Основы токсикологии Лекция 1 Токсикология — наука

Основы токсикологии Лекция 1

Токсикология - наука, изучающая свойства токсических веществ, механизмы их действия на живые организмы, признаки отравлений; методы профилактики и лечения, а также формы полезного использования токсического действия ядов

Задачи токсикологии • • Токсикометрия Токсикодинамика Токсикокинетика Изучение клинических признаков отравления при различных путях поступления вредных веществ (ядов) в организм с целью нахождения противоядий

Токсикометрия – определение зоны токсикологического воздействия (разрыв между дозами, вызывающими начальные признаки отравления и дозами, вызывающими гибель Токсикодинамика – изучение вещества (яда) на организм влияния вредного Токсикокинетика – изучение превращений вредного вещества (яда в организме человека

Задачи токсикологии для экологов 1. Изучение законов взаимодействия живых организмов и вредных веществ 2. Выявление механизмов токсического воздействия вредных веществ 3. Исследование особенносте основных форм и видов загрязнений вредными веществами биосферы Цель: обеспечение безопасной работы с вредными веществами на современном производстве, при защите окружающей среды (природной и бытовой) от негативного воздействия токсических веществ

Современная структура токсикологии 1. Общая (теоретическая) токсикология. 2. Профилактическая (гигиеническая) токсикология. 3. Клиническая токсикология 4. Специальные виды токсикологии: ØСудебная ØВетеринарная ØФитотоксикология ØВоенная токсикология ØЭкологическая токсикология

Общая токсикология 1. Общие закономерности в токсикологии и методические подходы к оценке токсичности веществ 2. Механизмы токсичности, распределение и метаболизм веществ в организме 3. Общие закономерности в развитии патологических процессов интоксикации 4. Вопросы видовой чувствительности и переноса данных с лабораторных животных на человека 5. Принципы антидотной терапии и профилактики, исходя из механизмов действия веществ.

Профилактическая токсикология Изучает проблемы определения степени опасности и разрабатывает меры и способы предотвращения и защиты от токсического воздействия в ОС. q. Комманально-бытовая q. Пищевая q. Промышленная qсельскохозяйственная

Клиническая токсикология 1. Токсикология острых химических (отравлений), развивающихся одномоментного воздействия болезней вследствие 2. Токсикология хронических химических болезней, возникающих при длительном и многократном воздействии токсческих веществ 3. Наркологическая токсикология, изучающая механизмы болезненного пристрастия человека к некоторым видам токсических веществ и меры борьбы с ними 4. Лекарственная токсикология, определяющая побочные и вредные воздействия лекарств на организм

Основные понятия токсикологии

Вредное вещество (ССБТ ГОСТ 12. 1. 007 -76 (1999)) - вещество, которое при контакте с организмом человека в случае нарушения требований безопасности может вызывать производственные травмы, профессиональные заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами как в процессе работы, так и в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений

Яд – принятое в медицине обозначение вредного вещества, вызывающего отравление или смерть при попадании в организм

Токсическое вещество (токсикант) – вещество, способное при взаимодействии с организмом вызывать его интоксикацию (отравление) Токсины – ядовитые белковые вещества, пробыкто обмена веществ ряда микроорганизмов, некоторых растений и животных, способные вызывать заболевания или гибель животных и человека Ксенобиотик – чужеродное живому организму химическое вещество, искусствено получаемо человеком синтетическим путем и отсутствующие в природной среде. Сейчас известно более 5 млн. ксенобиотиков

Интоксикация (токсикоз) – патологическое состояние, связанное с нарушением химического гомеостаза вследствие взаимодействия различных структур организма с токсическими веществами экзогенного или эндогенного происхождения

Токсичность Свойство вещества, вызывающего нарушение процессов и физиологических функций организма биохимических Она характеризуется количеством вещества, вызывающим поражающий эффект и характером токсического действия на организм человека или животного Опасность вещества характеризует вероятность вредного воздействия вещества в реальных условиях производства и применения. Толерантность – способность организма переносить воздействие определенных количеств веществ без развития токсических эффектов

Характер токсического действия 1. Механизм токсического действия 2. Характер патофизиологических процессов и основных симптомов поражения, возникших после поражения биомишени 3. Динамика времени развития 4. Другие стороны организм токсического действия во воздействия на

Факторы, определяющие токсическое воздействие вещества q q химическое строение; физико-химические свойства; условия воздействия на организм; концентрация.

