Свързани термини:

  • Ксенобиотици
  • Киста
  • Лезия
  • Роговица
  • Липиди
  • Микроорганизъм
  • Талий

Изтеглете като PDF

За тази страница

Опасности за здравето и безопасността, свързани с почистващи препарати

3.10.5.1 Първа отбранителна линия

Човешкото тяло притежава редица физически и химически бариери, които предотвратяват навлизането на патогени или опасни химикали (Фигура 3.27).

ScienceDirect теми

Фигура 3.27. Корозивен символ за Обединеното кралство

От тях може би най-важната физическа бариера е кожата. Кожата се състои от два отделни слоя: относително тънък външен епидермис и по-дебел слой, дермата.

Епидермисът се състои от няколко слоя плътно опаковани епителни клетки, които са мъртви и пълни с водоустойчив протеин, наречен кератин. Следователно, той действа като физическа бариера срещу попадането на опасни химикали в тялото.

Дермата съдържа жлеза, наречена мастна жлеза, която произвежда мазен секрет, наречен себум. Себумът се състои от множество органични киселини, които поддържат рН на кожата между 3 и 5. 116

Следователно, непокътнатата кожа не само предотвратява навлизането на патогени или опасни химикали, но и инхибира растежа на повечето патогенни бактерии поради ниското си pH. 117

Кожата обаче не покрива цялата повърхност на човешкото тяло. Очните конюнктиви, храносмилателните, дихателните и пикочно-половите пътища не са покрити от суха, защитна кожа, а от лигавици. Следователно тези места функционират като потенциални места за навлизане на патогени или опасни химикали.

Наномащабен титанов диоксид: екологично здраве и екотоксикологични ефекти

Дермално усвояване

Екскреция на пестициди

Неясни пътища на екскреция

Тъй като пасивната дифузия на липофилни токсични вещества може да възникне през всяка клетъчна мембрана, може да се очаква такива химикали да се появят в много телесни секрети, като пот, или в продукти за растеж, като коса, нокти и кожа. Мастните жлези отделят мазен секрет и вероятно поради тази причина в човешката коса са открити инсектициди и ПХБ. Арсенът, живакът и селенът също са свързани с косата.

Въпреки че такива пътища на екскреция вероятно са само малка част от общата екскреция на който и да е конкретен ксенобиотик, те могат да осигурят неинвазивен метод за оценка на експозицията или общата телесна тежест. Анализът на птичи пера е полезен за оценка на експозицията на тежки метали, а количеството котинин, основен метаболит на никотина, в слюнката се използва широко като биомаркер за усвояване на никотин. Екскрецията на атразин в слюнката също е тествана при плъхове като потенциален биомаркер на експозиция при изложени работници (Lu et al., 1997).

Действие на повърхностноактивното вещество върху кожата и косата: Механизми за почистване и реактивност на кожата

3.1. Характеристики на основата

Преди да обсъдите конкретни механизми за почистване, е необходимо да проучите естеството на повърхностите на кожата и косата, основите, от които трябва да се премахне почвата. Химичните съставки, открити на тези повърхности, кератиновата макромолекулна повърхностна структура, клетъчната и междуклетъчната структура и морфологията на тези повърхности са важни параметри, влияещи както върху лекотата на отстраняване на различни видове почви, така и върху тенденцията за привличане на нова почва. Goddard [42] и Reich [6] са прегледали структурните свойства на косата, свързани с проблемите с почистването, а Rhein публикува изчерпателен преглед на тази тема за кожата [43].

Кожните повърхностни слоеве се състоят от мъртви кожни клетки, наречени корнеоцити, които съдържат множество кератини, като основните са K1, K10, K5 и K14. Около корнеоцитите има обвивка, наречена роговидна обвивка, която съдържа слой от ковалентно прикрепен липид, предимно О-ацил-свързан керамид и мастни киселини, свързани като естер. Към техните липидни хидрофобни опашки, които служат като „котва“ чрез силите на Ван дер Ваалс, има многопластова липидна структура, т.е. разположена в междуклетъчните пространства. Този липиден слой придава хидрофобност на повърхността на кожата. По-нататък тази повърхност става още по-хидрофобна поради секретите на мастните жлези на мазен материал, наречен себум.

