Химические соединения в постоянном пользовании
Профилактическая токсикология
определяет потенциальную опасность контакта живого организма с вредными химическими веществами и разрабатывает методы предотвращения действия этих веществ на организм.
Химические вещества могут оказывать как прямое токсическое действие, так и опосредованное действие через экологические системы и пищевые цепи.
Вещество
Воздух Почва Вода
Продукты питания
Человек
При оценке токсичности химических веществ необходимо учитывать особенности
кинетики, метаболизма, биотрансформации, кумуляции;
движение по пищевым цепям, перенос из одной среды в другую;
возможности превращений во вторичные загрязнители;
влияние на различные организмы, входящие в экосистемы.
Основные понятия
Яд (вредное вещество, токсикант) - химический компонент среды обитания, поступающий в организм в количестве,
не соответствующем наследственным и приобретенным свойствам организма.
Иногда понятие «вредное вещество» отождествляется с понятием «ксенобиотик» - чужеродное химическое соединение.
По определению Д. Парка, ксенобиотик чужероден для нормальных биохимических процессов в организме, это вещество, которое не используется ни для производства энергии, ни для выработки тканевых компонентов.
Токсичность - мера аномального изменения функции организма под действием химического агента.
Проявляется на различных структурных уровнях: молекулярном, клеточном, системном и на уровне организма.
Наиболее ранние эффекты происходят на молекулярном уровне:
ингибирование ферментов,
необратимые конформационные изменения молекул и как следствие -
изменение скорости метаболизма и синтеза и
возникновение мутаций.
Токсические проявления зависят от дозы.
Дозы могут быть подразделены на категории по степени возрастания эффекта:
без заметных эффектов,
стимуляция,
терапевтический эффект,
токсический или повреждающий эффект;
летальный исход.
Механизмы защиты:
Барьеры - мембраны
Транспортные механизмы
Ферментные системы
Тканевые депо
Детоксикация - образуются нерастворимые соединения, ксенобиотики подвергаются окислению, гидролизу.
Депонирование
Многие вещества имеют свою тропность к определенным тканям и органам.
йод - к щитовидной железе,
фтор – к жировой ткани,
калий – к мышцам
кальций и свинец – к костной ткани
Профилактика вредного действия токсикантов
основана на системе
Законодательных (нормирование)
Организационных
Технологических
Санитарно-химических
Лечебно-профилактических мероприятий
Гигиеническое нормирование
базируется на установлении нормативов (ПДК), которые в свою очередь определяются наличием порога вредного действия у каждого химического вещества.
Основная концепция профилактической токсикологии - наличие у химического агента порога вредного действия, или концепция «пороговости».
По И.П. Павлову, «патологическое состояние - это соприкосновение организма с каким-либо чрезвычайным условием, вернее, с необычным размером ежедневных условий». Такое соприкосновение ведет к «полому» защитных реакций (И.В. Саноцкий, 1995).
Порог вредного действия
минимальная доза (концентрация) вещества, которая вызывает в организме:
1) изменения, выходящие за пределы приспособительных реакций, или
2) скрытую, временно компенсированную патологию
Парадоксы гормезиса
Концепция «пороговости» подвергается постоянной критике - экспериментально подтверждены наблюдения о «возвращении действия» химических веществ при снижении дозы воздействия.
Ряд токсикологических исследований свидетельствовал о парадоксальных эффектах, когда более низкие дозы токсикантов действовали на организм более сильно.
В 19 веке Арндтом и Шульцем сформулировано правило «Слабое раздражение повышает жизнедеятельность, раздражение средней силы - способствует, сильное - задерживает, а самое сильное - прекращает».
В 50 гг. 20 века И.В. Саноцким описана более полная закономерность - высокие дозы разрушают жизнедеятельность, малые стимулируют, а сверхмалые - снова угнетают.
Физиологам известно подобное явление - так, Н.Е. Введенским на нервно-мышечном препарате показан многократный переход пессимума в оптимум при усилении раздражения.
Наличие порога вредного действия означает возможность установления ПДК
ПДК - такая концентрация, при воздействии которой на организм не возникает заболеваний у человека и его потомства, в том числе скрытых, временно компенсированных, или изменений состояния здоровья, выходящих за пределы приспособительных реакций.
Принципы установления ПДК:
примат медицинских показаний к установлению ПДК перед экономическими требованиями и технической достижимостью;
разработка норматива и внедрение профилактических мероприятий должны опережать момент поступления вещества в практику;
концепция «минимального риска» воздействия для здоровья человека и его потомства.
При определении порога вредного действия необходимо
четкое разграничение состояний организма, лежащих на границе нормы и патологии.
Такие состояния можно обозначить как предпатологические или преморбидные.
Р.М. Баевским предложена следующая классификация функциональных состояний организма:
1) состояние удовлетворительной адаптации (гомеостаз поддерживается при минимальном напряжении регуляторных систем);
2) состояние напряжения механизмов адаптации;
3) состояние неудовлетворительной адаптации (включающее компенсацию);
4) срыв механизмов адаптации.
Состояние неудовлетворительной адаптации отнесено к преморбидному.
ПДК устанавливается на основе результатов токсикологического эксперимента на лабораторных животных - определяются
среднесмертельные дозы (LD50) и концентрации (CL50),
пороги острого (Lim ac) и хронического (Lim chr) действий,
раздражающие кожу и слизистые оболочки действия,
способность к кожно-резорбтивному действию,
сенсибилизирующие свойства,
вероятность отдаленных эффектов.
Отдаленные эффекты
канцерогенные, мутагенные, эмбриотропные и гонадотропные эффекты могут проявляться у индивида или его потомства через годы и десятки лет после контакта с токсикантом.
Проблема отдаленных эффектов важна не только для гигиенистов, но и для врачей других специальностей, в первую очередь онкологов, акушеров-гинекологов, педиатров.
Гонадотропный эффект- нарушение сперматогенеза у мужщин и овогенеза у женщин -- развивается бесплодие.
при воздействии свинца, бензола, фенолов, стирола, марганца и других веществ.
К эмбриотропным эффектам относят:
1) эмбриотоксические - гибель плода, снижение массы и размеров эмбриона при нормальной дифференцировке тканей);
2) тератогенные - дефекты развития, нарушения функций органов и систем, которые проявляются в постнатальном развитии).
характерны для фенолформальдегидных смол, хлоропрена, ртути, кадмия, некоторых ядохимикатов и лекарств (тетрациклина, стрептомицина, аминазина, фенобарбитала).
Мутагенный эффект проявляется изменением наследственных свойств организма.
1) мутации в зародышевых клетках, следствие которых - гибель зиготы, эмбриона, плода или воспроизведение мутации в поколениях;
2) мутации в соматических клетках, следствие которых - нарушение генетического гомеостаза.
Мутагенная активность выявлена у формальдегида, винилхлорида, хлоропренов, бензола, некоторых азокрасителей, гормонов.
Под термином «химический канцерогенез» подразумевается индукция химическими соединениями или их смесями различных типов опухолей.
К канцерогенным относятся химические вещества, воздействие которых на организм человека:
1) приводит к развитию опухолей, не встречающихся спонтанно;
2) повышает количество опухолей, встречающихся спонтанно;
3) сокращает латентный период появления опухолей.
Классификация химических канцерогенов по характеру действия
1) вещества, вызывающие опухоли в месте аппликации (ПАУ);
2) вещества отдаленного селективного действия (2-нафтиламины);
3) вещества множественного действия (орто-толуидин).