Лекция №16. Понятие токсикология, цели и задачи. Классификация вредных химических веществ. Кумулятивные свойства химических соединений. Методы детоксикации.
Токсикология — область знаний, изучающая законы взаимодействия живого организма и яда. Токсичность вещества тем больше, чем меньшее его количество (доза) вызывает расстройства жизнедеятельности организма.
Вещество, вызывающее отравление или смерть при попадании в организм в малом количестве называется ядом. В роли последнего может оказаться практически любое химическое соединение, попавшее в организм в количестве, способном вызвать нарушения жизненно важных функций и создать опасность для жизни.
Токсикология в современном понимании — это наука о вредном воздействии на человека, животных и растения химических соединений, поступающих из окружающей среды — среды обитания (производственной, коммунальной, бытовой, природной и пр.).
Вредное воздействие химических соединений проявляется в виде заболевания или нарушения состояния здоровья, обнаруживаемых современными методами как в процессе контакта с веществами, так и в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений
Патологическое состояние, развивающееся вследствие взаимодействия вредного химического вещества с организмом, называется интоксикацией, или отравлением. В соответствии с принятой терминологией отравлением обычно называют только те интоксикации, которые вызваны «экзогенными» ядами, поступившими в организм извне. В результате воздействий вредных веществ на организм могут возникнуть острые и хронические отравления.
Острые отравления характеризуются кратковременностью действия относительно больших количеств вредных веществ и ярким типичным проявлением непосредственно в момент воздействия или через сравнительно небольшой (обычно в несколько часов) скрытый (латентный) период. Острое профессиональное заболевание — это отравление, являющееся, как правило, результатом однократного (в течение не более одного рабочего дня, одной рабочей смены) воздействия на работника вредного производственного фактора (факторов), повлекшее за собою временную или стойкую утрату профессиональной трудоспособности.
Хронические отравления развиваются постепенно, при длительном воздействии вредных веществ в относительно небольших количествах. Эти отравления возникают вследствие накопления вредного вещества в организме (материальная кумуляция) или вызываемых ими изменений (функциональная кумуляция). Хроническое профессиональное заболевание — это заболевание, являющееся результатом длительного воздействия на работника вредного производственного фактора (факторов), повлекшее за собою временную или стойкую утрату трудоспособности.
Основная цель токсикологии состоит в предупреждении, распознавании и лечении больных с заболеваниями химической этиологии, предупреждении и устранении отдаленных последствий вредного воздействия химических веществ у индивидуумов и их потомства.
В связи с этим выделяют следующие направления токсикологии: - экспериментально-теоретическое — изучение основных закономерностей взаимодействия вредного вещества с биологическими объектами;
- профилактическое (гигиеническое) — предупреждение потенциальной опасности вредного воздействия веществ на человека. Сюда входят коммунальная (атмосферная, водная, почвенная), пищевая, промышленная, бытовая, косметическая;
- клиническое — исследование отравлений, возникающих вследствие влияния на человека химических веществ окружающей среды, и их лечение;
- экологическое — изучение действия веществ на экосистемы, биоценозы.
Основоположниками отечественной промышленной токсикологии как науки являются известные ученые Н.В.Лазарев и Н. С. Правдин. Ими впервые были сформулированы задачи токсикологии:
1) гигиеническая экспертиза токсических веществ; 2) гигиеническое нормирование содержания вредных веществ в объектах среды обитания; 3) гигиеническая стандартизация сырья и продуктов производства.
Если первое направление предполагает установление гигиенических нормативов химических веществ по сокращенной схеме с последующим расчетом ориентировочных временных нормативов, то второе направление охватывает полный комплекс токсикологических исследований и разработку на этой основе фундаментальных гигиенических нормативов — ПДК. Третья задача направлена на ограничение в сырье, промежуточных и готовых продуктах токсических примесей до уровней, не оказывающих неблагоприятного воздействия на организм. Эти исследования в настоящее время стали обязательными, поскольку любая производимая продукция должна иметь гигиенический сертификат качества. Ответственность за осуществление стандартизации возлагается на предприятие-изготовитель.
Взаимодействие яда с организмом изучается в двух аспектах: как влияет вещество на организм (токсикодинамика) и что происходит с веществом в организме (токсикокинетика). Токсикокинетика изучает закономерности процессов поступления, распределения, метаболизма и выделения путем определения концентраций самих веществ или их метаболитов в биологических средах организма (крови, плазме, моче, выдыхаемом воздухе, тканях) в различные периоды интоксикации. Токсикодинамика изучает характер действия веществ на организм, вызываемый ими эффект.
