Аналитическая токсикология РХТУ 2013 Лекция 1 Неправильное

Аналитическая токсикология РХТУ, 2013. Лекция № 1 «Неправильное знание хуже, чем незнание» А. Дистервег /1790 -1866/, немецкий мыслитель N. K. .

§ Токсикологическая химия. Аналитическая токсикология. Учебник для вузов/ Под ред. Р. У. Хабриева и Н. И. Калетиной— М. : ГЭОТАР-Медиа, 2010. — 752 с. + CD § Токсикологическая химия. Метаболизм и анализ токсикантов. Учебное пособие для вузов/ Под ред. вузов Н. И. Калетиной— М. : ГЭОТАР-Медиа, 2008. — 1016 с. + Н. И. Калетиной CD § Сборник ситуационных задач и упражнений по токсикологической химии. Учебное пособие для вузов / Под ред. Н. И. Калетиной— М. : ГЭОТАР-Медиа, 2007. — 352 с. Материал лекции- см. УЧЕБНИК, гл. 1, 2, 4 + CD N. K.

По официальным данным ООН продолжительность жизни людей, употребляющих опий или героин, составляет от 2 до 5 лет / средний возраст – 20 лет/

2010 год, в мире : зарегистрировано более 2010 год, в РФ : почва содержит 10 млн наименований более 1 млрд т отходов; зарегистрировано 268511 отравлений, из них - 52465 имели летальный исход (40000 - алкоголь, химических веществ, более 60000 из них используется в быту в виде: 4000 - лекарственных средств, 5500 - пищевых добавок, 1500 - пестицидов, косметических препаратов, препаратов бытовой химии и т. д. лекарства, наркотики) средний возраст погибших – 27 лет 82, 7% погибло на догоспитальном этапе N. K.

МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ СВЯЗИ Молекулярная медицина и генетика ОРГАНИЧЕСКАЯ, БИОЛОГИЧЕСКАЯ ХИМИЯ АНАЛИТИЧЕСКАЯ, ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ ГИГИЕНА Аналитическая токсикология ЭКОЛОГИЯ СУДЕБНАЯ МЕДИЦИНА ФАРМАКОЛОГИЯ, ИММУНОЛОГИЯ ТОКСИКОЛОГИЯ КРИМИНАЛИСТИКА АНТИДОПИНГОВЫЙ КОНТРОЛЬ N. K.

АНАЛИТИЧЕСКАЯ ТОКСИКОЛОГИЯ / ТОКСИКОЛОГИЧЕСКАЯ ХИМИЯ/ основные задачи изучение свойств и метаболизма токсичных веществ в организме человека и трупном материале разработка способов выделения, пробоподготовки и методов определения токсичных соединений и их метаболитов в биологических объектах N. K.

РАЗДЕЛЫ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ТОКСИКОЛОГИИ : МОЛЕКУЛЯРНАЯ ТОКСИКОЛОГИЯ /МТ/ БИОХИМИЧЕСКАЯ ТОКСИКОЛОГИЯ /БТ/ ИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ БИООБЪЕКТОВ /АТ/ N. K.

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ТОКСИКОЛОГИЯ ИЗУЧАЕТ: • рецепторные комплексы как молекулярные мишени • механизмы межклеточной коммуникации • взаимосвязь между генным полиморфизмом и индивидуальной химической чувствительностью • Промышленные микрофлюидные чипы ДНК для выделения фрагментов ДНК разной длины • 90 секунд достаточно для исследования образца N. K.

Действие на уровне Блокирование важного гена- Действие на уровне клеточной регуляции регулятора или введение организма ( белок-токсин) нового гена-агрессора (ФОВ) (20— 25 тыс генов!) N. K.

Корпус молекулярной токсикологии в UCLA Особое внимание привлекают биоагенты, содержащие «геныубийцы» , могущие оказать необратимое разрушительное влияние на организм и, в частности, гены, кодирующие белки, которые, в свою очередь N. K.

БИОХИМИЧЕСКАЯ ТОКСИКОЛОГИЯ ИЗУЧАЕТ: • зависимость между химической структурой, свойствами и токсичностью веществ • механизмы токсичности • токсикокинетику и биотрансформацию ксенобиотиков in vivo (первичный метаболизм). • химические превращения токсичных веществ (ТВ) в трупном материале (вторичный метаболизм) N. K.

