Куценко С.А. Основы токсикологии
Подождите немного. Документ загружается.
2.3. Метаболизм ксенобиотиков и биологически активных веществ_____________________________399
2.4. Депонирование и клиаренс ксенобиотиков в легких_______________________________________400
3. Основные формы патологии дыхательной системы химической этиологии__________401
3.1. Острые ингаляционные поражения_____________________________________________________402
3.1.1. Локализация поражения_______________________________________________________403
3.1.1.1. Верхние дыхательные пути________________________________________________404
3.1.1.2. Глубокие дыхательные пути________________________________________________405
3.1.1.3. Паренхима легких_________________________________________________________405
3.1.1.3.1. Пневмонии____________________________________________________________405
3.1.1.3.2. Отек легких___________________________________________________________406
3.1.2. Острая дыхательная недостаточность__________________________________________409
3.1.3. Диагностика___________________________________________________________________410
3.1.4. Оказание помощи_____________________________________________________________411
3.1.5. Краткая характеристика некоторых пульмонотоксикантов_________________________412
3.1.5.1. Хлор_____________________________________________________________________412
3.1.5.2. Паракват_________________________________________________________________413
3.1.5.3. Цинк______________________________________________________________________414
3.2. Хронические патологические процессы химической этиологии_____________________________415
3.2.1. Аллергические и гиперреактивные заболевания легких___________________________416
4. Оценка пульмонотоксичности ксенобиотиков в эксперименте______________________417
5. Выявления пульмонотоксического действия профессиональных и экотоксикантов___418
5.1. Профессиональный анамнез__________________________________________________________419
5.2. Биологический мониторинг___________________________________________________________420
5.3. Обследование рабочего места_________________________________________________________421
ГЛАВА 7.4. ГЕМАТОТОКСИЧНОСТЬ_________________________________________421
1. Гемопоез______________________________________________________________________421
2. Нарушение функций гемоглобина_______________________________________________422
2.1. Метгемоглобинообразование__________________________________________________________423
2.1.1. Причины метгемоглобинообразования__________________________________________424
2.1.1.1. Врожденная метгемоглобинемия___________________________________________425
2.1.1.2. Приобретённая метгемоглобинемия________________________________________426
2.1.2. Краткая характеристика некоторых токсикантов__________________________________426
2.1.2.1. Анилин___________________________________________________________________426
2.1.2.2. Дапсон (4,4-диаминодифенилсульфон)_____________________________________427
2.1.2.3. Нитриты__________________________________________________________________427
2.1.3. Проявления метгемоглобинемии_______________________________________________428
2.1.4. Лабораторная диагностика_____________________________________________________429
2.1.5. Принципы оказания помощи____________________________________________________430
2.2. Образование карбоксигемоглобина_____________________________________________________430
3. Изменение числа форменных элементов__________________________________________432
3.1. Гемолитические анемии______________________________________________________________432
3.1.2. Краткая характеристика некоторых токсикантов__________________________________434
3.1.2.1. Мышьяковистый водород (Арсин - AsH
3
)____________________________________434
3.1.2.2. Сурмянистый водород (Стибин - SbH
3
)______________________________________435
3.1.2.3. Тринитротолуол___________________________________________________________435
3.1.3. Биомониторинг________________________________________________________________435
3.2. Аплазия костного мозга______________________________________________________________436
3.2.1. Основные проявления интоксикаций____________________________________________437
3.2.1.1. Панцитопения.____________________________________________________________437
3.2.1.2. Агранулоцитоз____________________________________________________________437
3.2.1.3. Тромбоцитопения_________________________________________________________437
3.3. Лейкемии__________________________________________________________________________438
3.3.1. Распространённость___________________________________________________________438
3.3.2. Диагноз_______________________________________________________________________438
3.3.3. Профессиональные воздействия и лейкемии____________________________________438
3.4. Характеристика наиболее известных токсикантов, вызывающих патологию крови_____________439
3.4.1. Бензол_______________________________________________________________________439
3.4.2. Свинец_______________________________________________________________________440
3.4.3. Мышьяк______________________________________________________________________441
3.4.4. Этиленоксид__________________________________________________________________441
3.4.5. Эфиры гликолей______________________________________________________________441
3.4.6. Производные феноксиуксусной кислоты_________________________________________441
4. Мониторинг состояния системы крови лиц, работающих в условиях опасных
производств_____________________________________________________________________442
ГЛАВА 7.5. НЕЙРОТОКСИЧНОСТЬ__________________________________________442
1. Структурно-функциональная организация нервной системы_______________________442
1.1. Нейроны___________________________________________________________________________443
1.2. Синапсы___________________________________________________________________________445
1.3. Глиальные клетки___________________________________________________________________445
1.4. Цереброспинальная жидкость._________________________________________________________445
1.5. Гематоэнцефалический барьер.________________________________________________________445
1.6. Энергетический обмен_______________________________________________________________446
