Влияние алкоголя на организм человека с точки зрения химии

Алкоголь в частности спирт и его химическое описание, а также описание вреда на организм.

Научная работа по химии. На тему ‹‹Алкогольные напитки››

Подготовили ученики 8В класса

Даутов Расиль, Зарипова Зухра, Хайрулина Найля.

Наша работа посвящена роли химии в пищевой промышленности и производстве. Под понятие пищевой промышленности попадает все, что употребляет человек. В качестве области исследования мы взяли такую тему как алкогольные напитки. В современном обществе алкоголь является одним из самых злейших врагов человечества. Однако для того что бы искоренить эту проблему нам необходимо рассмотреть ее с научной точки зрения и дать понять людям что употребления алкоголя лишь укорачивает их жизнь, а в некоторых случаях даже убивает.

Для начала мы рассмотрим историю происхождения алкоголя. С древности за алкоголем закрепилось название «похититель рассудка». Согласно некоторым предположениям, примерно за 10000 лет до нашей эры люди узнали об особенностях спиртных напитков из меда, фруктов и ягод. Спирт в чистом виде первыми получили арабы в VII или VIII веке. Прототип водки изготовил в XI веке персидский врач Ар-Рази, который первым выделил этанол путём перегонки. Жидкость использовалась исключительно в медицинских целях, так как Коран не рекомендует употребление алкоголя. В Европе первая перегонка спиртосодержащей жидкости была сделана итальянским монахом-алхимиком Валентиусом. В Польшу технология дистилляции спирта пришла, скорее всего, из Священной Римской империи в XIV веке.
Именно Менделеев снял остроту проблемы. Великий химик ценой собственного здоровья, эмпирическим путем доказал, что водка обязана быть сорока градусов: именно в этом случае она хорошо пьется, а неприятные последствия в виде тошноты и головной боли — минимальны. Так была получена дешевая водка хорошего качества.

Все алкогольные напитки представляют собой смесь спирта с водой. Мы считаем необходимым дать характеристику такой обширной группе как спирты и привести примеры использования спиртов не только при производстве алкогольных напитков. Научное объяснение спиртам звучит следующим образом- органические соединения, содержащие одну или более гидроксильных групп (гидроксил, −OH ), непосредственно связанных с насыщенным (находящемся в состоянии sp³ гибридизации) атомом углерода. Спирты можно рассматривать как

производные воды ( H−O−H ), в которых один атом водорода замещен на органическую функциональную группу: R−OH . В номенклатуре IUPAC для соединений, в которых гидроксильная группа связана с ненасыщенным (находящемся в состоянии sp 2 гибридизации атомом углерода, рекомендуются названия «енолы» (гидроксил связан с винильной C=C связью) и «фенолы» (гидроксил связан с бензольным или другим ароматическим циклом).

Мы можем квалифицировать спирты по следующим параметрам:

По количеству гидроксильных групп:

1. Одноатомные спирты (метанол)
2. Двухатомные спирты (этиленгликоль)
3. Трехатомные спирты (глицерин)
4. Четырехатомные спирты (пентаэритрит)
5. Многоатомные спирты (пятиатомный спирт – ксилит)

В зависимости от насыщенности углеводородного заместителя:

1. Предельные спирты (бутанол)
2. Непредельные спирты (пропаргиловый спирт)
3. Ароматические спирты (бензиловый спирт)

В зависимости от наличия или отсутствия цикла в углеводородном заместителе;

1. Алициклические спирты (циклопропан)
2. Алифатические спирты (изобутан)

В зависимости, при каком атоме углерода находится гидроксильная группа:

1. Первичные спирты (пропанол)
2. Вторичные спирты (изопропиловый спирт)
3. Третичные спирты

Наиболее подробно хотелось бы расписать одноатомные спирты. C 2 Н 5 ОН или СН 3 СН 2 ОН – этиловый спирт (этанол или винный спирт);

С 3 Н 7 ОН или СН 3 СН 2 СН 2 ОН – пропиловый спирт (пропанол);

С 4 Н 9 ОН или СН 3 СН 2 СН 2 СН 2 ОН – бутиловый спирт (бутанол);

С 5 Н 11 ОН или СН 3 СН 2 СН 2 СН 2 СН 2 ОН – амиловый спирт (пентанол).

Теперь поговорим о каждом виде спирта в отдельности:

1.Метанол (СН 3 ОН)- гидроксид метила. Он представляет собой бесцветную и ядовитую жидкость с резким запахом. Является первым представителем гомологического ряда одноатомных спиртов. Легко смешивается, также совместим почти со всеми органическими растворителями. Метанол используется в газовой промышленности для борьбы с гидратами, которые образуются при воздействии на жидкость или газ различных температур чаще всего минусовых. Из- за высокого октавного числа его применяют в качестве добавок к топливу для двигателей внутреннего сгорания, что позволяет значительно увеличить степень сжатия.

2.Этиловый спирт (С 2 Н 7 ОН)- метилкарбинол является вторым представителем гомологического ряда одноатомных спиртов. Является основой алкогольных напитков и влияет на нервную систему человека как мощнейший депрессант. Его получают в основном из древесины или соломы, предварительно подготавливая ее. Может применятся как топливо в чистом виде для двигателей внутреннего сгорания помимо этого используется как элемент топлива для ракетных двигателей. Очень широкое распространение получил в медицине. Фармацевтами используется в качестве антисептика, растворителя для лекарственных настоек. Также используется как противоядия при отравление другими спиртами, такими как метанол и этиленгликолем. При немедленном приеме значительно снижает токсичность поглощенных веществ.

3.Пропиловый спирт (C 3 H 7 OH)- пропанол. Представляет собой бесцветную жидкость со спиртовым запахом. В промышленности применяется в качестве растворителя для различных смол и чернил.

4.Бутиловый спирт (С 4 Н 9 ОН)- бутанол. Представляет собой бесцветную, вязковатую жидкость. В не большом количестве содержится в алкогольных напитках. Чаще используется в качестве технической жидкости для растворения красок и различных лаков.

5.Амиловый спирт (С 5 Н 11 ОН). Представляет собой бесцветную жидкость с резким запахом. Может применятся только как техническая жидкость, так как является крайне ядовитым для человека.