АНАЛИТИЧЕСКАЯ ТОКСИКОЛОГИЯ РАЗРАБАТЫВАЕТ: оптимальные способы обнаружения, идентификации и количественного определения ТВ, используя знание физико-химических свойств ТВ, возможности и ограничения различных методов анализа N. K.

ИСТОРИЯ ТОКСИКОЛОГИИ Египетские папирусы (1500 лет до н. э. ): 800 рукописей содержат сведения о распознавании ядов N. K.

. 16 столетий назад греческий физик Диоскур: «Яды делятся на растительные, животные и минеральные» N. K.

Древние греки, а позднее и римляне, использовали яды в политических целях Знание Клеопатрой природной, примитивной токсикологии позволяло ей избавляться от врагов N. K.

Профессиональные отравители становились интегральной частью политической и общественной жизни : Флоренция, Совет дожей в Венеции, фамилии Спара, Борджиа, Екатерина Медичи…. . Медицина (средние века): «все заболевания есть отравления, лечение – антидотная терапия» "Antidotarium of Nieolaus" – первый аналог современной фармакопеи, в XVII столетии - "Antidota Specifia" N. K.

2. Необходимость и возможность распознавания химических агентов ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО Последователь Аристотеля, Гиппократа и Галена – 3. Обнаружение – Филлиппус Аурелиус Теофрастос необнаружение ядов Бомбастус фон Гогенхейм – ПАРАЦЕЛЬС обусловлено ДОЗОЙ химического агента 1. "яд" по своей сущности является химическим агентом N. K.

ПАРАЦЕЛЬС: связь между ПАРАЦЕЛЬС: структурой химического соединения и его терапевтическим и токсическим действием СУЩЕСТВУЕТ N. K.

Матьё Джозеф Бонавентура Орфила (1787 -1853), испанский физик, руководитель кафедры Парижского Университета 1820 N. K.

Токсичное вещество(ТВ) – вещество любой химической природы, нарушающее гомеостаз /равновесие/ в живом организме Токсический эффект(ТЭ) – результат специфического токсического действия ТВ и компенсаторно токсического действия защитных /приспособительных/ реакций организма N. K.

Токсичность проявляется: - генетическими, - метаболическими, - морфопатологическими, - клиническими альтерациями, связанными с патогенетическим механизмом, посредством которого действовало ТВ, совершившее химическую агрессию N. K.

ТЭ – результат взаимодействия на молекулярном и генетическом уровнях : на молекулярном и генетическом уровнях «ТВ – биосистема – окружающая среда» Каждый из участвующих объектов сложен, изменчив в качественном количественном временном отношении Результат взаимодействия таких сложных переменных всегда рассматривается с вероятностной точки зрения N. K.

• Физические и химические свойства ТВ • Доза ТВ • Концентрация ТВ в биосредах Токсическое действие определяется различными группами факторов: Условия окружающей среды • Возраст человека • Пол • Этнические особенности • Масса тела • Пищевой рацион • Социальные условия • Индивидуальная переносимость • Способ, скорость и время суток проникновения БОЛЕЕ ТВ в организм 20 групп • Возможность кумуляции факторов • Толерантность к ТВ • Совместное действие с другими ТВ и ксенобиотиками N. K.

Примеры влияния различных факторов на формирование токсического эффекта: Возраст при острых отравлениях – общая летальность - взрослых – 4% - детей – 0, 5% устойчивость к гипоксии - детей до 5 лет – высокая -подростков и стариков - низкая Пол Мужчины более чувствительны к действию инсулина, никотина, ФОС Женщины –к действию СО, морфина, барбитуратов, алкоголя Этнические особенности /по скорости метаболизма и элиминирования/ N. K.

Скорость биотрансформации. ТВ этническими различиями, которые связаны с генетическими особенностями: в процессе медленного метаболизма в окислении ТВ участвует в сто-двести раз меньше ферментов, чем при быстром Медленных «метаболизаторов» /относительно ферментов, кодируемых геном цитохрома p-450 db/ среди: европейцев - 8 -10%, китайцев -20%, некоторых народов Севера -3% N. K.

индивидуальная переносимость По данным американской медицинской ассоциации: побочные реакции на прием лекарств занимают 4– 6 место среди причин смерти в США /2 млн. человек в год госпитализируются, 100 000 из них умирают/ Решение проблемы: наличие у каждого человека генетического паспорта ? ? ? N. K.