Както беше прегледано от Райх [7], влакната на косата се състоят от хидрофилна централна част, наречена кора, покрита от 8-10 припокриващи се клетки, наречени кутикула [44, 45]. В сравнение с кората, кутикулата е силно омрежена поради високото съдържание на цистин. В допълнение, външната обвивка на кутикулата се нарича епикутикула и има високо съдържание на мастни киселини, ковалентно свързани с протеина на епикутикулата [46, 47]. Наличието на тези липиди заедно с покритие от себум, отделяно от мастните жлези, свързано с космените фоликули, води до откритата повърхност на косата с хидрофобна природа като кожата [45–48].

Както беше прегледано от Goddard [42], следователно повърхностите на косата и кожата са естествено хидрофобни; Самият кератин има повърхностна енергия, близка до тази на полиетилена и подобно на него се овлажнява от масла във въздуха. Но кератините проявяват необичайно поведение: при потапяне във вода те показват доказателства за хидратация и вече не са омокряеми от минерално масло. Това също означава, че те са защитени срещу (повторно) отлагане на всякакви такива маслени частици, които могат да бъдат суспендирани в контактна водна среда. От друга страна, предварително нанесеното масло има тенденция да се придържа към кератинова повърхност, когато впоследствие се потопи във вода, освен ако в системата не се добави повърхностноактивно вещество. Така е същността на процеса на почистване (отстраняване на масло), изобразен на фигура В.3.1. Елегантни микроскопични изследвания на навиването и отстраняването на капчици минерално масло от кератинови (вълнени) влакна от Стивънсън [49] ясно показаха ефективността на анионното повърхностно активно вещество (натриев олеат) в това отношение, явление, обсъдено по-подробно по-късно в тази глава.

Фигура В.3.1. Механизъм за връщане на повърхностноактивното вещество за отстраняване на мазна почва от кератинова повърхност

В същото време, както кожата, така и (необработената) коса имат изоелектрична точка между pH 3,5 и 4,5 [50], така че при обичайните неутрални нива на pH на почистващите препарати (5-8), повърхността също съдържа отрицателно заредени хидрофилни места. По този начин тази комбинация от хидрофобност и хидрофилност влияе върху естеството на почвите, привлечени и задържани от повърхността на кожата/косата, и стратегиите, които ще бъдат ефективни при почистването на тези повърхности.

Съобщава се [51, 52], че броят на отрицателно заредените места на косата се увеличава, когато човек се придвижва от кореновата част към върха. Това се дължи главно на окисляването на цистина в косата до цистин S-сулфонат и цистеинова киселина в резултат на излагане на UV част от слънчевата светлина. Това прави върховете на косата по-малко хидрофобни от корените.

Ситуацията с косата се усложнява допълнително от факта, че хидрофобността на повърхността на косата не е еднородна. Химическото избелване също окислява цистина в косата до цистеинова киселина, като произвежда по-голям ефект от излагането на слънчева светлина. Това води до значително увеличаване на повърхностната хидрофилност [48].

Информираността за физическото състояние на кожата и повърхностите на косата, в допълнение към тяхната повърхностна енергия, е полезна за разбиране на почистващите ефекти. Кожата се третира с гримове, съдържащи масла и восъци, които привличат мазна или частична околна среда. Това е мека тъкан, уязвима към сурови почистващи процедури, която отменя кожната бариера, причинявайки дискомфорт на субекта; подробности за тези щети ще бъдат обсъдени по-късно в раздел, който е собствен в тази глава. Влакната на косата чрез процедури, загряване със сешоари и излагане на слънчева светлина са изтрити до степен, че кутикулата се е разцепила и е изложила хидрофилната кора. В този случай, освен задържането на частици, увредените зони също могат силно да адсорбират хидрофилни почви, които не биха се свързали силно с непокътнатата хидрофобна кутикула.

Обикновено има два вида почви, които често се срещат в кожата и косата - мазни и твърди почви. Те ще бъдат обсъдени по-нататък.