1. Двухатомные спирты содержат в себе две гидроксильных групп. Обладают всеми свойствами спиртов.
2. Трехатомные спирты наиболее ярко представляет глицерин. Он представляет собой вязкую и не токсичную жидкость. Смешивается с водой во всех соотношениях. Используют для производства взрывчатых веществ, антифризов и полиэфирных полимеров. Находит применение в пищевой (для изготовления кондитерских изделий, ликеров и т.д.), текстильной, кожевенной и химической промышленности, в парфюмерии.
3. Пяти атомные спирты представляет ксилит. Ксилит представляет собой бесцветные гигроскопические кристаллы сладкого вкуса, растворимые в воде, спирте, гликолях, уксусной кислоте и пиридине. Применяется как заменитель сахара.

Систематизация напитков по концентрации безводного этилового спирта в алкогольном напитке характеризируется в градусах.

Количество спирта в алкогольных напитках (винах, настойках, водках и т. д.) выражено обычно объёмными или весовыми процентами, то есть в сотых долях объёма или весовых частей. Это различие способов выражения состава алкогольных напитков объясняется как исторически, то есть принятой для той или иной страны и той или иной фирмы, выпускающей напиток, системой, правилом, традицией, так и уровнем технологической схемы при изготовлении данного напитка. На практике в обозначениях водочных и винных этикеток содержание спирта в алкогольных напитках выражается в градусах, обозначаемых цифрой с маленьким кружочком вверху, — 40° или 16°. Однако даже самые безобидные напитки содержат все не большую концентрацию алкоголя. В качестве примера мы можем привести квас. Квас это- напиток с объёмной долей этилового спирта не более 1,2 %, изготовленный в результате незавершённого спиртового и молочнокислого брожения сусла.

Алкогольные напитки оказывают мощнейшее влияние на человека. Человек, употребляющий алкоголь, по сути, превращается в раба бутылки. Это происходит, потому что алкоголь оказывает колоссальное воздействие на центральную нервную систему, провоцируя при этом изменения в ее работе. Все эти изменения не проходят бесследно, как показывает статистика люди, употребляющие алкоголь чаще всех остальных становятся пациентами психиатрических больниц. Во время того как человек употребляет алкоголь его мозг утрачивает способность осознавать происходящее вокруг, частым явлением при употреблении алкоголя являются галлюцинации. Помимо вреда наносимого психике причиняется большой вред здоровью, о чем хотел бы поговорить более раскрыто.

Для начала рассмотрим действия производимые алкоголем на наш организм.

— Кровь . Алкоголь угнетает продукцию тромбоцитов, а также белых и красных кровяных телец. Итог: малокровие, инфекции, кровотечения.
— Мозг . Алкоголь замедляет циркуляцию крови в сосудах мозга, приводя к постоянному кислородному голоданию его клеток, в результате чего наступает ослабление памяти и медленная психическая деградация. Алкоголь вызывает в сосудах ранние склеротические изменения, и возрастает риск кровоизлияния в мозг. Алкоголь разрушает связи между нервными клетками мозга, вырабатывая в них алкогольную зависимость. Алкоголь, разрушая клетки мозга и нервную систему, порой приводит к пневмонии, сердечной и почечной недостаточности или органическому психозу.
— Белая горячка — алкоголь вызывает состояние, сопровождающееся крайним возбуждением, психическим помешательством и беспокойством.

При поступлении алкоголя в организм человека отравляющие вещества начинают быстро разноситься, кровью по всему организму при этом попадая во все органы нашего организма. Сейчас мы рассмотрим влияние на органы человека более подробно.

Мозг. Во время воздействия алкоголя на кровь происходит слипание эритроцитов, в результате чего образуются тромбы напрочь закупоривающие сосуды вследствие чего они лопаются. После употребления ста граммов водки умирают тысячи клеток головного мозга, а при бурном застолии десятки тысяч клеток. Все отмершие клетки выводятся на следующий день вместе с мочой.

Сердце. Алкоголь критически влияет и на сердце. При попадании алкоголя в кровь происходит деформация сердечных мышц, в результате чего появляются микро рубцы. Сердце начинает работать на пределе своих возможностей вследствие чего у человека, повышается артериальное давление. Также происходить закупорка капилляров из-за чего нарушается доступ необходимых веществ, а конечном итоге смерть человека от инфаркта.

Инфаркт . Основной клинический признак — интенсивная боль за грудиной (ангинозная боль). Однако болевые ощущения могут носить вариабельный характер. Пациент может жаловаться на чувство дискомфорта в груди, боли в животе, горле, руке, лопатке и т. п. Нередко заболевание имеет безболезненный характер, что характерно для больных сахарным диабетом.

Болевой синдром сохраняется более 15 минут (могут длиться 1 час) и купируется через несколько часов, либо после применения наркотических анальгетиков, нитраты неэффективны. Бывает профузный пот.

В 20-30 % случаев при крупноочаговых поражениях развиваются признаки сердечной недостаточности. Пациенты отмечают одышку, непродуктивный кашель.

Нередко встречаются аритмии. Как правило это различные формы экстрасистолий или фибрилляция предсердий. Нередко единственным симптомом инфаркта миокарда является внезапная остановка сердца.

Предрасполагающим фактором является физическая нагрузка, психоэмоциональное напряжение, состояние утомления, гипертонический криз.

Печень . От употребления алкоголя, прежде всего, страдает печень, так как она первой принимает на себя пагубные влияния алкоголя.

В результате чего происходит отмирание клеток печени и замена их на жир и соединительные ткани. Затем наступает цирроз. Цирроз это нарушение в дольковом строении печени в результате разрастания ее соединительных тканей. После цирроза наступает рак печени. Рак печени представляет собой опухоль, появление которой чаще всего связанно с хроническим употреблением алкоголя.

Помимо этого алкоголь оказывает ужасающее влияние на остальные органы человека полностью решая здорового существования, превращая его жизнь в борьбу с болезнями, а все это произошло из-за того что человек поддался своим слабостям. Причиной распада многих семей становятся пьющие супруги, но этот член семьи может утащить за собой и своих близких заранее, предопределяя их судьбу. По всей стране создаются центры по лечению от алкогольной зависимости. То, каким мы выберем свое будущее, зависит только от нас. Но мы должны помнить, что мы все это будущее России которое должно быть здоровым и идее способным. На наш взгляд нам удалось показать с научной точки зрения, почему употребление алкоголя влечет за собой такие последствия, однако также мы охарактеризовали спирты являющиеся важными веществами производства лекарств и других вещей, используемых в повседневном быту.

