Cile de absorbie, stocare, metabolizare i eliminare a substanelor toxice*

Cea mai simpl cale de expunere a organismului uman la aciunea substanelor chimice (accidental sau intenionat) este calea cutanat. Substana toxic poate ptrunde prin: 1) celulele epidermei; 2) celulele glandelor sebacee; 3) foliculii firului de pr. Deoarece suprafaa epidermei este cea mai mare dintre cele trei enumerate, substana toxic ptrunde n cea mai mare parte prin celulele epidermei. Celulele glandelor sebacee i foliculii firului de pr sunt mai permeabile pentru toxine, ns suprafaa lor total este mult mai mic dect a epidermei. Epiderma (pielea, fig. 1) este alcatuit din mai multe straturi, fiind un esut foarte complex, care alctuiete aprox. 10% din greutatea corpului uman; n general este impermeabil pentru:- majoritatea ionilor;- soluiile apoase. Un mare numr de substane toxice solide, lichide sau gazoase trec ns prin epiderm.Stratul barier cel mai important n calea absorbiei toxicului este stratul extern, alctuit din celule puternic keratinizate. Permeabilitatea pielii este invers proporional cu grosimea ei, iar subierea stratului cornos este un factor favorizant pentru ptrunderea toxicului n organism. De aceea orice inflamaie, iritaie sau abraziune n epiderm favorizeaz difuzia toxicului. Compuii care ptrund uor prin piele sunt cei foarte solubili n lipide; penetrarea stratului cutanat este dependent de timpul expunerii i de concentraia toxicului.*

*

Calea pulmonar (respiratorie) este cea mai favorabil ptrunderii spre plamni a gazelor toxice, solvenilor volatili i aerosolilor. Pe aceast cale se produce o accentuare a instalrii efectului toxic datorit: 1) grosimii mici a membranei celulare pulmonare (1-2 m), schimbul de gaze avnd loc practic n timpi de ordinul secundelor; 2) suprafeei foarte mari a membranei pulmonare (50-100 m2). Datorit uurinei ptrunderii particulelor n sistemul pulmonar, acesta are mecanisme de protecie, cum sunt zona naso-faringeal sau mucusul din zona traheei i bronhiilor, precum i procesele active de fagocitoz, care duc la transferul toxicului n limf. Structura membranei pulmonare este prezentat n figura 2.Calea oral (per os) este calea major de ptrundere a substanelor toxice n organism. Pentru ca efectul s apar, toxicul trebuie s treac prin celulele care cptuesc tractul gastro-intestinal. Absorbia are loc mai puin n gur sau esofag, datorit timpilor sczui de contact, fiind mai intens n stomac i intestinul subire (structura membranei, fig. 3). Datorit pH-ului sczut ( 1), n stomac are loc absorbia formelor neionice (acizi slabi). n anumite cazuri, absorbia este influenat de ali factori, cum sunt mrimea particulelor de hran, coninutul de lipaz gastric, mucus i pepsin. Absorbia intestinal este foarte mare n comparaie cu cea gastric, fiind intensificat de prezena microcililor, care au o mare suprafa de contact; pH-ul fiind 7, este favorizat absorbia bazelor slabe. Efectul peristaltic intensific amestecarea coninutului intestinal i absorbia diferitelor subst. Lamina propria, mucoasa care cptuete intestinul subire, conine capilare i vase limfatice.