Коменсализми

А.М. Хирш, Н. А. Фуджишиге, в Енциклопедия по екология, 2008

Коменсали в животни

Твърди се, че човешкото тяло се състои от 10 13 човешки клетки и с порядък повече (10 14) бактерии. Общото събиране на микроби в човешкото тяло тежи около 1,25 кг. По-голямата част от тези бактерии са коменсали, но някои от тях биха могли да се считат за взаимни, тъй като те синтезират витамини, които помагат на техния гостоприемник или защитават гостоприемника срещу патогени по различни начини. Въпреки това, когато балансът е нарушен, някои коменсали могат да станат патогенни, както в примерите за вътреболнични (придобити в болница) инфекции или ако гостоприемникът е болен или имунокомпрометиран.

Естественото местообитание на коменсалите при възрастни хора е по същество повсеместно върху или в тялото - кожата, устната кухина, горните дихателни пътища, стомашно-чревния тракт (ГИ) и урогениталния тракт. Всяко от тези местообитания има различна популация от бактерии и еукариотни коменсали, които съставляват микрофлората, като броят и видовете видове се различават от екосистема до екосистема. Например, само няколко микроба обикновено се намират в белите дробове, очите или стомаха, докато многобройни бактерии обитават устата и червата. Също така, всяка екосистема показва различни условия, към които бактериите трябва да се адаптират. Някои области като кожата са сухи като пустиня и киселинни по рН, като по този начин представляват значителни предизвикателства за пребиваващите микроби. Други като дебелото черво могат да бъдат оприличени на дъждовна гора, с множество микроекосистеми и огромно разнообразие от жители.

Кожата

Кожата или кожата е най-големият орган на всяко животно; средното човешко тяло има почти 2 м 2 кожа. Неговата функция е да предпазва деликатните вътрешни органи от нараняване, което може да доведе до инфекция или смърт. Очаква се до 3 милиона микроба, както прокариотни, така и еукариотни, да съществуват на 1 cm 2 кожа. Последната цифра е средна стойност, тъй като по краката и ръцете се намират малко микроби, но много се намират в окосмените области на тялото, включително подмишниците и слабините, както и във влажните зони между пръстите на краката. Местата по кожата, които бактериите предпочитат да колонизират, са космените фоликули, където тяхното присъствие може да създаде проблеми, като акне. Това е същата област, където се срещат и някои еукариотни коменсали, а именно дрожди като Malassezia. Видовете Malassezia се откриват по кожата на по-голямата част от хората, особено след достигане на пубертета и мастните жлези стават по-активни.

Обикновено ръцете имат сравнително малко микроби, тъй като те са сухи, често по-студени от повечето части на тялото и нямат мастни жлези. Въпреки това, бактериите могат лесно да бъдат открити чрез методи за култивиране ( Фигура 3 ), подчертавайки значението на измиването на ръцете за намаляване на броя на микробите.

Фигура 3. Поставянето на ръка върху чаша на Петри с хранителен агар показва броя на наличните комени на кожата. Снимка, предоставена от P. L. De Hoff.

Повечето от свързаните с кожата бактерии са коменсали, тъй като от взаимодействието не произтича вреда или полза. Изключително тънка линия обаче разделя коменсалите от патогените или мутуалистите. Например, от бактериите, предимно Грам позитивни, които обитават кожата, видовете Staphylococcus понякога преминават от коменсален начин на живот към патогенен. Те могат да причинят кожни лезии, абсцеси, циреи или дори по-сериозни инфекции. Staphylococcus epidermidis, изключително често срещан обитател на кожата, е ужасяващ инфекциозен агент в катетри и други медицински изделия, където образува биофилми, които са устойчиви на антибиотици или други убиващи агенти. Други често срещани бактерии, обитаващи кожата, включват микроаерофилните пропионибактерии (Propionibacterium acnes), които колонизират кожните пори, водещи до акне, различни коринебактерии, които предпочитано колонизират аеробни места по кожата и видове Micrococcus, които са задължителни аероби.

Устната кухина

Устата е една от най-добре проучените области за пребиваване на коменсални бактерии поради редовния приток на хранителни вещества, наличие на вода и благоприятно рН, които осигуряват множество микрони, които подпомагат бактериалния растеж. Устата също е отличен пример за микробна сукцесия с течение на времето. Новородените не съдържат бактерии, но бързо получават микрофлора от преминаването през родовия канал, кожата на майката (докосване и по време на кърмене) и устата (целуване) и от околната среда. Много от тези първоначални обитатели са преходни, но в рамките на няколко месеца стрептококите и задължителните анаероби се установяват. Подобряването на зъбите на 6-месечна възраст води до нов набор от микроекосистеми, включително зъбен емайл, които се колонизират от Streptococcus sanguis и други бактерии.

