13.4. Действие нитратов на организм человека

Нитраты, поступающие в организм человека, легко вса­сываются в верхних отделах ЖКТ (главным образом, в же­лудке). Часть нитратов всасывается в кровь без изменений. 42—90% общего количества нитратов выделяется с мочой че­рез 8 ч, причем концентрация нитратов в моче зависит от потребленного количества. Основная часть нитратов мета-болизируется обитающей в желудочно-кишечном тракте микрофлорой. В зависимости от вида микроорганизмов, рН среды и имеющихся питательных веществ (микроэлементы, углеводы) могут образовываться следующие соединения: нитриты, оксиды азота, гидроксиламин, аммиак. Наиболее интенсивно превращение нитратов в нитриты идет в слюне, а также в инфицированном мочевом пузыре.

Наибольшую опасность для человека представляют нит­риты. Легко всасываясь в ЖКТ, они попадают в кровь и, проникая через мембрану эритроцитов, вступают в реак­цию с гемоглобином. В ходе окислительно-восстановитель­ной реакции железо, входящее в состав гемоглобина, пере­ходит из двухвалентной формы в трехвалентную, в результа­те чего гемоглобин окисляется в меттемоглобин, а нитрит-ион восстанавливается в N0. 1 мг нитрита натрия может пе­ревести в меттемоглобин 2000 мг гемоглобина. Взаимодей­ствуя с восстановленным гемоглобином, оксид азота (N0) образует стабильные НЫЧО-комплексы. В итоге нарушается транспортная функция гемоглобина, и кислород, несмотря на усиленную оксигенацию крови, поступает в ткани в не­достаточном количестве. Развиваются гемическая и ткане­вая гипоксии.

Во взрослом здоровом организме меттемоглобин под действием восстанавливающих ферментных систем (НАДН-метгемоглобинредуктаза) легко преобразуется в оксигемо-глобин.

В эритроцитах здорового человека в среднем содержится 2% меттемоглобина. Содержание метгемоглобина больше у грудных детей, чем у детей старшего возраста и взрослых, и у недоношенных детей по сравнению с доношенными. При увеличении содержания метгемоглобина до 10% возникает бессимптомный цианоз. При уровне содержания меттемо­глобина от 20 до 50% развиваются симптомы гипоксии: вы­раженный цианоз, головная боль, слабость, одышка, тахи­кардия, потеря сознания. Если содержание метгемоглобина превысит 50%, человек погибнет.

В организме человека имеются системы, предотвращаю­щие образование метгемоглобина. Первая связана с восста­новлением или связыванием ксенобиотиков-окислителей до момента их действия на гемоглобин. Так, в присутствии эн­зима глютатионпероксидазы восстановленный глютатион взаимодействует с молекуламиокислителями, попавшими в эритроциты, предотвращая их метгемоглобинобразующее действие. Недостаток субстратов, поддерживающих содер­жание оксидантов в эритроцитах на низком уровне, может привести к накоплению этих веществ, умеренной метгемо-глобинемии, гемолизу и появлению в крови телец Гейнца. Тельца Гейнца представляют собой продукты денатурации гемоглобина.

НАДН-метгемоглобинредуктаза

НАДН + НЬРе(3⁺>—ОН

НЬРе(2⁺) + НАД

НАДФН-метгемоглобинредуктаза

НАДФН + НЬРе(3⁺)—ОН

НЬРе(2⁺) + НАДФ

Рис. 13.1. Механизмы восстановления метгемоглобина

Второй механизм обеспечивает восстановление образо­вавшегося в крови метгемоглобина до гемоглобина при участии двух ферментативных систем (рис. 13.1).

В обеих системах донорами электронов являются про­дукты анаэробного этапа метаболизма глюкозы и пентозо-фосфатного превращения. Поскольку в эритроцитах отсут­ствуют энзимы цикла трикарбоновых кислот и биологиче­ского окисления, единственными источниками энергии в клетках являются гликолиз и пентозофосфатный путь. Ос­новным донором электронов для процесса восстановления метгемоглобина является восстановленный НАДНФ. Систе­ма достигает полного развития к четвертому месяцу жизни новорожденного.

В процессе пентозофосфатного пути окисления глюкозы под влиянием гексозо-6-фосфатдегидрогеназы образуется восстановленный НАДФ, который не только участвует в превращении метгемоглобина в гемоглобин в присутствии НАДФН-метгемоглобинредуктазы, но и переводит окислен­ный глютатион в восстановленную форму. В этой связи не­достаток восстановленного НАДФ также может сопровож­даться образованием телец Гейнца.

В опытах на животных установлена возможность терато­генного и эмбриотоксического действия нитратов. Это так­же связано с гипоксией вследствие метгемоглобинобразова-ния, так как от недостатка кислорода прежде всего страда­ют интенсивно размножающиеся клетки.

Если до 60-х гг. XX в. основная опасность нитратов свя­зывалась с образованием метгемоглобина, то в настоящий момент на первый план выходит другой аспект их действия. Нитраты рассматриваются в качестве одного из основных предшественников канцерогенных М-нитрозосоединений. В ряде стран установлена прямая корреляция между количе­ством применяемых азотных удобрений и смертностью от рака желудка.

Хроническое воздействие нитратов угнетает некоторые стороны иммунного статуса.