*

*

FIGURA 3*

Un alt segment de absorbie este colonul, al crui epiteliu se comport ca i cel al intestinului subire. Un fenomen foarte important care are loc la acest nivel este absorbia apei, nsoit de transferul ionilor solubili n ap. Absorbia este influenat i de activitatea metabolic a microflorei bacteriene, care poate modifica i toxicitatea substanelor (degradarea metabolic a substanelor poate modifica caracteristicile toxicologice ale hranei).Substanele toxice absorbite pe cale oral pot ptrunde n snge i prin sistemul enterohepatic, care cuprinde bucla intestin - snge ficat bil. O substan toxic absorbit n intestin poate trece fie in limf, fie n sistemul circulator portal. Ultimul transport sangele n vena port, care intr n ficat. Ficatul este o sit n calea xenobioticelor (subst. aflat in organism, dar neprodus de acesta), transformndu-le prin procese metabolice n substane mai puin toxice i transferndu-le ulterior n intestin prin bil. Pentru unele substane toxice, exist mecanisme de excreie activ n bil, n care concentraia substanei crete cu 1-3 ordine de mrime fa de concentraia sa n snge. Alte substane intr n bil direct din snge, prin difuzie. Prezena unui anume tip de mncare n stomac poate modifica absorbia unei anume substane toxice: o mas bogat n proteine sau grsimi ntrzie de obicei absorbia. Buturile rcoritoare carbonatate cresc viteza de absorbie intestinal prin creterea timpului de golire a stomacului. Absorbia Fe este sczut de taninuri, fitai, fosfai, gluten i crescut de vitamina C. Alcoolul, fitaii, oxalaii scad absorbia Ca, iar lactoza, arginina, triptofanul, vitamina D o cresc.

*

Spre deosebire de celelalte ci, cea oral prezint un avantaj: substana toxic poate fi neutralizat parial prin metabolizare.ABSORBIA unei substane toxice const n trecerea acesteia de mai multe bariere, astfel nct s ating o concentraie suficient pentru a cauza efecte toxice n interiorul celulei. Barierele constau n membranele celulare ale mai multor tipuri de celule. Celulele au o structur practic similar, conin un strat lipidic bimolecular, cptuit de fiecare parte de un strat proteic (vezi figura 4). Unele pri ale stratului proteic par a penetra stratul dublu lipidic, iar altele trec prin membrana celular.Stratul lipidic al membranei este alctuit din fosfatidil-colina, fosfatidil-etanolamin i colesterol. Acizii grai constitueni ai membranei celulare nu au o structur cristalin rigid, astfel c sunt fluizi; fluiditatea membranei este determinat n principal de proporia relativ a acizilor grai nesaturai. Cu ct coninutul este mai mare, membrana este mai fluid i transportul activ este mai rapid. O substan poate trece prin membrane prin dou tipuri de mecanisme: - difuzie sau transport pasiv (CO2, O2, aminoacizi, glucide,ap prin canale proteice);- transport specializat, n care celula particip activ la transport endocitoz, transportori membranari (pompare). Aceste procese nu modific absorbia unor substane pentru care membrana intestinal este practic impermeabil, cum sunt diveri electrolii, muli compui organici i unele macromolecule solubile n ap, precum amidonul, pectinele, unele heteropolizaharide.

*

Figura 4 - structura membranei celulare*

Dup absorbie, substana toxic se distribuie n organism i se concentreaz n diverse esuturi, uneori altele dect cele ale zonei de absorbie (ex. Pb se concentreaz n oase). Principalele zone de stocare sunt: - proteinele plasmatice;- ficatul i rinichii;- proteine intracelulare;- stratul de grsime;- oasele. La locul de stocare se poate exercita i efectul toxic, de ex. la nivel renal: - metale grele (U, Hg, Cd, Pb, Pt, Cr, As, Au, Sb, Tl); - antibiotice (aminoglicozide streptomicina, neomicina, kanamicina, amikacina, cefalosporine,tetracicline, peniciline, sulfonamide);- hidrocarburi halogenate (clorbenzen, tetraclorur de carbon, cloroform);- micotoxine (aflatoxina, ohratoxina A);- alte medicamente (analgezice, anestezice);- contaminani de mediu (pesticide, ierbicide, derivai de bifenil - policlorurai i polibromurai).Metabolizarea are loc prin hidroxilare, epoxidare i conjugare.Excreia substanelor toxice i a metaboliilor acestora are loc prin:- rinichi (prin filtrare glomerular, difuzie pasiv tubular, secreie activ tubular) - ficat (bil); - plmni; - fecale; - lapte, saliv, transpiraie.*