Количество химических соединений, используемых в настоящее время настолько велико, а характер биологического действия настолько разнообразен, что применяют несколько видов классификаций. В основу существующих классификаций вредных химических веществ положены различные принципы, учитывающие агрегатное состояние веществ, характер воздействия на организм, степень токсичности, опасности и другие признаки.
По агрегатному состоянию в воздушной среде вредные вещества могут быть классифицированы как газы, пары и аэрозоли (жидкие или твердые).
По химическому строению вредные химические вещества делят на органические, неорганические и элементоорганические. Исходя из принятой химической номенклатуры, определяют класс и группу этих веществ.
По пути проникновения в организм выделяют вещества, действующие через дыхательные пути, пищеварительную систему и кожу.
По цели применения различают следующие вещества.
Ксенобиотики пищи, к ним относятся неалиментарные (не имеющие пищевой ценности) компоненты пищи и антиалиментарные вещества, включающие, в частности, различные эссенции (сложные эфиры), нитриты и нитраты, кофеин, алкоголи, дубильные вещества (танниды), катехины и ряд других веществ.
Промышленные вещества — наиболее разнообразная группа. Среди выбросов в атмосферу, почву, воду имеется группа неорганических веществ, содержащих практически все элементы периодической системы, а также все классы органических соединений, начиная с простейших алифатических углеводородов и кончая синтетическими высокомолекулярными соединениями, а также веществами, сравнимыми по степени токсичности с боевыми отравляющими веществами.
Агрохимикаты (пестициды и химические средства защиты растений), которые включают в себя гербициды, инсектицидов, Фун-гициды, репелленты, протравители семян. Без использования этих веществ сегодня представляется немыслимым получение высоких урожаев сельскохозяйственных культур.
Лекарственные средства, имеющие свою фармакологическую классификацию.
Косметические средства, которые также включают некоторые биологически активные соединения, чужеродные для организма и способные в определенных концентрациях вызывать токсический эффект, например аллергические реакции.
Отравляющие вещества (ОВ), которые применяются в качестве токсического оружия для массового уничтожения людей.
По виду токсического действия химические вещества разделяют по характеру их токсического действия на организм.
По степени токсичности — гигиеническая классификация, в основу которой положена количественная оценка токсической опасности химических веществ, согласно экспериментальным данным по определению их ПДК, параметров токсикометрии.
По специфике биологического последствия отравления организма выделяют следующие группы веществ:
- раздражающего действия, которые обладают указанным воздействием, попадая на покровы, слизистые оболочки и прежде всего на орган зрения, верхние дыхательные пути;
- сенсибилизирующего (аллергического) действия, которые вызывают возникновение аллергических заболеваний — бронхиальной астмы, астматических бронхита, конъюнктивита, дерматита;
- мутагенного действия, которые повреждают генетическую наследственную функцию организма;
- тератогенного действия, которое приводит к отклонениям в развитии эмбриона, находящегося в чреве матери;
- канцерогенного действия, которые приводят в конечном счете к возникновению раковых заболеваний;
репродуктивного действия, которые снижают детородную функцию у мужчин и женщин.
Метеорологические условия среды оказывают влияние на терморегуляцию организма, что в свою очередь влечет за собой изменение восприимчивости организма к вредным веществам. Так, увеличение температуры воздуха ведет к усиленному потоотделению, ускорению многих биохимических процессов и изменению веществ.
Влажность воздуха также может увеличивать опасность отравления, в особенности раздражающими газами. Это объясняется усилением процессов гидролиза. Растворение газов и образование тумана кислот и щелочей ведет к усилению раздражающего действия на слизистую оболочку. Кроме того, эти вещества задерживаются в органах дыхания.
Кумуляция — это суммирование действия повторных доз вредных веществ, когда последующая доза поступает в организм раньше, чем заканчивается действие предыдущей. При кумуляции поступление вещества в организм превышает выведение его из организма. Так происходит накопление радиоактивного стронция в костях, йода в щитовидной железе, тяжелых металлов в почках.
В зависимости от того, накапливается ли при этом в организме само вещество, различают три вида кумуляции: материальную (химическую), функциональную и смешанную.
Под материальной кумуляцией подразумевается, однако, не само по себе накопление вещества, а участие его в возрастающем количестве в развитии токсического процесса. Примером материальной кумуляции может служить фиксация некоторых тяжелых металлов и мышьяка SН-группами белков, оксида углерода и цианидов металлом гемоглобина и некоторых ферментов (цианиды, кроме того, могут взаимодействовать с карбонильными группами ферментов и субстратов).