Схема токсикогенетических исследований, служащих молекулярной основой обеспечения хим. безопасности

Действие биохимических, иммунных, гормональных факторов подвержено неизбежному «временному» влиянию, связанному с внутренними «биологическими часами» 9 час. - min содержание 18 час. - max содержание глюкозы в крови, 16 -18 час. - min содержание 11 -13 час. - max содержание гемоглобина в крови 3 -15 час. - утилизация 15 - 3 час. - накопление гликогена в печени è При действии гепатотоксических ядов наиболее выраженного эффекта можно ожидать в 18 -20 час N. K.

При повышенном барометрическом давлении /гипербарии/ • УСИЛИВАЕТСЯ ТОКСИЧНОСТЬ И РАЗВИВАЕТСЯ СИНДРОМ ВЗАИМНОГО ОТЯГОЩЕНИЯ • СО • Алкоголя • Пестицидов • Многих наркотиков При повышенном шуме и вибрации УСИЛИВАЕТСЯ ТОКСИЧНОСТЬ СО Алкоголя Дихлорэтана Определенных наркотиков Других ТВ N. K.

КЛАССИФИКАЦИИ делятся на две основные группы: общие, основанные на принципе, пригодном для всех химических веществ и специальные, отражающие связь между отдельными физико - химическими или другими свойствами веществ и проявлениями токсичности этих веществ СОГЛАСОВАННАЯ НА ГЛОБАЛЬНОМ УРОВНЕ СИСТЕМА КЛАССИФИКАЦИИ И МАРКИРОВКИ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ (СГС) В АТ принята классификация по способам выделения /изолирования/ ТВ из биообъектов N. K.

ТОКСИЧНОСТЬ Токсичность (мкг/кг) Молекулярная масса Токсин ботулизма "А" 0, 0003 900000 Столбнячный токсин 0, 0001 150000 Рицин 0, 02 66000 Дифтерийный токсин 0, 3 72000 Кротоксин 0, 2 30000 Тетродотоксин 10 319 Афлатоксин B 1 10 312 Курарин 500 696 Стрихнин 500 334 Никотин 1000 162 Цианистый натрий 10000 49 Фенобарбитал 100000 232 N. K.

Химико-токсикологический анализ /ХТА/ - специфическая область анализа биологических объектов на наличие токсичных (экзогенных) веществ ХТА включает: - отбор пробы - подготовка и перевод ее в форму, удобную для анализа - разделение и концентрирование - обнаружение и идентификация - количественное определение - обработка результатов и их интерпретация

Основные направления ХТА: - судебно-химический /СХА/ - клинико-токсикологический /КТА/ - анализ наркотических средств /АНС/ - криминалистический анализ - допинг-контроль N. K.

Особенность ХТА анализа - судебно-правовая направленность Это означает: • юридические вопросы решаются естественно-научными методами • полученный результат на конечной стадии преобразуется в юридический ответ N. K.

ПРАВОВОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОВЕДЕНИЯ ХИМИКО - ТОКСИКОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ В РФ -Уголовно-процессуальный Кодекс РФ -ФЗ «О наркотических средствах и психотропных веществах» - Приказы ведомств (см. СD, 2010) т а бор ла Установление факта GLP ей немедицинского употребления ПАВ жащ е адл н ила в Медицинское освидетельствование ки) Медицинское освидетельствованиеи Пра ( т рак на состояние наркотического, п токсического и алкогольного опьянения й рно о N. K.

ПРИКАЗ МЗ РФ № 267 МЗ от 19. 06. 2003 Приложение Правила (GLP) лабораторной практики РФ В понятие GLP входят все факторы, влияющие на КАЧЕСТВО результатов работы химиков аналитиков N. K.

СХА Цель: - установление причин смерти или покушения на жизнь - как составная часть судебно-медицинской экспертизы/СМЭ/ Задачи: - идентификация и количественное определение вещества, вызвавшего отравление - судебно-правовая оценка отравления Особенности: - характер биообъекта - многообразие ТВ - различное распределение ТВ по органам и тканям - наличие мешающих агентов - степень разложения трупного материала /вторичный метаболизм/ N. K.

КТА Цель: диагностика отравления для выбора метода лечения Задачи: идентификация и количественное определение вещества, вызвавшего отравления Особенности: - экспресс-анализ - установление корреляции между терапевтической и токсической дозами N. K.