Химия опьянения и похмелья. Что происходит со спиртным после того, как оно выпито

Все мы прекрасно представляем, что чрезмерное употребление алкогольных напитков совсем не дружественно ведет себя с нашей нервной системой. Однако, несмотря на это, не каждому удается совладать с собой. Если вовремя не остановиться, нарушается координация движения, чувство равновесия, и человек оказывается абсолютно беспомощным.

Организм здорового человека способен переработать алкоголь за 8–12 часов. Однако именно через 8–12 часов после возлияний наш организм начинает активно напоминать нам о том, что накануне мы перебрали. Именно через это время начинают проявляться физическое влияние продуктов метаболизма алкоголя, известное более как похмелье — постинтоксикационное состояние организма. Обычные симптомы похмелья — головная боль, тошнота, рвота, проблемы с равновесием, сухость во рту, недостаток аппетита и общая слабость.

В момент, когда начинается похмелье, в организме остаются лишь следы собственно этилового спирта. Отсюда оправданный вопрос: «Что же мучает нас с утра после весело проведенного вечера?».

Чтобы понять это, давайте проследим за всем маршрутом молекулы этанола от первого глотка спиртного вечером до тяжелого пробуждения утром.

Органы, тонущие в алкоголе

Какой бы спиртосодержащий продукт ни стоял на столе — пиво, вино или крепкие алкогольные напитки, — первое воздействие алкоголя на организм начинается с первым глотком спиртного: 10–20 % спирта, содержащегося в кружке, бокале или рюмке, всасывается в желудке, остальная его порция попадает в организм в двенадцатиперстной кишке и тонком кишечнике. Естественно, чем крепче напиток, тем большее абсолютное количество спирта, попадающее в организм с каждым глотком, и тем быстрее наступает опьянение, однако слабоалкогольные напитки тоже доставляют в наш организм достаточное количество этилового спирта. Так, одна бутылка красного вина, которую вполне возможно просто выпить за вечер, читая интересную книгу или просто занимаясь любимым делом, содержит примерно 80 граммов этанола. Да, существуют спиртосодержащие лекарственные настойки и фармакологически активные субстанции, но ни одна из них не обогащает наши органы алкоголем так «эффективно», как спиртные напитки.

Из-за хорошей растворимости и в воде, и в жирах, этанол способен проникать через любые клеточные мембраны, и без преувеличения можно сказать: через некоторое время после того, как мы откупорили бутылку вина и налили его себе в бокал, каждый наш орган будет залит разбавленным раствором этилового спирта.

Вечер возлияний начинается вполне приятно. Скромные дозы алкоголя повышают настроение, в состоянии легкого опьянения мы готовы любить жизнь и всех, кто встретится нам на жизненном пути, повседневные заботы и неприятности уходят на второй план. Многие люди, находясь в состоянии легкого алкогольного опьянения, ощущают прилив физической и умственной энергии, однако это ощущение, увы, иллюзорно.

Эксперименты показывают, что для нервной системы этанол является не стимулятором, а успокоительным. Внешняя эйфория, которая сопровождает потребление алкогольных напитков, — исключительно функция растормаживающего эффекта этанола.

Говоря проще, будучи слегка навеселе, мы считаем себя способными на вещи, о которых даже и не помышляли в трезвом состоянии.

Как и для всех веществ, обладающих седативным и наркотическим эффектом, постепенное увеличение концентрации этанола в крови выражается в нескольких стадиях опьянения. Первые проблемы с координацией движения и походкой наблюдаются при концентрации алкоголя в крови, равной 0,3 ‰ (промилле), также характерны потеря фокусировки и ослабление бокового зрения. Концентрация выше 0,5 ‰ приводит к состоянию расслабленности сознания и к ощущениям, которые можно назвать расслабленными. У разных людей расслабление проявляется по-разному: необъяснимая эйфория, понижение уровня тревожности и, как правило, желание принять еще один бокал или стопку.

Классические признаки опьянения — проблемы с речью, существенно замедленная реакция — начинают проявляться при концентрации этанола в крови в 1 ‰.

Дальнейший прием алкоголя затормаживает работу нервной системы, значительно снижая координацию работы нервной и мышечной систем, что приводит к дезориентации, зачастую приводящей к фатальным последствиям (например, риск того, что водитель с 1,5 ‰ этанола в крови попадет в автомобильную аварию, в 25–30 раз превышает риск вождения с «нулевым промилле»). Человек с концентрацией этанола в крови выше 2,5 ‰ может потерять сознание, при концентрации выше 4 ‰ появляется серьезный риск нарушения работы центров дыхания.

Концентрация этанола выше 5 ‰ обычно смертельна. Хотя, конечно, потерявший сознание пьяный человек тоже рискует задохнуться, но не из-за проблем с дыхательными центрами, а увы, из-за неиллюзорной возможности задохнуться в своих же собственных рвотных массах.

Так как организм сразу начинает разрушать этиловый спирт, попадающий в кровь, смертельные случаи отравления именно этиловым спиртом, а не встречающимися в алкогольном суррогате более токсичными веществами, например метиловым спиртом, происходят, только когда человек по каким-то ведомым только ему одному причинам залпом выпивает бутылку крепкого спиртного.

Если такое насилие над организмом не вызывает рвоту, содержание этилового спирта в крови достигает опасного уровня за 30–40 минут, и человек умирает от дыхательного паралича.

Тем не менее в клинической практике описаны единичные случаи попадания в приемное отделение пациентов с алкогольной интоксикацией и содержанием этанола в крови даже около шести промилле, которых удалось откачать. Что ни говори, современная медицина может творить чудеса.

Состояние алкогольного опьянения характеризуется тем, что этанол в той или иной степени нарушает взаимодействие нервных клеток друг с другом, хотя детали воздействия спирта на биохимическом уровне во многом остаются неясными. Первая биологически активная молекула, для которой было обнаружено взаимодействие с этанолом, — белок-рецептор GABAA — была обнаружена сравнительно недавно — в 2006 году. Когда этанол связывается с этим рецептором, наблюдается существенное снижение активности нейронов. Любопытно, что с этим же белковым рецептором связываются и другие успокоительные, например барбитураты и бензодиазепамы.