В случае функциональной кумуляции конечный токсический эффект зависит не от постепенного скопления небольших количеств вредных веществ, а от его повторного действия на определенные клетки организма. Действие небольших количеств вещества на клетки суммируется, что в результате приводит к токсическому эффекту. К веществам, обладающим свойством функциональной кумуляции, относятся прямые метгемоглобинобразователи (натрия нитрат) и химические мутагены.
При смешанной кумуляции фиксируются не молекулы веществ, а их осколки (например, в реакциях ацилирования белковых молекул). Смешанный характер такого типа кумуляции состоит в том, что налицо присоединение материальной частицы, однако исходное вещество разрушается и, следовательно, накапливаться не может. Смешанным типом кумуляции обладают, например, фосфорорганические соединения.
Тип кумуляции характеризует кумулятивные свойства веществ лишь с качественной стороны.
Изучение кумулятивного действия особенно необходимо при решении задач охраны окружающей среды, так как следовые количества вещества могут действовать в течение длительного времени, иногда в течение одного или нескольких поколений, накапливаясь или концентрируясь в трофических цепях.
Адаптация — истинное приспособление организма к изменяющимся условиям окружающей среды (особенно химической), которое происходит без каких-либо необратимых нарушений в данной биологической системе и без превышения нормальных гомеостатических особенностей ее реагирования.
Истинное приспособление организма к действию загрязняющих окружающую среду химических веществ возможно лишь при низких уровнях воздействия. При воздействии химических агентов в высоких концентрациях преобладает классическая система регуляции, которая приводит к срыву адаптации — переходу состояния физиологической адаптации в компенсированный патологический процесс. В основе этого явления лежат биохимические и биофизические нарушения.
Компенсация — квалифицируется как временно скрытая патология, которая со временем может обнаружиться в виде явных патологических изменений, т. е. декомпенсации. Организм частично сохраняет способность приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды вплоть до самой смерти. Однако при нарушении жизнедеятельности, во время болезни компенсация проявляется не в полной мере, механизмы ее несовершенны, и она достигается в результате нарушения гомеостаза.
Детоксикация — это процесс обезвреживания ядов и ускорения их выделения из организма. Различные методы детоксикации способствуют освобождению желудка и кишечника от еще невсосавшегося в кровь яда, а также освобождению крови и тканей организма от находящихся в них токсического вещества и его метаболитов.
Освобождение организма от ядов производится усилением определенных естественных физиологических процессов (вызывание рвоты, промывание желудка, очищение кишок, форсированный диурез, гипервентиляция), искусственной детоксикации (гемодиализ, перитониальный диализ, гемосорбция, обменное переливание крови и др.) или методом антидотной терапии. Указанные выше методы освобождения организма от ядов производятся врачами.
Вызывание рвоты. После поступления ядов в желудок может наступить рефлекторная рвота, как самопроизвольный акт. При этом часть яда удаляется из желудка с рвотными массами. Однако не всегда после поступления яда в желудок наступает рвота. Ее можно вызвать механическим раздражением глотки и корня языка, а также применением некоторых лекарственных средств.
Промывание желудка. Для детоксикации широко применяется промывание желудка с помощью зонда. При отравлении хлорорганическими и фосфорсодержащими ядохимикатами желудок промывают несколько раз через 3— 4ч.
Форсированное мочеиспускание (диурез). Это один из способов ускоренного удаления токсических веществ из организма, выделяющихся с мочой. Оно позволяет удалять уже всосавшийся яд из кровеносного русла (был предложен в 1948 г. для лечения острых отравлений снотворными средствами). С этой целью назначают мочегонные средства.
Форсированное дыхание (гипервентиляция) в отдельных случаях является эффективным методом ускоренного выведения некоторых ядов из организма. Этот метод применяется только при отравлении летучими ядами, которые в определенной степени выделяются из организма легкими с выдыхаемым воздухом.
Гемодиализ — один из эффективных методов ускорения выведения токсических веществ из организма. Он основан на явлении диализа, используемого для освобождения крови от токсических веществ. Гемодиализ проводится с помощью аппарата, известного под названием «искусственная почка».
Гемосорбция (гемоперфузия) является одним из способов искусственной детоксикации организма. Этот метод основан на поглощении сорбентами ядовитых веществ, находящихся в крови. При гемосорбции в качестве сорбентов в основном применяются активированный уголь и ионообменники (иониты).
Лекция № 17. Действие комплекса вредных факторов. Комбинированное действие. Последствие влияние химических соединений окружающей среды на организм человека.