Токсическая доза 1. Терапевтическая лечебная доза – доза вещества, вызывающая определенный эффект 2. Токсическая доза – доза вещества, вызывающая патологические изменения в организме, не приводящие к летальному исходу 3. Смертельная (летальная) доза – доза вещества, вызывающая гибель организма

Параметры токсичности Среднесмертельные (среднелетальные) дозы CL 50 (ЛК 50) - при ингаляционном воздействии DL 50 (ЛД 50) – при других видах воздействия Абсолютные смертельные (летальные) дозы CL 100 (ЛК 100) DL 100 (ЛД 100) Пороговые дозы – вызывают явные, но обратимые изменения показателей жизнедеятельности организма PC 10 (ПК 10) PD 10 (ПД 10)

Классификации вредных веществ (ядов)

Практическая классификация 1. Промышленные вредные вещества (яды): органические растворители, топливо, красители, хладагенты и др. 2. Ядохимикаты, применяемые в сельском хозяйстве (пестициды) 3. Лекарственные средства 4. Бытовые химикалии: пищевые добавки; средства санитарии, личной гигиены и косметики; средства для ухода за одеждой, обувью и т. д. 5. Биологические растительные и животные яды (ядовитые растения (цикута) и животные (змеи)) 6. Боевые отравляющие вещества (БОВ), применяющиеся для массового отравления людей: иприт, зарин, фосген

Пестициды q. Инсектициды q. Акарициды q. Зооциды q. Фунгициды q. Гербициды: дефолианты и десиканты q. Репелленты

Гигиеническая классификация ядов Основана на определении DL 50 и ПДК Мера токсичности - Доза 1. Чрезвычайно токсичные вещества (БОВ, производные синильной кислоты и др. ). DL 50 <<15 мкг/кг, ПДК менее 0, 1 мг/м 3 2. Высокотоксичные вещества (многие промышленные и сельскохозяйственные яды, например, метиловый спирт, дихлорэтан). DL 50 15 - 150 мкг/кг, ПДК 0, 1 - 1 мг/м 3 3. Умеренно токсичные вещества (бензол, фенол, хлорофос). DL 50 151 -5000 мкг/кг, ПДК 1, 0 – 10 мг/м 3 4. Малотоксичные вещества (углеводороды, производные метана; гербициды – производные мочевины). DL 50 >> 5000 мкг/кг, ПДК более 10, 0 мг/м 3

Токсикологическая классификация Токсическое воздействие Токсические вещества Нервно-паралитическое действие Фосфорорганические инсектициды, никотин, БОВ Кожно-резорбтивное действие (местные воспалительные и некротические измениея) Дихлоэтан, уксусная эссенция, мышьяк, алкоголь и его соединения, ртуть Общетоксическое воздействие Синильная кислота и ее производные, CO, алкоголь Удушающее действие Оксиды азота Психотронное действие Наркотики (кокаин, опий), атропин, ЛСД

Классификация вредных веществ по «избирательной токсичности» 1. «Сердечные» яды (растительные – аконит, хинин; животные тетрадотоксин; соли бария, калия) 2. «Нервные» яды (фосфорорганические соединения, угарный газ, алкоголь, транквилизаторы, снотворные, наркотические анальгетики 3. «Печеночные» яды (спирты, фенолы, тяжелые металлы, ядовитые грибы) 4. «Почечные» яды (соединения тяжелы металлов, этиленгликоль) 5. «Кровяные» яды (нитриты, анилин) 6. «Желудочно-кишечные» яды (концентрированые кислоты и щелочи, соединения тяжелых металлов и мышьяка) 7. «Легочные» яды (оксиды азота, фосген и др. )

Аконит

Цикута (Вех ядовитый)

Тетрадотоксин содержится в рыбе фугу

Бледная поганка

Классификация вредных веществ (ядов) по токсическому эффекту воздействия на организм

Общетоксические химические вещества Вызывают расстройства нервной системы, мышечные судороги, нарушают структуру ферментов, влияют на кроветворные органы, взаимодействуют с гемоглобином. Раздражающие вещества: хлор, аммиак Воздействуют на слизистые оболочки, верхние и глубокие дыхательные пути

Канцерогенные вещества (бенз(а)пирен, асбест) Вызывают развитие всех видов раковых заболеваний и опухолей Сенсибилизирующие вещества (антибиотики) Повышают чувствительность организма к химическим веществам. В производственных условиях приводят к аллергическим реакциям

Мутагенные вещества (соединения свинца и ртути) Вызывают изменения генетического соматических, так и половых клетках кода как в Вещества, влияющие на репродуктивную функцию человека (борная кислота, аммиак) Вызывают возникновение врожденных пороков развития и отклонений от нормальной структуры у потомков, влияют на развитие плода и послеродовое развитие потомство