Постепенное отрезвление

Как уже было отмечено, этанол всасывается в желудке, двенадцатиперстной кишке и тонком кишечнике. Концентрация алкоголя в крови увеличивается через 20–40 минут после всасывания стенками желудка и кишечника, при этом около 2–4 % всосавшегося спирта покидает организм с дыханием или выводится почками.

Существует легенда о том, что «снизить дозу» принимаемого алкоголя или вообще остановить его всасывание в кровь можно, принимая сорбирующие препараты, например активированный уголь. Это именно легенда.

Активированный уголь и его аналоги «предпочитают» связывать неполярные химические вещества, те, которые не растворяются в воде. Этанол же, как известно, смешивается с водой в любых соотношениях, и взаимодействовать с порами сорбента ему совершенно не выгодно. Конечно, активированный уголь может связать так называемые сивушные масла — сложную смесь веществ, которые как раз неполярны, однако для этого лучше не закусывать спиртное сомнительного качества активированным углем, а бросить в бутылку с таким спиртным несколько таблеток активированного угля, интенсивно потрясти бутылку, подождать около часа, а потом аккуратно вылить жидкость, оставив таблетки в бутылке.

Всасывание этанола в кровь можно лишь замедлить, но невозможно остановить (поэтому все рецепты из серии «ешьте жирное перед тем, как выпить рюмку» только уменьшат скорость наступления опьянения, но не предотвратят).

С другой стороны скорость попадания этанола в кровь можно и увеличить. Быстрее всего усваивается этанол, содержащийся в сладких, теплых или газированных спиртных напитках. Содержание этанола в выдыхаемом воздухе пропорционально его концентрации в крови, что и позволяет использовать простые дыхательные тесты для определения степени опьянения.

Максимальное содержание этанола в крови определяется по предложенной в 1932 году в статье «Теоретические основы и практическое использование судебно-медицинского определения алкоголя» формуле Видмарка:

С = A / (r × W), где

С — концентрация алкоголя в промилле (‰);

A — масса чистого этанола, выраженная в граммах;

W — масса человека в килограммах и

r — фактор редукции (отношение содержания алкоголя во всем организме к его содержанию в крови), составляющий 0,7 для мужчин и 0,6 для женщин.

После достижения максимума содержание алкоголя в крови благодаря реакциям, катализируемым ферментами (белками-катализаторами), начинает понижаться линейно со скоростью от 0,1 до 0,2 ‰ в час. Скорость понижения содержания алкоголя в крови зависит от активности вырабатываемого клетками печени белка-катализатора — фермента-алкогольдегидрогеназы и, поскольку производительность печени у всех разная, индивидуальна для человека. Ускорить вывод алкоголя из организма с помощью лекарственных препаратов или спортивных упражнений невозможно.

Превращения этанола в организме

В печени этиловый спирт (CH₃CH₂OH) окисляется до уксусного альдегида (CH₃CHO), который затем переходит в уксусную кислоту (CH₃COOH), которая далее в ходе процесса, известного как «цикл лимонной кислоты», или Цикл Кребса, превращается в углекислый газ и воду.

Советы бороться с похмельем, «ускоряя цикл Кребса», например принимая янтарную кислоту, с точки зрения биохимии не имеют смысла.

Во-первых, эта последовательность реакций, ключевая для энергетического обмена всех существ, дышащих кислородом, протекает в нашем организме с постоянной скоростью, и ни ускорить, ни замедлить ее протекание мы не можем, а во-вторых, в цикл Кребса вступает не этанол, а практически неопасный для нашего организма и не связанный ни с опьянением, ни с похмельем продукт его переработки.

При переработке этанола на 100 граммов спирта выделяется 450 килокалорий энергии, что, конечно, меньше калорийности жиров (около 900 килокалорий на 100 граммов), но сравнимо с калорийностью углеводов (энергетическая емкость 100 граммов глюкозы составляет 400 килокалорий), так что чувство насыщения, иногда возникающее после бокала вина или кружки пива, не психологическая иллюзия, а физиологически обусловленное ощущение.

Первый этап: этанол — в уксусный альдегид

На первом этапе этанол окисляется в клетках печени до уксусного альдегида. Организм человека способен вырабатывать различные типы ферментов-алкогольдегидрогеназ, которые, тем не менее, характеризуются определенным структурным сходством. Алкогольдегидрогеназы всегда состоят из двух белковых цепей — субъединиц, каждая из которых содержит 374 аминокислотных остатка. Всего организм человека может синтезировать три типа субъединиц α-, β- и γ-, которые могут комбинироваться в шесть димерных форм алкогольдегидрогеназ (αα, ββ, γγ, αβ, αγ, βγ). Степень, в которой все шесть типов ферментов ускоряют разрушение этилового спирта в организме, практически одинакова.

Хроническое злоупотребление алкоголем приводит к тому, что клетки печени запускают второй, резервный, обычно не использующийся при низкой концентрации этанола в крови, способ его окисления.

В этом случае клетки печени синтезируют фермент монооксигеназу, который катализирует окисление этанола по маршруту, независимому от пути окисления с участием алкогольдегидрогеназ. Энергия, выделяющаяся при окислении спирта с участием фермента монооксигеназы, просто рассеивается в форме теплоты, не накапливаясь в форме химических запасов энергии, как это происходит при окислении спирта, катализируемом алкогольдегидрогеназами. Это было доказано следующим образом — добровольцам удвоили суточное потребление калорий, одной группе за счет спиртного, другой — за счет шоколада.

Через две недели эксперимента поедатели шоколада прибавили в среднем по три килограмма, а вес тех, кто получал дополнительные калории со спиртным, не изменился.

Правда постоянная выработка ферментов монооксигеназ быстро изнашивает клетки печени, так что в долговременной перспективе «заедать» проблемы шоколадом менее опасно для здоровья, чем регулярно топить их в вине или чем-то более крепком.

Второй этап: уксусный альдегид — в уксусную кислоту

Появившийся в крови в результате окисления этанола уксусный альдегид токсичнее этанола, и для спасения организма запускается второй каскад реакций окисления — уксусный альдегид окисляется в практически безопасную уксусную кислоту.