В среду, окружающую человека, ежегодно поступают все новые и новые химические агенты. Это приводит к беспрерывному изменению химического состава среды проживания человека. Кроме того, на человека воздействуют и другие вредные факторы окружающей среды: физической (шум, вибрация, ионизирующее излучение и др.), биологической (препараты биотехнологии, микробиологических процессов) и психофизиологической природы.
В некоторых случаях влияния комплекса химических факторов производственной среды обусловлено многокомпонентным составом применяемых в производстве или получаемых продуктов (каменноугольные смолы и лаки, комбинированные пестициды), или технологических выбросов (сварочные аэрозоли). Современные технологические процессы характеризуются одновременным поступлением в воздух рабочей зоны производственных помещений не одиночных, а, как правило, нескольких или многих вредных химических веществ.
В связи с этим, различают комбинированное, комплексное и сочетанное действие двух или нескольких факторов одной природы (комбинация ядов, шума и вибрации и др.)
Комбинированное действие. Биологический эффект от комбинированного действия нескольких факторов одного происхождения может равняться сумме эффектов, которые наблюдаются при раздельном влиянии каждого из них, быть большим и меньшим этой суммы. Выделяют три вида комбинированного действия:
-
аддитивное (суммирование) – совместный эффект равняется сумме эффектов каждого из химических веществ при изолированном воздействии на организм;
-
более чем аддитивное (синергизм, или потенцирование) – совместный эффект превышает сумму эффектов каждого из веществ, входящих в комбинацию, при их изолированном воздействии на организм;
-
менее чем аддитивное (антагонизм) – совместный эффект меньше суммы эффектов каждого из веществ, входящих в комбинацию, при их изолированном воздействии на организм. Данная классификации дает возможность осуществлять не только качественную, но и количественную оценку комбинированного эффекта вредных факторов.
Одной из наиболее сложных проблем является выявление, прогнозирование и предупреждение отдельных эффектов влияния факторов окружающей среды на организм человека. Под отдельными понимают эффекты, возникающие не сразу после воздействия факторов окружающей среды (в отличии, например, от отравлений или ожогов), а через определенный, иногда длительный промежуток времени или даже после прекращения воздействия. Следует отличать эффекты, возникающие в результате длительного хронического воздействия факторов окружающей среды, например хронического отравления, отдельных эффектов.
Обычно под отдельным эффектом понимают онкогенное, мутагенное и тератогенное действие химических, физических и биологических факторов окружающей среды. Однако в действительности понятие отдаленных последствий воздействий факторов окружающей среды является еще более широким, поэтому к ним следует относить также возникновение и развитие ряда патологических состояний в организме, изменения в органах и системах и, наконец, ускорение процессов старения и сокращение продолжительности жизни, если они связаны с воздействием химических, физических и биологических факторов окружающей среды.
Онкогенное действие. Онкологические заболевания занимают одно из первых мест среди причин заболеваемости и смертности населения.
Для многих видов злокачественных новообразований профилактические мероприятия оказываются чрезвычайно эффективными.
К факторам окружающей среды, способствующим возникновению опухолей, следует отнести химические канцерогены, неправильное питание, различные виды радиации, генетические (наследственные) факторы, вирусы.
Мутагенное действие. Основными мутагенами в окружающей среде являются три группы веществ:
-
естественные неорганические соединения (оксиды азота, нитриты, нитраты, свинец, радиоактивные материалы) и органические соединения (алкалоиды, гормоны);
-
переработанные природные вещества (продукты нефти, сжигание угля);
-
химические продукты, не встречающиеся в природе (пестициды, пищевые добавки, лекарственные препараты).
В соответствии с механизмом действия выделяют следующие классы химических мутагенов: алкилирующие соединения, перекиси, альдегиды, гидроксиламины, нитриты, красители, и др.
Тератогенное и эмбриотическое действие. Вклад факторов окружающей среды в риск развития врожденных уродств оценивается приблизительно 5 %. Инфекции составляют 1 %, нарушение здоровья матери – около 1 %, медицинские ренгенодиагностические и лечебные процедуры – около 2 %. Причины развития почти 65 % всех врожденных уродств остаются неизвесными или обусловлены многофакторными воздействиями. В настоящее время тератогенные свойства обнаружены у нескольких сотен химических соединений.
Эмбриотоксический эффект дают метилртуть (атрофия головного мозга, задержка психического развития), свинец (пребывание беременности, поражение центральной нервной системы), полихлорирование цвета кожных покровов), этиловый спирт (задержка физического и психического развития, микроцефалия), мышьяк (спонтанные выкидыши, снижение массы тела новорожденных, дефекты развития).
Поделитесь с Вашими друзьями: |