Контаминант

Контаминант — нежелательный биологический агент (микроорганизмы) либо химическое соединение, смесь соединений, обладающие высокой биологической активностью (аллерген, иммуносупрессор, канцероген, мутаген, тератоген, токсин или в общем случае ксенобиотик) либо радиоактивное вещество (радионуклид), присутствие которых в сырье и пищевых продуктах несвойственно и, несомненно, может оказывать негативное воздействие на организм и, как следствие, нести угрозу для здоровья и жизни человека.

Термин контаминант употребляется в основном в микробиологии (синоним термина обсеменение) и производстве пищевых продуктов. В большинстве случаев загрязнение пищевого продукта контаминантами является причиной алиментарных расстройств ЖКТ у человека (пищевые интоксикации).

Контаминанты обладают высокой подвижностью и скоростью миграции и, тем самым довольно легко проникают в организм человека.

Не следует путать термины контаминант и ксенобиотик. Первый означает любой загрязняющий агент продуктов питания и попадает в организм исключительно алиментарным путём (т.е. с пищей), в то время, как второй термин означает любое чужеродное вещество, попавшее в организм человека не обязательно алиментарным путём, например, воздушным (респираторным) или через кожу (трансдермально). Любой контаминант это ксенобиотик, но не каждый ксенобиотик это контаминант.

Биологические контаминанты

Биологические, также природные или естественные контаминанты — нежелательные микроорганизмы (вирусы, патогенные и условно-патогенные бактерии, микроскопические грибы, простейшие, споры микромицетов итд.), а также их продукты метаболизма (например, ботулотоксин, продуцируемый Clostridium botulinum или охратоксины — группа микотоксинов, вырабатываемые некоторыми видами микроскопических плесневых грибов рода Аспергилл и Пеницилл), присутствующие в пищевых продуктах. Большое количество биологических контаминантов приходится на бактерии и их метаболитов (токсинов, антибиотиков). К этой группе можно отнести токсины морских животных, употребляемых в пищу (например, тетродотоксин из собаки-рыбы или фугу), а также токсины растений или фитотоксины (например, рицин, из ядер клещевины или амигдалин из косточек горького миндаля, абрикоса — ядовитый гликозид) и грибов (аматоксины, фаллотоксины и др.).

Химические контаминанты

К химическим или антропогенным контаминантам относят разнообразные химические соединения или их смеси, чужеродного происхождения (являются результатом деятельности человека — ксенобиотиками), обладающие высокой биологической активностью, присутствие которых в пищевых продуктах может серьёзно ухудшить здоровье или даже привести к летальному исходу. Подразделяются на две группы: неорганические и органические (составляют большую часть). Примером таких соединений являются метанол, аммиак, формальдегид, соединения мышьяка, соединения бериллия и тяжёлых металлов (бария, кадмия, сурьмы, меди, свинца, таллия, ртути итд.), поверхностно-активные вещества (моющие средства или детергенты), пестициды (например, хлорорганические: группы альдрина, гексахлоран, ДДТ; паракват; фосфорорганические: фосдрин, ДФФ, тиофос и др.) и удобрения (основу, которых составляют нитраты), нефтепродукты (топливо, синтетические масла, бензол и его производные, и другие ароматические соединения), органические растворители, фенолы и их производные (в частности, фенолформальдегидные смолы), эпоксид этилена, пластмассы и полимеры (ПВХ, поливинилиденхлорид итд.), искусственные непищевые красители, лаки и краски, продукты сгорания биомассы, диоксины, канцерогены антропогенного происхождения (полициклические ароматические углеводороды — бензпирен, бензантрацен, ДМБА, ароматические амины и др.) и многие другие.