Уксусный альдегид окисляется быстрее спирта — его концентрация в крови обычно остается ниже 2 мкмоль/л, в то время как концентрация этанола может превышать даже 5 мкмоль/л. Катализаторами этого окисления являются два фермента альдегиддегидрогеназы — АЛДГ1 и АЛДГ2. Они способствуют окислению этанола в разных участках клетки: белок-катализатор АЛДГ1 способствует окислению уксусного альдегида непосредственно в растворимой части клетки, в то время как АЛДГ2 перерабатывает большую часть уксусного альдегида в уксусную кислоту в митохондриях. В отличие от имеющих практическое одинаковое строение и близкую каталитическую активность алкогольдегидрогеназ, альдегиддегидрогеназы АЛДГ1 и АЛДГ2 различны по строению, а активность цитозольной АЛДГ1 значительно меньше активности митохондриальной АЛДГ2.

Более высокая чувствительность к этанолу, наблюдающаяся для представителей монголоидной расы, связана именно со строением альдегиддегидрогеназ.

В отличие от европеоидов и африканцев у половины обитателей Азии вырабатывается измененный вариант фермента АЛДГ2*, не проявляющий каталитической активности в окислении уксусного альдегида. В результате люди, обладающие «дефективным» ферментом АЛДГ2*, способны лишь к очень медленной переработке уксусного альдегида за счет реакции, катализируемой менее активным АЛДГ1. В результате этого уже через десяток минут после потребления спиртного концентрация уксусного альдегида в крови резко возрастает, и человек уже за столом начинает чувствовать все «радости» похмелья. Так, если у европейца с нормальным ферментом АЛДГ2 при концентрации этанола в крови в 0,5 ‰ содержание уксусного альдегида в крови составляет менее 2 мкмоль/л, у японца, организм которого вырабатывает АЛДГ2*, в крови может содержаться до 35 мколь/л альдегида. Уксусный альдегид обладает исключительно мощным сосудорасширяющим эффектом, заставляя кровь приливать к лицу, одновременно с этим человек чувствует симптомы похмелья (головную боль, озноб, общую слабость).

Ощутить симптомы похмелья через полчаса после первой рюмки может и человек, организм которого вырабатывает активный фермент АЛДГ2. Это происходит при условии, что работа этого фермента чем-то блокируется — биологически активными веществами из некоторых продуктов питания (чаще всего тропических грибов, эндемичных для Юго-Восточной Азии) или лекарственными препаратами.

Так, например, один из лекарственных препаратов, использующихся для лечения алкоголизма, дисульфирам, полностью блокирует фермент АЛДГ2. В результате накопления ацетальдегида в организме человека, употребившего спиртное на фоне приема дисульфирама, возникает острая интоксикация, которая сопровождается неприятными, болезненными ощущениями — дисульфирам-этаноловая реакция. В результате происходит выработка условно-рефлекторной реакции отвращения к вкусу и запаху этилового спирта.

От инфаркта к циррозу

Этиловый спирт и продукты его биохимической деградации приводят к физиологическим изменениям, которые продолжаются и после периода алкогольной интоксикации. Как уже упоминалось, с химической точки зрения этиловый спирт представляет собой высококалорийный продукт, благодаря чему постоянное потребление спиртного замедляет синтез глюкозы, способствует накоплению молочной кислоты, ускоряет выработку клеткой жирных кислот. Замедление синтеза глюкозы, в свою очередь, понижает уровень сахара в крови, вызывает общую слабость, а для страдающих от диабета может вызвать опасный для жизни гипогликемический шок.

Накопление молочной кислоты может привести к тому, что кровь становится кислее нормальных физиологических значений (ацидолиз крови), а ускорение синтеза жирных кислот с замедленной переработкой клеткой жиров и белков приводит к отложению жиров и белков в печени.

Такое отложение обратимо при нерегулярных случаях злоупотребления алкоголем, но при хроническом алкоголизме перерождение клеток печени становится необратимым, приводя к циррозу печени или карциноме.

Тем не менее в ряде случаев потребление алкоголя может нести и пользу для организма: в присутствии этанола концентрация липопротеинов высокой плотности (хорошего холестерина) возрастает, и способность крови к свертыванию понижается — оба эти фактора способствуют понижению вероятности сердечно-сосудистых заболеваний. Возможно, этими обстоятельствами можно объяснить, что для Средиземноморского региона, где наблюдается повышенное потребление красного вина, инфаркты и инсульты встречаются гораздо реже, чем заболевания печени. Конечно, хотелось бы найти ту самую золотую середину, но увы.

Что болит с утра?

Одна из проблем, связанных с похмельем, состоит в том, что для самого по себе похмельного синдрома не существует количественной шкалы для физиологической оценки состояния. Следовательно, для определения степени серьезности состояния нет объективной основы — для различных людей и/или различных состояний симптомы могут проявляться по-разному. Тем не менее можно выделить некоторые общие симптомы.

Обезвоживание

Этиловый спирт обладает диуретическим эффектом, вызывая повышенное производство и выделение мочи.

Так, например, чтобы вывести этиловый спирт, поступающий со ста миллилитрами крепкого спиртного (водка, виски и т. д.), и его метаболиты, организм в течение пары часов потеряет от 0,6 до 1,0 литра жидкости.

Рвота, потоотделение и диарея также приводят к потере жидкости и электролитов, вызывая такие типичные симптомы похмелья, как сухость во рту, жажда и головокружение. И клинические исследования, и, возможно, чей-то личный опыт говорят, что проявление симптомов похмелья, связанных с обезвоживанием, облегчаются в результате обильного питья воды.

Гипогликемия и ацидолиз

Понижение содержания глюкозы и накопление молочной кислоты в крови являются причиной таких симптомов похмелья, как общая слабость и перепады настроения. Теоретически снять эти симптомы можно, принимая фруктозу, однако для того, чтобы это подействовало, нужны десятки граммов фруктового сахара. Именно поэтому предпринимавшаяся несколько десятилетий назад попытка продавать в британских барах таблетки фруктозы как «средство от похмелья» оказалась неэффективной — граммовые таблеточки ничем не могли помочь завсегдатаям питейных заведений.

Раздражение желудочно-кишечного тракта

Напитки с низким содержанием этилового спирта (например, аперитивы) стимулируют выработку содержащего кислоту желудочного сока.

Более крепкие напитки (крепостью более 20 градусов) раздражают слизистую оболочку желудка, являясь одной из причин гастрита.

Этиловый спирт также активирует работу поджелудочной железы и активирует работу кишечника. Все это вызывает такие симптомы похмелья, как тошноту, рвоту, боли в желудке, а иногда и диарею.