TERMINOLOGIA SPECIFIC TEHNOLOGIEI I INGINERIEI PRODUSELOR ALIMENTARE

Aditiv: orice substan adaugat n mod voit n hran, avnd o funcie specific conservant, stabilizator, ndulcitor, colorant, emulsifiant, aromatizant, intensificator de arom, gelifiant, agent de ngroare sau antioxidant;Aerob: organism care are nevoie de oxigen pentru a tri;Aflatoxine: endotoxine produse de anumite mucegaiuri (micotoxine), gen Aspegillus. Sunt secretate i de genul Penicillium, existente n diverse tipuri de alimente umede, ambalate (gru, soia, ovz i arahide). Sunt substane chimice foarte rezistente la nclzire;Alergie (reacie alergic): rspuns imunologic declanat de un anumit tip de hran (de ex. gluten). Manifestrile alergice se traduc prin hiperactivitate, stare de vom, gastro-enterit, dermatit i disfuncie respiratorie. Primul contact duce la sensibilizare, nemanifestat clinic; consumat ulterior, substana produce rspunsul imun. Foarte alergene sunt cpunile, petele, ciocolata, coloranii din multe dulciuri, laptele);Alfacloraloza: substan utilizat n controlul oarecilor i psrilor (vrbii, porumbei). Este soporific, depresant al SNC, duce la adormirea si moartea duntorilor;Anaerob: organism care se dezvolt n absena oxigenului;*

Anticorp: protein din snge care contracareaz nmulirea i diversele aciuni ale antigenilor - substane strine de organism, de ex. bacteriile;Antigen: substan care provoac formarea unui anticorp, de ex. o toxin bacterian;Antioxidant: substan chimic ce blocheaz reaciile de oxidare care produc degradarea alimentelor (rncezirea grsimilor i uleiurilor, schimbarea culorii unui mr taiat sub actiunea oxigenului). Cei mai utilizai sunt vitamina C (E 300), vitamina E (tocoferolul) i galatul de propil;Antiseptic: substan chimic ce previne creterea bacteriilor i mucegaiurilor;Antitoxin: substan produs de organism sau introdus n acesta pentru a contracara sau reduce efectul toxinelor bacteriene produse de bacterii: ex. Clostridium sau Staphilococcus sp.;Aseptic (ambalaj): necontaminat cu microorganisme, steril;Aspergillus: specie de mucegai care triete n sol i n vegetaia n descompunere, care contamineaz deobicei hrana cu un coninut sczut de umiditate - produc aflatoxine;Autoclav: vas sub presiune, utilizat n sterilizarea diverselor materiale, sub aciunea temperaturii, presiunii i umiditii; cu ct presiunea este mai mare, timpul necesar sterilizrii scade. Se utilizeaz n industria alimentar i n microbiologie;Bacterie: microorganism unicelular, de diverse forme, n principal inofensiv. Din 1700 tipuri de bacterii cunoscute, doar puine sunt patogene; sunt utilizate la fabricarea brnzei i iaurtului;Bactericid: substan care distruge bacteriile, de ex. un dezinfectant;Bacteriofag: virus care infecteaz celulele bacteriene;

*

Bacteriostatic: substan care mpiedic dezvoltarea bacteriilor, dar nu reduce numrul celor existente iniial;Biodegradare: proprietatea unor substane de a se transforma n subproduse netoxice i nepoluante;Biotoxin: substan toxic produs de un organism viu;Botulism: maladie provocat de toxina generat de bacteria Clostridium botulinum, care atac n majoritatea cazurilor SNC; acest microorganism se gsete n special n conservele de pete, pateu i legume. Dupa o perioada de incubatie de 18-36 ore, apar diaree, dureri de cap si oboseala. n cazurile severe se produc decese. Recuperarea este lung i uneori incomplet;BS EN ISO 22000: sistemul de management al siguranei alimentare. Acest standard include elemente cheie care asigur sigurana alimentar pe ntregul lan de prelucrare, precum: comunicarea interactiv, sistemul de management, controlul factorilor potenial periculoi prin programe i planuri prestabilite, mbuntirea i updatarea sistemului de management. Se aplic oricrei organizaii care participa n lanul de producie, de la productorii de materii prime i procesatori pn la distributori, operatorii de transport i depozitare, productorii de echipamente i materiale de ambalare, productorii de ageni de curare i aditivi alimentari;Campylobacter jejuni: bacterie care contamineaz carnea de pasre; infecteaz intestinul uman i uneori sngele. Carnea de pasre insuficient preparat, laptele i uneori apa conin aceast bacterie, care provoac gastroenterit, caracterizat prin diaree sanguinolent, febr i crampe abdominale. Dureaz 5-7 zile i dispare la tratament cu antibiotice;*