1.7. Мозговой кровоток__________________________________________________________________446
1.8. Внутричерепное давление____________________________________________________________446
2. Причины уязвимости нервной системы для токсикантов__________________________447
3. Характеристика нейротоксикантов и нейротоксических процессов._________________447
3.1. Нейротоксиканты___________________________________________________________________447
3.2. Нейротоксические процессы__________________________________________________________450
3.2.1. Механизмы действия нейротоксикантов_________________________________________450
4. Проявления нейротоксических процессов________________________________________452
4.1. Острые нейротоксические процессы____________________________________________________455
4.1.1. Судорожный синдром. Конвульсанты___________________________________________455
4.1.1.1. Конвульсанты, активирующие возбуждающие процессы в ЦНС_______________459
4.1.1.1.1. Вещества, действующие на возбудимые мембраны и нарушающие
механизмы ионного транспорта_________________________________________________459
4.1.1.1.2. Вещества, активирующие холинэргические структуры мозга______________462
4.1.1.1.3. Вещества, активирующие глютаматэргические структуры мозга___________465
4.1.1.2. Конвульсанты, блокирующие тормозные процессы в ЦНС____________________466
4.1.1.2.1. Конвульсанты, действующие на ГАМК-ергический синапс.________________466
4.1.1.2.2. Конвульсанты, действующие на глицинергические синапсы_______________473
4.1.1.3. Вещества, нарушающие процессы биоэнергетики в мозге____________________475
4.1.2. Седативно-гипнотическй эффект. Наркотики_____________________________________476
4.1.2.1. Неэлектролиты____________________________________________________________477
4.1.3. Психодислептический синдром. Психодислептики________________________________482
4.1.3.1. Эйфориогены_____________________________________________________________486
4.1.3.2. Галлюциногены___________________________________________________________486
4.1.3.3. Делириогены______________________________________________________________488
4.1.4. Нарушение нервной регуляции периферических органов и систем________________490
4.1.4.1. Нарушение механизмов синаптической передачи____________________________491
4.1.4.2. Блокаторы ионных каналов________________________________________________494
4.2. Хронические нейротоксические процессы. Токсические нейропатии________________________496
4.2.1. Токсическая сегментарная миелинопатия_______________________________________498
4.2.2. Токсическая дистальная аксонопатия___________________________________________498
4.2.3. Перикариальная токсическая нейронопатия_____________________________________501
5. Оценка нейротоксичности в эксперименте________________________________________506
6. Диагностическая стратегия в нейротоксикологии_________________________________507
6.1. Сбор анамнестических данных________________________________________________________507
6.2. Исследование специалистами_________________________________________________________508
6.3. Функциональные исследования________________________________________________________508
ГЛАВА 7.6. ГЕПАТОТОКСИЧНОСТЬ_________________________________________508
1. Анатомо-физиологияческие особенности печени__________________________________511
2. Патологические состояния, формирующиеся при действии гепатотоксикантов_______511
2.1. Стеатоз____________________________________________________________________________511
2.2 Некроз_____________________________________________________________________________512
2.3. Холестаз___________________________________________________________________________512
2.4. Фиброз (цирроз)____________________________________________________________________513
2.5. Канцерогенез_______________________________________________________________________513
3. Морфологические формы токсического повреждения печени_______________________514
4. Краткая характеристика гепатотоксикантов_____________________________________515
4.1. Облигатные гепатотоксиканты________________________________________________________515
4.2. Идиосинкратические гепатотоксиканты_________________________________________________516
5. Условия воздействия гепатотоксикантов.________________________________________517
6. Факторы, влияющие на гепатотоксичность_______________________________________518
7. Краткая токсикологическая характеристика отдельных гепатотоксикантов_________518
7.1. Токсины бледной поганки____________________________________________________________518
7.2. Дихлорэтан_________________________________________________________________________519
8. Изучение гепатотоксичности ксенобиотиков______________________________________520
8.1. Определение активности энзимов в плазме крови.________________________________________520
8.2. Функциональные пробы______________________________________________________________521
8.2.1. Оценка метаболической активности печени_____________________________________521
8.2.2. Оценка синтетической активности печени_______________________________________522
8.3. Структурные исследования___________________________________________________________522
9. Принципы выявление токсических гепатопатий у человека________________________522
9.1. Острые гепатопатии химической этиологии._____________________________________________522
9.2. Подострые и хронические токсические гепатотопатии____________________________________523
9.3. Выявление гепатотоксичности в популяции лиц, контактирующих с опасными химическими
агентами.______________________________________________________________________________523
10. Заключение__________________________________________________________________525
ГЛАВА 7.7. НЕФРОТОКСИЧНОСТЬ__________________________________________525
1. Анатомо-физиологические особенности органа____________________________________526
2. Характеристика нефротоксического действия____________________________________528
2.1. Механизмы действия________________________________________________________________528
2.1.1. Биохимические механизмы_____________________________________________________528
2.1.2. Иммунологические механизмы_________________________________________________528
2.1.3. Гемодинамические механизмы_________________________________________________529
2.2. Проявления токсического действия____________________________________________________529