Расстройство сна и нарушение биологических часов

Хотя этиловый спирт и обладает седативным эффектом, а после обильных возлияний тянет поспать, сон, вызванный опьянением, обычно продолжается недолго и не может восстановить силы организма. Этиловый спирт также влияет на суточный ритм температуры тела: во время сна температура должна понижаться, но в состоянии похмелья (в том числе и похмельного сна) она увеличивается. Этанол и его метаболиты влияют на выработку гормонов гипофизом, что вносит еще больший дисбаланс в ритм организма, который определяется сменой дна и ночи.

В результате этого похмельное состояние часто воздействует на нас как джетлаг — быстрый авиаперелет на расстояние нескольких часовых поясов, в результате которого время, которое мы видим на часах и фиксируем по положению Солнца и Луны, не совпадает с показаниями биологических часов.

Головная боль

Этиловый спирт способствует расширению сосудов, что может быть причиной головной боли. Также этанол и его метаболиты влияют на образование и эффективность действия нейротрансмиттеров — гистамина, серотонина и простагландинов, что тоже может внести свой вклад в головную боль, однако на настоящий момент точные причинно-следственные связи между потреблением алкоголя и головной болью еще не выяснены.

Приручение похмелья

Не меньше, чем нарушений обмена веществ, вызванных похмельем, пожалуй, только список народных средств для его лечения. Чего только не пробовали для облегчения состояния? Компрессы для ног, все сорта черного, зеленого и цветочного чая (в особенности ромашкового), рассол, соленые и маринованные продукты (вот чего на самом деле следует избегать человеку, чья потревоженная этиловым спиртом и его метаболитами слизистая желудка будет крайне отрицательно относиться к острой и кислой пище), теплое молоко с медом, порция спиртного с небольшим градусом, витамины, занятия спортом, куриный бульон и т. д. Практически все эти средства испытывались клинически, и оказалось, что все они бесполезны. Почему же мы считаем, что они помогают? Да потому что любое, даже самое суровое похмелье рано или поздно проходит и без лечения.

Тем не менее некоторые симптомы похмелья могут облегчаться медикаментозно — например, кислотные буферы для снятия тошноты или симптомов гастрита.

От головной боли часто принимают аспирин и ибупрофен, но эти лекарства стимулируют образование желудочного сока, поэтому применять их от головной боли при наличии тошноты и рези в желудке явно не стоит — голова, может, и пройдет, а вот проблемы со стороны желудочно-кишечного тракта только усилятся. Еще одним популярным компонентом болеутоляющих средств является парацетамол, однако ферменты монооксигеназы, вырабатывающиеся при злоупотреблении человеком алкоголя, могут способствовать превращению парацетамола в канцерогенное вещество. Несмотря на то что окисление этанола кислородом, катализируемое монооксигеназами, играет в метаболизме алкоголя лишь второстепенное значение, применять парацетамол для борьбы с похмельем не рекомендуется.

Клинические испытания также показали, что в борьбе с похмельем бесполезны антагонисты серотонина, бета-блокаторы и кофеин. Опять же: если похмелье отрицательно влияет на пищеварительную систему, о чашечке кофе до прекращения симптомов недуга следует забыть, а вот если похмелье уже сопровождается расстройством желудка и диареей, таблетка активированного угля может оказаться нелишней.

Таким образом приходится признать, что от похмелья есть только одно действительно веками проверенное средство. Да, интенсивное потребление воды спасет от дегидратации организма, фруктовый сок — от дефицита глюкозы в крови, болеутоляющие позволят унять отбойные молотки, бьющие изнутри черепной коробки, бульон поможет компенсировать потери ионов, а прогулка на свежем воздухе нормализует кровообращение. Тем не менее надежнее всего не бороться с похмельем, а не допустить его появления, а это означает одно — знать чувство меры.

Химия опьянения или что мы не знаем об алкоголе

Чтобы победить врага, нужно его знать. Это относится и к такому врагу нашего общества, как пьянство.

Чтобы победить врага, нужно его знать. Это относится и к такому врагу нашего общества, как пьянство. Мало убеждать, что пить вредно, – нужно еще и разъяснить, почему. Современные исследования физиологов, биохимиков и врачей раскрывают многие важные стороны механизма действия алкоголя на организм, позволяют понять причины возникновения патологической приверженности к спиртному.

Алкоголь проникает в кровь
Этиловый спирт благодаря малым размерам молекул и некоторым физическим свойствам прекрасно смешивается с водой и хорошо растворяется в жирах. Именно поэтому алкоголь так легко проходит сквозь биологические мембраны: он начинает всасываться сквозь слизистую оболочку уже во рту, а потом в желудке и кишечнике, и очень быстро попадает в кровь, с которой разносится по всему организму. Но как только алкоголь поступает в организм, начинается его разложение – под действием ферментов он превращается в воду и углекислоту. Основная масса попавшего в организм алкоголя (100 мг в час на килограмм веса тела) перерабатывается в печени, только 2—5% его выделяется в чистом виде через почки, потовые железы и легкие (с выдыхаемым воздухом). От соотношения этих двух процессов – поступления алкоголя в организм и его разрушения – зависит содержание алкоголя в крови, а значит, и его опьяняющее действие на мозг. Мышечная ткань задерживает алкоголь, и он или в ней окисляется (неизвестными пока для нас путями), или сразу направляется в печень для переработки. Иначе ведут себя жировые клетки: в них алкоголь накапливается, растворяясь в жирах, и избегает быстрого разрушения. Поэтому, чем больше масса мышц и чем меньше жировых тканей в организме, тем ниже концентрация алкоголя в крови и тем слабее его действие на мозг.

Особенно быстро алкоголь всасывается, если его принимать на голодный желудок – без закуски. Наоборот, обильная пища, в первую очередь, мясо, значительно замедляет процесс всасывания и снижает содержание алкоголя в крови почти вдвое. По-видимому, дело здесь в том, что продукты пищеварения, которые тоже проникают в кровь через ту же слизистую оболочку, мешают алкоголю всасываться, конкурируя с ним за право пройти сквозь мембраны. Сильно зависит степень опьянения и от эмоционального состояния человека. С одной стороны, отрицательные эмоции (горе, подавленность) как будто ускоряют всасывание алкоголя и усиливают опьянение. Но с другой стороны, всасывание может замедляться под влиянием очень сильных эмоций – гнева, большой радости и т.д. О химической стороне таких психических состояний мы знаем пока еще очень мало. Можно лишь предполагать, что подавленное настроение почему-то облегчает прохождение алкоголя сквозь биологические мембраны и, возможно, затрудняет его переработку. Сильные же эмоции вызывают резкое сужение кровеносных сосудов в области желудка и кишечника, через них проходит меньше крови, и поступление в нее алкоголя, естественно, замедляется.