Радиоактивные контаминанты

Радиоактивные контаминанты представляют собой особую группу, которая включает природные радиоактивные элементы (уран, торий, радий, полоний, протактиний и многие другие) и их соединения, а также радионуклиды антропогенного происхождения, таких, как например, короткоживущий изотоп 131I (Т1/2 = 8 суток), и более продолжительно живущие 90Sr (Т1/2 ~ 29,15 лет), 137Cs (Т1/2 ~30,2 лет). Основные негативные биологические эффекты радиоактивных контаминантов проявляются в высокой ионизации пищевых продуктов. Радиоактивные соединения, попадая внутрь организма вместе с контаминированными продуктами, вследствие ионизации и высокой чувствительности к ней живых клеток, могут вызывать серьёзные поражения ЖКТ (особенно печени), снижение или подавление репродуктивной функции (гипоспермия, азоспермия, бесплодие и др.), мутагенез и тератогенез, снижение функций эндокринной системы (особенно щитовидной железы), накопление в мышцах, костных тканях и дальнейшее усиление дегенерации миелоидной ткани, как следствие — лучевая болезнь, лейкозы и другие злокачественные новообразования системы гемопоэза (кроветворения), соединительных тканей (кости, хрящи, суставы итд.), а также пищеварительной, эндокринной и половой систем. Особенно опасен в этом отношении стронций-90, который легко замещает кальций в костях, тем самым повышается риск возникновения их ломкости (остеомаляция, остеопороз), а также приводит к возникновению радиогенной остеосаркомы (вследствие высокой активности). Бóльшую опасность представляет хроническое (долговременное) воздействие радиоактивных контаминантов.

В последние десятилетия уровень радионуклидов в атмосфере непрерывно повышается, это связано прежде всего с увеличением производства ядерного топлива и возникновением катастроф на АЭС (прежде всего это Чернобыльская катастрофа 1986 года и катастрофа 2011 года японской атомной станции Фукусима-1).

Патофизиологические эффекты, оказываемые контаминантами

Наиболее частые патофизиологические эффекты, оказываемые контаминантами:

• Токсичность — свойство негативно влиять на физиологические и биохимические процессы, протекающих в нормальных клетках, результатом которого является обратимые или необратимые изменения, нарушения или даже ингибирование (подавление) данных процессов, и как следствие смерть клеток и организма в целом. Многие, если не большинство контаминантов обладают токсичностью.
• Токсичность зависит от целого ряда физиологических и токсико-химических факторов, главные из которых, возраст, пол, количество токсичных веществ поступивших в организм, период действия, период выведения, тропность, комплексообразование, способность к гидролизу, биоаккумуляция, тканевая или органная специфичность и другие.
• Альтеративный воспалительный процесс — нарушения целостности структуры клеток т.е их повреждения, возникающие в результате воздействия биологических агентов и/или химических соединений (включая радиоактивные) и, последующие за ними некролитический путь смерти, деструктивных клеток. Многие контаминанты обладают альтеративным эффектом.
• Канцерогенное воздействие или канцерогенность — свойство химических соединений или их смесей, а также биологических агентов, включая вирусы вызывать злокачественные заболевания организма человека. К этой группе относятся ПАУ, которые образуются в результате термической обработки (при жарке) мяса, нитрозамины(образуются из нитратов и нитритов), диоксины (ТХДД), соединения мышьяка, кадмия и шестивалентного хрома, афлатоксины, бензол.
• Мутагенное воздействие или мутагенность — свойство негативного воздействия химических соединений, физических факторов или биологических агентов на генетический аппарат клеток, следствием которого являются мутации. Генотоксичность — предельная форма мутагенности, при которой происходят нарушения целостности структуры молекул ДНК (вследствие встраивания ксенобиотических молекул в молекулу ДНК — ковалентного или интеркаляции), вплоть до утраты генов или деструкции (разрушения). Часто мутагены могут быть канцерогенами и/или тератогенами. Многие диоксины, и в особенности ТХДД являются сильными мутагенами, такими же свойствами обладают многие ароматические углеводороды и их производные (бензол, ДМБА, метилхолантрен) и органические перекисные соединения.
• Иммуносупрессия или иммунодепрессивный эффект выражается в частичном (вторичные иммунодефицитные состояния или ВИДС) или полном подавлении функций иммунной системы (например, иммунодефицитный микотоксикоз). Данным эффектом обладают многие микотоксины, некоторые виды вирусов.
• Тератогенное воздействие — негативный эффект воздействия тератогенов на генетический аппарат плода, результатом, которого являются мутации и аномальные морфологические изменения тела (врожденные уродства). Диоксины обладают высоким тератогенным и эмбриотоксичным воздействием, также этим воздействием обладают охратоксины, многие канцерогены, например, метилхолантрен.
• Аллергическое воздействие — происходит при действии специфических антигенов, вызывающих аллергическую реакцию. Некоторые аллергические реакции могут быть очень быстрыми и опасными для жизни, как, например, анафилаксия. Примером могут служить антигены некоторых видов двустворчатых моллюсков (мидии, устрицы и др.), морских рыб, молока, употребляемых в пищу.
• Гепатотоксичность — негативный эффект воздействия некоторых биологических агентов, физических факторов и химических соединений на клетки паренхимы печени — гепатоциты. Выражается в дегенерации и некролитическом процессе гибели клеток паренхимы печени, как следствие гепатиты и цирроз. Гепатотоксичностью обладает некоторые микотоксины (афлатоксины, Т-2 токсин, патулин), токсины бледной поганки, этанол, вирусы гепатита.
• Нейротоксичность — свойство химических соединений негативно влиять (вплоть до летального исхода) на процессы и функции клеток (нейроны) нервной системы. Одними из следствий такого влияния являются парезы и параличи. Например, метанол обладает нейродегенеративным воздействием на зрительный нерв и необратимо поражает его, также этим воздействием обладают пестициды (группы альдрина, фосфорорганические соединения), некоторые токсины бактерий (ботулотоксин) и беспозвоночных (тетродотоксин, октопотоксины, сакситоксин итд.), ртутьорганические соединения.
• Нефротоксичность — негативный эффект воздействия химических соединений или биологических агентов на клетки почки (нефроны), следствием которого являются повреждения нефронов и/или их смерть. Охратоксины, тяжёлые металлы, соединения мышьяка (арсин и др.), аматоксины проявляют нефротоксические свойства.
• Гематотоксичность — негативный эффект от воздействия различных химических соединений (включая радиоактивные) и/или биологических агентов (включая их продукты метаболизма) на функции клеток крови, их качественные характеристики и состав. Например, нитраты и нитриты обладают гематотоксичностью, вызывают резкое падение уровня гемоглобина (метгемоглобинемия) в эритроцитах, переводя его в неактивную для переноса кислорода форму, бензол вызывает лейкопении и гемолитическую анемию, такими же свойствами обладает и анилин, но действует гораздо медленее. Миелотоксичность является частным случаем гематотоксичности и выражается в негативном эффекте воздействия химических соединений, радионуклидов или биологических агентов на клетки миелоидной ткани красного костного мозга, повреждая их вплоть до полной деструкции (разрушения структур) или трансформации в опухолевые.
• Антибиотическое действие — негативный эффект воздействия на микрофлору кишечника биологически активных соединений, следствием которого является снижение числа бактерий кишечника вплоть до полной стерилизации. Многие антибиотики обладают низкой селективностью, и могут существенно влиять на количество бактериальной микрофлоры, данное свойство крайне негативно сказывается на функционировании ЖКТ (дисбактериоз, диарея, нарушения электролитного баланса, итд.). Помимо антибиотиков, данным эффектов обладают сульфаниламидные препараты, препараты нитрофурана и другие.
• Цитотоксичность — свойство химических соединений, физических факторов и/или биологических агентов негативно воздействовать на определённые виды клеток (например на клетки энтероцитов), вызывая их повреждения или смерть. Таким свойством обладают токсины Коли и токсины бледной поганки.
• Политропия или политропное воздействие, также эффект комбинированного воздействия — негативный эффект воздействия токсичных соединений или биологических агентов на многие органы, систему органов или на весь организм. Включает в себя совокупность разнообразных патофизиологических процессов и поэтому является наиболее опасным для здоровья или жизни человека. Таким свойством обладают некоторые радиоактивные элементы, диоксины, тяжёлые металлы и их соединения (ртуть, свинец, таллий, радий, полоний и т.д.).