Clostridium botulinum (Clostridium welchii): bacterie anaerob gram-pozitiv, care formeaz spori i poate rezista la temperaturi nalte. Prin eliberarea unei neurotoxine, produce maladia botulism (7 tipuri, A-G). Moartea se produce prin afectarea centrilor cerebrali care controleaz respiraia. Este una din cele mai periculoase bacterii, poate contamina hrana cu pH > 4,5, n principal conservele, care creeaz condiii anaerobe. Sporii pot contamina petele sau carnea. Coliformi: grup de bacterii care se dezvolt n mod normal n colon, cuprinde Escherichia Coli (E. Coli), Vibrio Cholerae i Shigella dyzentariae. Prezenta lor n alimente indic o contaminare cu ape de canalizare - se mai numesc coliforme fecale;Cod culoare echipamente: se utilizeaz pentru evitarea contaminrii ncruciate a unor ustensile (cuite, plci de lemn etc), culorile fiind: rou pentru carne crud, alb pentru carne pui crud, galben pentru carne gatit, albastru pentru pete crud, maro pentru legume i verde pentru fructe;Colorant: substan chimic, natural sau artificial, utilizat pentru a suplini culoarea natural, pierdut n timpul prelucrrii sau pentru a da alimentelor culoare. n buturile rcoritoare Cola se utilizeaz caramelul (E 150a); des utilizat este i E 100, curcumina, colorantul galben extras din rdcinile de curcuma (Turmeric);Cerinte de compozitie: regulamente elaborate pentru fabricarea unor alimente, inclusiv cele care conin aditivi, colorani, antioxidani, conservani si aromatizani; n unele cazuri sunt specifice unor anumite produse. Ca exemplu se prezint regulamentele britanice pentru produse de - cacao i ciocolat lapte condensat i lapte praf sucuri de fructe i nectaruri miere gemuri i produse similare;

*

Contaminant: orice substan sau obiect fizic, chimic sau biologic, externe, prezente n alimente;Contaminare: prezena in alimente a contaminantului sau procesul de introducere n alimente a contaminantului. Conform regulamentului EU nr. 852/2004, contaminarea alimentelor este asociat cu:- pentru plante, legume i fructe: drojdii, mucegaiuri, bacterii;- pentru ap: virui, bacterii; - pentru suprafee i echipamente: bacterii, mucegaiuri, drojdii;- pentru aer: spori de ciuperci, bacterii, virui;- animale, psri: bacterii;- sol: bacterii, mucegaiuri, drojdii;- ap de canalizare: bacterii, virui;- manipulatori alimente: bacterii, virui;Cisticerci: specii diferite de viermi lai, Tenia sp., sub forma de larve;Deshidratare: tehnic de conservare a alimentelor prin care apa este ndeprtat, reducndu-se potenialul de dezvoltare bacterian. Tipuri: 1) obinerea laptelui praf sau a supelor, prin pulverizarea unui lichid ntr-un curent de aer cald; 2) obinerea pulberilor prin presarea ntre role (valuri) nclzite a unei paste, produsul fiind apoi rzuit de pe acestea; 3) uscarea n tunel cu aer cald; 4) uscarea la aer sau soare, pentru stafide, caise sau fructe de pdure; 5) uscarea prin congelare a unui produs lichid, cafea sau sup, urmat de ndeprtarea apei externe i renclzirea produselor (devenite cristale fine de ghea) n vid, cu obinerea unei pulberi, care poate fi reconstituit prin adugarea de ap cald sau fierbinte;*

Detecie (metode de ~): sunt create pentru identificarea contaminanilor fizici. Se realizeaz prin metode de scanare:- cu detectorul de metale pentru obiecte metalice: piulie, uruburi, cuie, capse;- pentru sticle: se utilizeaz surse de lumin care trec un fascicul prin sticlele aflate pe o banda rulant; ntreruperea fasciculului luminos indic o contaminare;- cu raze X, pentru preparatele finite, n care se afla fragmente de sticl, plastic, lemn, carton.Uneori se utilizeaz inspecia vizual, bazat pe acuitate vizual, concentrare i rapiditate; metoda este relativ.

*

*