, и саперы иногда ошибаются: система обезвреживания срабатывает порой как производитель яда. Ферментативная система печени дает сбой.
В тот день мы еще долго разговаривали о внутренней системе защиты человека от ксенобиотиков, эволюционно формировавшейся на протяжении многих веков. Ферментные системы достаточно совершенны как у животных, так и у людей, и совершенство это состоит главным образом в способности обезвреживать самый что ни на есть широкий круг ксенобиотиков. Искусственно создаваемым системам очистки далеко до механизмов, выработанных природой.
В контексте этой темы меня особенно заинтересовал рассказ Анны Петровны об одной из биохимических моделей, получившей название «ключ к замку». Она была предложена в конце XIX века Эмилем Фишером, выдвинувшим предположение о том, что специфичность ферментов определяется соответствием формы фермента и субстрата. Этим объясняется высокая избирательность их действия.
Каталитические свойства ферментов, другими словами — качества, способствующие ускорению тех или иных реакций, сопряжены с такими свойствами, как формирование комплекса фермент — субстрат. Связывающий центр, или так называемая якорная площадка, обеспечивает формирование комплекса фермент — субстрат. За процесс связывания непосредственно отвечает белковая цепь фермента.
Из нашего разговора я вынесла твердое убеждение об исключительной мудрости природы, наделившей организм человека великолепными механизмами саморегуляции, способностью к самоочищению, нейтрализации вредных веществ, великолепных возможностях адаптации.