Използвайки независими от културата техники, базирани на секвениране на ДНК 16S РНК, 141 преобладаващи вида са идентифицирани в различни микрони на здрави уста на възрастни хора. Шестдесет процента от тях не са били идентифицирани преди това чрез методи за култивиране. Най-честите разделения на бактерии в устната кухина са Firmicutes (ниски стойности на G + C Gram), Actinobacteria (високи G + C Gram позитиви), Proteobacteria (Gram негативи), Fusobacteria (анаеробни Gram негативи) и разделяне на бактерии, където никоя не е култивирана. Различните екосистеми, език, небце, зъби и др., Имат отличителни микробни профили, но някои твърди частици като Streptococcus mitis се намират на всички места.

Голям брой бактериални видове колонизират зъбите, където създават консорциум за биофилми, т.е. зъбна плака. Биофилмът предпазва прикрепените бактерии от тежките механични смущения, които възникват при дъвчене, преглъщане и движения на езика. Не е изненадващо, че бактериалната флора на здравата уста се различава от устата или със зъбен кариес, или с пародонтоза; последното е много сериозна инфекция на венците. Например Streptococcus mutans или Treptonema denticola, спирохета, не се откриват в здрави уста, но се откриват при кариес и при заболявания на венците.

Червата

В червата на възрастните хора се съхраняват до 100 трилиона микроорганизми, а микробиомът (гените на чревните микроби), представен от тези организми, превишава броя на гените в човешкия геном с повече от 100: 1. Дълго време се смяташе, че Escherichia coli е основен обитател на чревната екосистема. Това заключение вероятно е свързано с факта, че много малко бактерии, изолирани от изпражненията, могат да растат върху изкуствени културни среди, докато Е. coli расте много добре. По-късно бяха разработени техники за култивиране на анаеробни бактерии и беше установено, че съотношението между анаероб и E. coli е около 1000: 1. Въпреки това, най-новите анализи, базирани на метагеномика, която включва изолиране на ДНК от определена екологична ниша и след това използване на 16S РНК ДНК последователности за установяване на идентичност и връзка, са довели до експлозия на информация за чревните бактерии. Въз основа на този тип проучвания се изчислява, че около 7000 различни вида бактерии обитават човешките черва. Микробите в човешките черва са доминирани от два факултативно анаеробни или напълно анаеробни отдела: групата Cytophaga – Flavobacteirum – Bacteroides (CFB) и Firmicutes (клостридии), докато протеобактериите (E. coli и роднини) влизат като отдалечена трета.

Дали чревните бактерии се считат за коменсали или мутуалисти зависи от това колко стриктно се прилагат определенията. Освен че синтезират витамини, бактериите в човешките черва, като тези в животинските рубци или червата на термитите, разграждат растителните полизахариди до прости захари, които се използват от техния гостоприемник. Човешките чревни бактерии обаче не могат да разграждат по-големите и по-сложни растителни полимери като целулоза, които могат да бъдат използвани от тревопасни животни с търбух, като говеда, или от термити с разнообразна чревна флора. Сложните въглехидрати преминават през човешките черва относително непроменени. Независимо от това, ефективността на разграждането на растителен полизахарид, проявена от човешките чревни микроби, е значителна.

Чревните бактерии също оформят както имунната система, така и развитието на тъканите и органите. По причини, които все още не са напълно изяснени, местните микроби не предизвикват увреждащ възпалителен отговор в своя гостоприемник. Разпознаването се случва, но гостоприемникът толерира своите местни микроби, които също могат да предизвикат процеси на развитие в техните гостоприемници. Например излагането на мишки без микроби на обикновената чревна бактерия, Bacteroides thetaiotamicron, води до повишен абсорбционен капацитет на червата поради индукция на ангиогенеза, което води до засилено кръвоснабдяване.

Започваме живота си сами, като организми без бактерии. Преминаването през родовия канал, целувки и прегръдки от родители и роднини и кърменето на майчиното мляко ни излага на организмите, които ще обитават устата ни, стомашно-чревния тракт и кожата ни до края на живота ни. Ние сме едно с нашите симбионти, а те с нас.