Анализ наркотических средств Цель: установление ФАКТА присутствия наркотических средств Задача: идентификация средства (или средств), вызвавшего наркотическое одурманивание Особенности: - возможность сокрытия факта употребления наркотических средств - возможность фальсификации пробы - возможность использования нескольких наркотических или одурманивающих средств одновременно N. K. /синергизм и антагонизм ТВ/

Наркотические средства и психотропные вещества, оборот которых запрещен ( Список I ) Ø Ø Ø Ø Ø Всего в Список I включено боле 160 позиций, из которых: 42 наименования производных морфинана 30 наименований производных фенилалкиламина 20 наименований фенилпиперидина 16 веществ типа метадона 10 производных фентанила 8 производных индола все соединения типа фенциклидина вещества прочих химических классов. все смеси указанных объектов, их изомеры, соли, эфиры, если существование таковых возможно Использование объектов Списка I допускается только по специальным лицензиям в научной, учебной работе, экспертной практике и оперативно-розыскной деятельности

Наркотические средства и психотропные вещества, оборот которых ограничен (Список II) Психотропные вещества, оборот которых ограничен и в отношении которых допускается исключение некоторых мер контроля (Cписок III) В указанные списки включены широко распространенные лекарственные средства: бупренорфин, кодеин, морфин, кокаин, пентазоцин, промедол, просидол, амобарбитал, кетамин, хальцион, оксибутират натрия и т. п. (более 60 веществ) а также соли перечисленных выше веществ, существование которых возможно Работа с этими средствами проводится по специальным лицензиям, а разработка, производство, ввоз/вывоз, распределение и уничтожение – только специальными государственными предприятиями и организациями N. K.

Список прекурсоров, оборот которых ограничен (Список IV) В него входят: ангидрид уксусной кислоты, антраниловая кислота, n-ацетилантраниловая кислота, ацетон, изосафрол, красный фосфор, лизергиновая кислота, n-метилэфедрин, 3, 4 -метилендиоксифенил-2 -пропанон, метилэтилкетон (2 -бутанон), норпсевдоэфедрин, перманганат калия, пиперональ, пиперидин, псевдоэфедрин, сафрол, серная кислота, исключая ее соли, соляная кислота, исключая ее соли, толуол, фенилуксусная кислота, фенилпропаноламин, 1 -фенил-2 -пропанон, эргометрин (эргоновин), эрготамин, этиловый эфир, эфедрин, включая соли, если образование таких солей возможно. В настоящее время уточняется порядок работы с этими реагентами и растворителями, чтобы избежать сложностей на химических предприятиях, в многочисленных лабораториях, N. K. в сфере бытовой химии.

Список сильнодействующих веществ виды лекарственного растительного сырья: рожки спорыньи (Secale cornutum – склероций гриба Claviceps purpurea (Fries), Tulasne, сем. Clavicipitaceae) трава эфедры (Herba Ephedrae – молодые побеги следующих видов кустарника эфедра: хвощевидная, средняя, рослая, двухколосковая) растворители, в том числе часть прекурсоров: пиперидин, толуол, хлороформ, этиловый эфир. лекарственные препараты производные бензодиазепина (35 наименований) эфедрин, псевдоэфедрин и их препараты (более 20 наименований), барбитураты (12 наименований) клофелин, мепробамат, теофиллин, солутан, циклодол • Оборот сильнодействующих веществ регулируется нормативными документами Уголовного кодекса РФ и Минздравсоцразвития • Легальная деятельность осуществляется только при наличии лицензий N. K.

Список одурманивающих веществ смеси алкоголя в любых соотношениях с – клофелином – димедролом – барбитуратами – тропановыми алкалоидами растворители – хлороформ – эфир – толуол – хлорэтил газообразные вещества – закись азота – криптон N. K.

На территории РФ по всем приведенным выше Спискам контролируется: - около 300 индивидуальных химических соединений - все возможные их соли, простые и сложные эфиры - природные и искусственные смеси, содержащие эти вещества - более 10 видов высших растений и грибов, их части, а также продукты их кустарной и промышленной переработки ОДНАКО… N. K.

Будем тверды в достижении цели и мягки в средствах ее достижения. Аквавива Только не делай того, чего не должно делать, и ты сделаешь все то, что должно. Л. Н. Толстой N. K.