Основная отличительная характеристика ксенобиотиков в экологическом смысле состоит в том, что их воздействие на человека осуществляется на протяжении весьма продолжительных промежутков времени (годы, десятки лет), при этом действующие концентрации могут быть настолько малы, что обнаружить их можно лишь самыми чувствительными современными методами.
Подавляющее большинство веществ может проникать в организм через один или несколько тканевых барьеров: кожные покровы, дыхательные пути, желудочно-кишечный тракт (ЖКТ). В зависимости от того, какой из барьеров преодолевает вещество, говорят о резорбции через слизистые оболочки, чрезкожном, пероральном или ингаляционном пути поступления ксенобиотика в организм.
Проникновение веществ через кожу осуществляется тремя путями:
· через эпидермис,
· через сальные и потовые железы,
· через волосяные фолликулы.
Основная особенность поступления ксенобиотиков через кожу — их токсичность даже в низких дозах при действии на протяжении длительных периодов времени. Примером может служить поступление алюминия через кожу за счет использования дезодорантов, поставляемых в аэрозольных баллончиках.
Поступление через слизистые оболочки. Слизистые оболочки лишены рогового слоя и жировой пленки на поверхности. Их функция состоит в осуществлении обмена веществами между организмом и внешней средой. Эти отличия от кожи объясняют, почему многие вещества достаточно легко проникают через слизистые оболочки.
Пероральное поступление. Некоторые ксенобиотики — структурные аналоги жизненно важных химических соединений — могут поступать в организм при помощи активного транспорта. Однако основным является механизм пассивной диффузии веществ через эпителий ЖКТ.
Ингаляционное поступление. Благоприятным условием всасывания веществ является большая площадь поверхности легких и большое количество кровеносных сосудов.
После резорбции в кровь вещество в соответствии с градиентом концентрации распределяется по всем органам и тканям. По большей части вещества распределяются в организме неравномерно. Неодинаково и время пребывания ксенобиотиков в различных органах и тканях. Некоторые избирательно накапливаются в том или ином органе, ткани, даже клетках определенного типа.
Различают несколько основных способов реализации ксенобиотиками своего токсического воздействия на организм человека.
• Изменение метаболизма клеток или тканей, связанное с нарушениями в организме и появлением определенной симптоматики.
• Воздействие на клеточную ДНК, изменение генетической информации и ее реализация в виде злокачественной трансформации клетки. Установлено, что онкологическое заболевание развивается не сразу, а после того, как клетка накопит несколько (от 4 до 10) повреждений ДНК. Повреждения в структуре хромосом, вызванные действием ксенобиотиков, могут передаваться от поколения к поколению.
• Подражание действию естественных химических соединений (например, гормонов), функционирующих в организме. При таком механизме действия ксенобиотики нарушают нормальный рост и развитие органов, тканей, включая нервную и иммунную системы.
• Изменение активности иммунной системы у человека. Это воздействие включает иммунную модуляцию, выражающуюся в изменении активности иммунных компонентов (например, числа Т- или В-лимфоцитов в крови), развитии гиперчувствительности и стимуляции аутоиммунных процессов в организме.
При грубых изменениях, вызванных действием повреждающих химических факторов внешней среды, в целом, возможны три исхода: апоптоз, некроз и канцерогенез.
Апоптоз — запрограммированная гибель клетки. Его часто сравнивают с запрограммированным «суицидом». Процесс состоит в устранении поврежденных клеток, без инициации реакций воспаления которые могут усиливать повреждение.
Некроз представляет собой беспорядочную гибель клеток.
Канцерогенез — процесс злокачественной трансформации клетки - сложный многостадийный механизм, в котором можно выделить три главные стадии: инициацию, пролонгацию и терминацию.
Важная характерная черта ксенобиотиков - синергизм в их действии. Согласно имеющимся данным не существует даже очень малых доз ксенобиотиков, которые были бы не способны индуцировать рак из-за эффекта синергизма с другими соединениями.