Скорость всасывания алкоголя зависит и от его концентрации в напитках. Одно и то же количество алкоголя в виде пива (5—6%) или виноградного вина (9—20%) действует на организм значительно слабее, чем в виде сорокаградусной водки: при большом разведении алкоголь поступает в кровь медленнее и большая его часть успевает разрушиться, не дойдя до мозга. Зато если одновременно с алкоголем в желудок попадает углекислый газ (виски с содовой или, скажем, водка с пивом), то он раздражает слизистую оболочку желудка и кишечника, приток крови к ней усиливается, и скорость всасывания алкоголя возрастает.

Сиюминутная польза
Иногда алкоголь называют стимулятором: кажется, будто люди от него становятся живее, общительнее, энергичнее. Действительно, сравнительно небольшая доза алкоголя стимулирует активность организма: слегка усиливается сердцебиение, расширяются кровеносные сосуды кожи и конечностей, снижается кровяное давление. Исчезает состояние напряжения, подавленность. «Стопка водки» перед обедом усиливает аппетит, раздражая слизистую оболочку желудка и увеличивая выделение желудочного сока.

Непосредственной угрозы для организма такая стопка водки, конечно, не создает. Но эта сиюминутная «польза» алкоголя может обернуться для организма страшным злом, если стопка входит в привычку. Понемногу человек выпивает все чаще, он начинает легче переносить большие дозы алкоголя, которые раньше вызывали у него отравление. Все это в конце концов приводит к тяжелому недугу – алкоголизму.

Ступени опьянения
Алкоголь – специфический нервный яд. Хорошо растворяясь в жирах, которыми особенно богата ткань головного мозга, он накапливается в мозге в больших количествах, чем в других органах. Действие алкоголя на мозг прямо зависит от его концентрации в крови: по мере ее повышения сначала парализуются высшие центры мозга, затем угнетаются промежуточные и, наконец, низшие, в ведении которых находятся основные жизненные функции организма.

При легком опьянении — концентрация алкоголя в крови менее 0,05% (в среднем это соответствует 100 мл выпитой водки) — человек расслабляется, успокаивается. При несколько большей концентрации (0,05%) подавляется активность центров мозга, управляющих поведением, особенно центров внимания и самоконтроля. Начинает сказываться стимулирующее действие алкоголя: у человека искусственно поднимается настроение, появляется болтливость, чрезмерное оживление, понемногу утрачивается разумный контроль опьяневшего над своими поступками и нарушается правильная ориентация в действительности. По мере усиления опьянения – с повышением концентрации алкоголя в крови до 0,1% (200 мл водки) – возникает опьянение средней тяжести. Центры коры головного мозга приходят в хаотическое возбуждение, из-под их регулирующего влияния высвобождаются нижележащие подкорковые отделы, изменяется эмоциональное восприятие (иногда в таких случаях говорят о «развязывании низменных инстинктов»). Поведение человека в этом состоянии во многом зависит от его темперамента и особенностей характера: некоторые ощущают беспокойство, другие впадают в беспричинную веселость и шаловливость, сменяющиеся чрезмерной чувствительностью с обидами и слезами, у третьих появляется подозрительность, раздражительность и агрессивность. При еще большем содержании алкоголя в крови (0,15% – 300 мл водки) подавляется деятельность двигательных центров мозга – человек начинает терять контроль над своими мышцами. А при концентрации алкоголя 0,25—0,3% (400 – 600 мл водки) наступает тяжелое опьянение – человек полностью теряет ориентацию, чувствует неудержимое желание спать, впадает в бессознательное состояние.

И в самую последнюю очередь подавляются жизненно важные центры, расположенные в продолговатом мозге: при концентрации алкоголя в крови 0,5% (в среднем 1000 мл водки) блокируется находящийся здесь центр дыхания, и состояние оцепенения переходит в смерть.

Алкоголь и медиаторы
Действие спиртных напитков на психику описано в сотнях литературных произведений и клинических исследований. Однако мы еще очень мало знаем о специфических точках действия алкоголя, о вызываемых им изменениях в деятельности нервных клеток, к которым, в конечном счете, сводятся эти хорошо известные нам психические явления.

Дело в том, что и в наших знаниях о химизме нормальной психической деятельности и эмоций все еще есть существенные пробелы. Лишь в последние годы мы начинаем говорить о сложных процессах человеческой психики на языке физиологии, анатомии, биохимии и даже математики. «Атомом» всей нашей нервной системы является нервная клетка – нейрон, обладающий способностью проводить нервный импульс – волну возбуждения, в основе которого лежат сложные электрохимические процессы. Нервный импульс может передаваться с одного нейрона на другой, находящийся с ним в контакте. Правда, контакт этот не непосредственный: «на стыке» нейронов – в синапсе – они разделены щелью шириной около 200 ангстрем. Электрическая волна возбуждения не может пересечь эту щель, поэтому в передаче нервных импульсов в синапсах участвуют еще и специальные вещества-посредники – медиаторы.

В тот момент, когда нервный импульс поступает на окончание нейрона но одну сторону синапса, здесь из особых пузырьков внутри нейрона выделяются молекулы вещества–медиатора; они «форсируют» синаптическую щель, проникают в нейрон, лежащий по другую сторону синапса, и вызывают в нем электрохимические процессы, приводящие к появлению нервного импульса. Теперь «возрожденный» импульс может продолжать свое движение по следующему нейрону.

Это только общая картина передачи нервного импульса с одного нейрона на другой, многих подробностей ее мы еще не знаем. Нейрофизиологические исследования постоянно приносят новые сведения о работе нервных клеток. Например, сравнительно недавно выяснилось, что кроме синапсов, через которые передается возбуждение, существуют тормозные синапсы: при поступлении на них нервного импульса с другого нейрона возбудимость нейрона снижается. Эти синапсы обслуживаются специальными медиаторами торможения, среди которых большое значение имеет гаммааминомасляная кислота (ГАМК); действие ее противоположно действию таких медиаторов возбуждения, как адреналин, норадреналин, ацетилхолин.

