Chemické príčiny patologických stavov

Definíciami, významom a princípy príčin patologických stavov sa zaoberá etiologická patológia. Tento odbor delí príčiny patologických stavov na exogénne a endogénne. Ďalej na chemické, fyzikálne a biologické.

Chemické príčiny sú veľmi rozsiahle a môžu byť ako exogénne, tak endogénne. Medzi endogénne možno zaradiť všetky metabolické poruchy (napr. diabetes mellitus, pretože glukóza vo vysokých koncentráciách pôsobí poškodenie tkanív), poruchy acidobázickej rovnováhy, tvorbu reaktívnych molekúl kyslíka (tzv. ROS). Tieto poruchy sú objektom záujmu skôr patofyziológie než patológie, a preto o nich v tomto článku viac rozobraté nebude.

Etiologická patológia sa v tomto prípade zaoberá skôr exogénnymi činiteľmi. Ide predovšetkým o xenobiotiká, kyseliny, lúhy, nutrienty.

Xenobiotiká

Tento termín pochádza z gréčtiny, kde xenos = cudzie. Xenobiotikum je akákoľvek látka, ktorú organizmus rozpoznáva ako cudzorodú. Telo s cudzorodou látkou pracuje tak, aby sa jej čo najrýchlejšie a najefektívnejšie zbavilo. Z toho dôvodu bol vytvorený proces označovaný ako biotransformácia xenobiotík.

Biotransformácia xenobiotík má dve fázy:

Prvá fáza má za úlohu zvýšiť vytvoriť na molekule xenobiotiká miesto, na ktorom bude možné nadviazať konjugujúci látku. Táto fáza zvyčajne zahŕňa redoxné reakcie, ale aj mnohé ďalšie, ako napríklad alkyláciu. Väčšina reakcií prvé fázy prebieha v mitochondriálnom cytochrómu P450 (= CYP).

Problémom prvej fázy je , že veľakrát z úplne interných látok vytvorí látky veľmi agresívne! Príkladom môže byť tzv. epoxidácia, kedy sa napríklad z inertného aflatoxínu B1 vytvára aflatoxín B1 - 2,3 - epoxid, ktorý je karcinogénny.

Druhá fáza využíva vytvorenú reaktívnu molekulu k tomu, aby na ňu naviazala konjugačnú látku. Látka, ktorú možno použiť pre konjugáciu musí byť silne hydrofilná, aby bolo možné takto transformované xenobiotikum vylúčiť do moču či žlče. Jedná sa typicky o (1) glukurónovú kyselinu, (2) glycín, (3) acetát, (4) glutatión či (5) PAPS (=aktívny sulfát).

Biotransformáciu zaisťujú proteíny. Celá biotransformácia stojí na funkcii proteínov. Proteíny sú kódované geneticky. Akákoľvek chyba alebo zmena v genetickom kóde vedie k zmene funkčnosti týchto proteínov, čo sa môže prejaviť aj inú odpovedí rôznych jedincov na rovnaký chemický faktor. Účinky xenobiotík na organizmus sa zaoberá toxikológia.

Toxikológia je ako obor neskutočne rozsiahla, takže nie je reálne, že by tento článok obsiahol hoci zlomok tohto rozpätia. Zásadné sú všeobecné zákonitosti, ktorými sa toxikológia riadi. Jednou z nich je polymorfizmus génov zaisťujúcich biotransformáciu.

Ďalej je zásadná dĺžka pôsobenia toxínu, jeho koncentrácia v tele, citlivosť organizmus voči jedu, adaptácia tela na jed, čas, po ktorý je organizmus pôsobenie toxínu vystavený. Tu sú vymenované základné princípy, ako môžu xenobiotiká na organizmus pôsobiť:

• Narkoticky účinné látky - benzín, benzén, toluén, CCl4, inhalačné anestetiká
• Látky inhibujúce transport kyslíka a elektrónov - KCN, dusitany, CO
• Látky inhibujúce enzýmy - ťažké kovy, analógy substrátu, organofosfáty, atd. Táto skupina je veľmi rozsiahla a patrí sem väčšina chemicky aktívnych patologických substancií
• Látky indukujúce enzýmy - hlavne indukcia vzniku CYP (napr.: polychlórované bifenyly)
• Látky účinkujúce alkyláciou či aryláciou
• Látky stimulujúce tvorbu radikálov či lipoperoxidáciu
• Látky s mutagénnym a karcinogénnym účinkom - táto skupina je v súčasnej dobe najvýznamnejší (viac informácií v článku Ako vzniká rakovina)

Poškodenie lúhom je horšie než poškodenie kyselinou. Poleptanie lúhom, rovnako ako poleptanie kyselinou vyvoláva nekrózu tkaniva. Princíp účinku je rovnaký, ale dôsledky trochu iné. Rozdiel tkvie v tom, že lúh (teda roztok zásady – napr. NaOH, KOH) vyvoláva vznik kolikvačné nekrózy, zatiaľ čo kyselina pôsobí vznik koagulačnej nekrózy. Prečo je lúh horšie, je teda zrejmé. Je tomu tak z toho dôvodu , že kolikvačná nekróza nezabráni difúzii lúhu do hlbších vrstiev tkaniva, zatiaľ čo koagulačná nekróza tak urobí.

V prípade, že jedinec požije menšie množstvo málo koncentrovanej kyseliny alebo lúhu, nemusí dôjsť k poleptanie tkanív, ale môže dôjsť k závažnej poruche acidobázickej rovnováhy, ktorá bude metabolického charakteru (teda metabolická acidóza alebo alkalóza).

Poškodenie zo strany chemických látok môže byť aj charakteru osmotického. Typickým príkladom môže byť hyperglykémia u diabetikov. Hyperglykemické kóma je typické pre diabetes mellitus druhého typu. Ide o ťažkú hyperglykémiu a dehydratáciu. Tento stav má veľmi zlú prognózu. Vedie k polyúrii, čo vedie k dehydratácii a tá vyvoláva nadmerný smäd. Dehydratácia tiež pôsobí hypotenziu. Hyperosmolarita plazmy taktiež vyvoláva poruchy vedomia a ďalšie neurologické symptómy.