Классификации отравлений

По месту возникновения: q. Производственные q. Бытовые q. Ятрогенные (при ошибке медперсонала) По пути поступления яда в организм: q. Пероральные q. Ингаляционные q. Перкутанные (накожные) q. Инъекционные q. Полостные

Эндогенные отравления: вызываются токсинами, образовавшимися в организме при различных заболеваниях, обычно связанных с нарушениями выделительной функции Экзогенные: яд поступает из ОС По клиническому принципу: q. Острые q. Подострые q. Хронические

По причине развития: q Случайные q Преднамеренные q «Полицейские» q Суицидальные По степени тяжести: q Легкие q Средней тяжести q Тяжелые q Крайне тяжелые q Смертельные

Стадии острых отравлений Скрытый период Токсикогенная стадия Соматогенная стадия (клиническая) Период последствий

C, мг/л Резорбция Элиминация Исход Соматогенная фаза Токсикогенная фаза t период резорбции продолжается до момента достижения максимальной концентрации токсичного вещества в крови период элиминации - от этого момента до полного очищения крови от яда

Факторы, определяющие развитие острого отравления 1. Пространственный фактор: определяет пути наружного поступления и распространения яда 2. Временной фактор: скорость поступления яда в организм и скорость выведения его из организма. 3. Концентрационный фактор: концентрация ядов в биологических средах, например, в крови 4. Возрастной фактор 5. Лечебный фактор

Механизм токсического действия яда: Биохимическая реакция, в которую он вступает в организме и результаты которой определяют весь патологический процесс отравления.

Типы преимущественного действия токсических веществ 1. Местное: влияние раздражающих и прижигающих веществ на слизистую оболочку дыхательных путей, кожу полость ЖКТ. В этом случае возникает много рефлекторных реакций, может происходить всасывание ядов. 2. Рефлекторное: влияние на окончания центростремительных нервов. Может приводить к спазму голосовой щели, отеку слизистой оболочки гортани, развитию механической асфиксии. 3. Резорбтивное действие: влияние на органы и ткани после всасывания в кровь

Яды с политропным действием Влияют в равной степени на различные органы и ткани (протоплазматические яды, например, хинин) Яды с избирательным действием Влияют только на отдельные системы и органы (наркотические, снотворные, успокаивающие вещества)

Развитие токсического процесса зависит от Количества и свойств яда Индивидуальных особенностей организма (путей всасывания и особенностей распределения, обезвреживания и выделения яда из организма; возраста, пола, состояния питания, особенностей индивидуальной рекции организма) Состояния среды, в которой происходит взаимодействие яда и организма (температура, влажность, атмосферное давление и т. д. )

Теория рецепторов токсичности Между чужеродными веществами и их рецепторами возникает связь, по-видимому, аналогичная взаимодействию субстрата со специфическим ферментом. П. Эрлих (1854 -1915)

Ферменты – биологические катализаторы, присутствующие во всех живых клетках и осуществляющие превращения веществ в организме, тем самым направляя и регулируя его обмен веществ. В организме человека содержится до 1000 различных ферментных систем, катализирующих различные процессы

Рецепторами первичного действия ядов могут быть: q. Ферменты, q. Аминокислоты, q. Нуклеиновые кислоты, qпуриновые и пиримидиновые нуклеотиды, q. Витамины, q. Реакционно способные функциональные группы органических соединений: ü сульфгидрильные, гидроксильные, карбоксильные, амин- и фосфорсодержащие, которые играют жизненно важную роль в метаболизме клетки; q. Различные медиаторы и гормоны.

Любое химическое вещество, для того, чтобы производить биологическое действие, должно обладать, по крайней мере, двумя независимыми признаками: 1) сродством к рецепторам, 2) собственной физико-химической активностью. Максимальное токсическое действие вещества проявляется тогда, когда минимальное количество его молекул способно связывать и выводить из строя наиболее жизненно важные клетки – мишени. Важно не количество пораженных ядом рецепторов, а их значимости для жизнедеятельности организма. Важна скорость образования комплексов ядов с рецепторами, их устойчивость и способность к обратной диссоциации

Характеристика связи яда с рецептором Виды связей Свойства связй Примеры Ковалентные Прочные и трудно разрушимые Препараты мышьяка, ртути и сурьмы, азотистые иприты и фосфорорганические антихолинэстеразные препараты Ионные Более лабильные, Лекарственные легкоразрушающиеся средства связи Водородные Ван-дер-ваальсовые