Как же действует на весь этот сложный механизм алкоголь?
Сейчас накапливается все больше фактов, свидетельствующих о том, что он непосредственно влияет на обмен медиаторов. Например, возникающее под действием сравнительно небольших доз алкоголя состояние возбуждения связано с высвобождением в тканях мозга медиатора возбуждения – адреналина. При более сильном опьянении снижается содержание медиаторов норадреналина и серотонина – этим, по-видимому, объясняется появляющееся «в подпитии» благодушное настроение. Дальнейшее увеличение концентрации алкоголя в крови способствует накоплению серотонина, вызывающего депрессию. При остром алкогольном отравлении в мозге подопытных животных было обнаружено резко повышенное содержание ГАМК – медиатора торможения. Возможно, это связано с развитием так называемого охранительного торможения: выключение нервных клеток коры головного мозга и впадение их в состояние глубокого сна может до известной степени предохранять их от вредного действия алкоголя.

Впрочем, мы еще не знаем, почему и как алкоголь вызывает именно такие изменения в обмене медиаторов. По-видимому, молекулы алкоголя могут взаимодействовать с так называемыми макроэргическими соединениями, которые служат источником энергии для всех внутриклеточных процессов, в том числе и участвующих в передаче нервных импульсов. Алкоголь может также связываться с ферментом аденозинтрифосфатазой, благодаря которому происходит разложение макроэргических соединений с выделением энергии. Но это лишь самые общие предположения, – полная картина процесса нам неясна.

Да и о самом обмене веществ в нормальной нервной клетке мы имеем довольно скудные данные. Достаточно сказать, что важная роль некоторых химических факторов в деятельности клеток мозга была впервые обнаружена именно при наблюдении за изменениями, возникающими под действием алкоголя. И уже почти совершенно не изучены промежуточные стадии сложного процесса, на одном конце которого изменения микроколичеств медиаторов, а на другом – нарушения психики человека, изменения его настроения и поведения в целом.

Отчего бывает похмелье?
Действие алкоголя проявляется не только на молекулярном уровне, на уровне биохимических и электрохимических процессов, происходящих в нервной клетке и синапсе. Нейрофизиологические исследования свидетельствуют о том, что под влиянием алкоголя происходят и другие нарушения жизнедеятельности организма, и в первую очередь мозга.

Головной мозг в большей степени, чем все другие ткани, нуждается в бесперебойном н обильном снабжении кислородом. Алкогольное же отравление снижает интенсивность кровообращения и дыхания в мозге. Скорее всего, под действием алкоголя разрушаются капилляры мозга: эксперименты показали, что у пьяного человека в мозге происходит большое число мелких кровоизлияний и еще большее число сосудов закупоривается. Это лишает нервные клетки и питания, и кислорода. В обычных условиях кислородное голодание нервных клеток проявляется в общей вялости, снижении способности сосредоточиваться, головной боли. Именно таким состоянием нервных клеток, а также, вероятно, отравлением мозга продуктами распада тех из них, которые погибли, не выдержав недостатка кислорода, объясняется, по-видимому, известное утреннее похмелье с головной болью, упадком сил и т.д. (мы пока не говорим здесь о «синдроме похмелья» – непреодолимой тяге к спиртному, характерной для хронических алкоголиков; там участвуют другие механизмы).

Нет никаких сомнений в том, что столь тяжелые испытания, выпадающие на долю нервных клеток мозга, приводят к их преждевременному износу, сопровождающемуся нарушениями высшей нервной деятельности. Правда, мозг человека содержит миллиарды нервных клеток, и если время от времени разрушается даже по несколько тысяч из них, это не приводит к заметным изменениям. Но ведь нервные клетки в отличие от всех других не способны к регенерации. А если человек систематически пьет годами, то в конце концов накопление этих небольших изменений приводит к самым тяжелым последствиям.

Факты на закуску

Наркоз, переходящий в паралич
Алкоголь – наркотик. Как и у других наркотиков в его действии на нервную систему можно различить три последовательных этапа: возбуждение, наркоз, паралич. Но в отличие от большинства наркотиков, применяемых в медицине, у алкоголя интервал между этапом наркоза и этапом паралича при приеме больших доз очень короток. Именно поэтому этиловый спирт не нашел широкого применения для хирургического наркоза: у него, как говорят врачи, слишком малая терапевтическая широта. Другими словами, та концентрация спирта, которая вызывает паралич, лишь не намного больше, чем необходимая дли наркоза, а это значит, что даже небольшая передозировка опасна.

А почему вас двое?
Существует немало шуток и анекдотов по поводу алкогольной диплопии – «двоения в глазах». Это явление можно наблюдать и в трезвом виде. Если, глядя на предмет, смещать давлением пальца один глаз, то видимое изображение предмета сразу же удвоится. Это происходит потому, что зрительные оси сдвигаются и изображение попадает на несимметричные места сетчатки обоих глаз. Зрительные оси могут смещаться и вследствие временного нарушения функции глазодвигательных мышц, которое наступает в результате приема алкоголя, особенно крепких напитков со значительным содержанием сивушных масел (самогон, чача и т. д.). Токсическое действие алкоголя создает в глазодвигательном центре мозга очаг торможения, мышцы глаз сокращаются слабее, и у человека начинает «двоиться в глазах».

Сначала первая, а затем «скорая»
Острое отравление алкоголем опасно для жизни. Если человек находится еще в сознании, главная задача первой помощи — подействовать на его дыхательный центр. Для этого кусочек ваты смачивают нашатырным спиртом и время от времени дают вдыхать его пары. Для облегчения состояния отравившегося надо заставить его выпить не меньше пяти стаканов кипяченой воды комнатной температуры, добавив в каждый по две столовых ложки питьевой соды для лучшего удаления слизи. Затем вызывают рвоту, надавив черепком ложки на корень языка, дают выпить горячего чая или кофе. Если отравившийся алкоголем потерял сознание, надо обязательно вызвать «скорую помощь». До прихода врача необходимо положить потерявшего сознание на бок с опущенной головой (это предотвращает попадание слизи и рвотных масс в дыхательное горло). Язык надо вывести наружу, чтобы предупредить его западание в глотку.