3. Краткая характеристика отдельных нефротоксикантов____________________________531
3.1. Металлы___________________________________________________________________________531
3.1.1. Свинец_______________________________________________________________________531
3.1.2. Кадмий_______________________________________________________________________531
3.1.3. Ртуть_________________________________________________________________________532
3.1.4. Мышьяк______________________________________________________________________532
3.2. Технические жидкости_______________________________________________________________533
3.2.1. Этиленгликоль________________________________________________________________533
4. Оценка нефротоксичности ксенобиотиков________________________________________534
5. Выявление токсических поражений почек у человека_____________________________534
РАЗДЕЛ 8. ЭКОТОКСИКОЛОГИЯ____________________________________________535
8.1. ОСНОВЫ ЭКОТОКСИКОЛОГИИ_________________________________________535
1. Ксенобиотический профиль среды_______________________________________________537
2. Экотоксикокинетика___________________________________________________________538
2.2. Персистирование____________________________________________________________________538
2.3. Трансформация_____________________________________________________________________539
2.3.1. Абиотическая трансформация__________________________________________________539
2.3.2. Биотическая трансформация___________________________________________________540
2.4. Процессы элиминации, не связанные с разрушением______________________________________541
2.5. Биоаккумуляция____________________________________________________________________541
2.5.1. Факторы, влияющие на биоаккумуляцию________________________________________542
2.5.2. Значение биоаккумуляции_____________________________________________________543
2.6. Биомагнификация___________________________________________________________________543
3. Экотоксикодинамика__________________________________________________________543
3.1. Общие понятия_____________________________________________________________________543
3.2. Экотоксичность_____________________________________________________________________544
3.2.1. Острая экотоксичность_________________________________________________________545
3.2.2. Хроническая экотоксичность___________________________________________________545
3.2.3. Механизмы экотоксичности____________________________________________________547
4. Экотоксикометрия_____________________________________________________________549
4.1. Общая методология_________________________________________________________________549
4.2. Оценка экологического риска_________________________________________________________550
5. Характеристика некоторых экотоксикантов, опасных для человека_________________552
5.1. Полигалогенированные ароматические углеводороды_____________________________________552
5.1.1. Диоксины_____________________________________________________________________552
5.1.2. Полихлорированные бифенилы (ПХБ)__________________________________________554
5.1.3. Хлорированные бензолы (ХБ)__________________________________________________556
5.2. Металлы___________________________________________________________________________557
5.2.1. Кадмий_______________________________________________________________________557
ГЛАВА 8.2. СИНДРОМ НЕСПЕЦИФИЧЕСКОЙ ПОВЫШЕННОЙ ХИМИЧЕСКОЙ
ВОСПРИИМЧИВОСТИ_____________________________________________________559
1. Состояние проблемы___________________________________________________________559
2. Неспецифическая повышенная химическая восприимчивость, как заболевание______561
3. Клиническая экология_________________________________________________________561
4. Диагностика СПХВ____________________________________________________________563
5. Лечение синдрома ПХВ_________________________________________________________563
ЛИТЕРАТУРА ПО ТЕМЕ____________________________________________________563
Аннотация
Книга рассчитана на ознакомление читателя с фундаментальными проблемами современной
токсикологии, сущностью феномена токсичности и токсического процесса, проявляющимися при
взаимодействии разнообразных химических веществ с живыми системами на различных уровнях
их структурно-функциональной организации: от молекулы, до популяции. Раскрывается
содержание основных разделов дисциплины - токсикометрии, токсикокинетики, токсикодинамики.
Представлены особенности повреждающего действия высокотоксичных веществ,
профессиональных вредностей, загрязнителей окружающей среды, лекарств и др. на отдельные
органы и системы организма человека и экспериментальных животных (нейротоксичность, гепато
-, нефро- , иммунотоксичность и т.д.). Обсуждены факторы, влияющие на токсичность веществ,
свойства и механизмы действия антидотов, применяемых при острых отравлениях. Даны
характеристики специальных форм токсического процесса: мутагенеза, канцерогенеза, нарушений
репродуктивных функций химической природы.
Книга предназначена главным образом для студентов медицинских институтов. Однако
приведенный в монографии фактический материал и рассматриваемые теоретические проблемы
носят в значительной степени универсальный характер, что существенно расширяет круг лиц, для
которых она может представлять интерес (врачи различных специальностей, биологи, экологи и
т.д.).
The summary
The book is designed for acquaintance of the reader with fundamental problems of modern toxicology,
essence of a phenomenon of toxicity and the toxic process, shown as interaction of various chemical
substances with alive systems at various levels of their structural and functional organization: from a
molecule, up to a population. The contents of the basic sections of discipline - toxicity assessment,
toxicokinetics, toxicodynamics is uncovered. Features of injuring action of highly toxic substances,
occupational exposure, ecopollutants etc. on separate organs and systems of organism of persons and
experimental animals (nephrotoxisity, neurotoxisity, hematotoxisity, hepatotoxisity, immunotoxisity etc.)
are submitted. The factors influencing toxicity of substances, properties and mechanisms of action of the
antidots used at sharp poisonings are discussed. Characteristics of special forms of toxic process are
given: mutagenesis, carcinogensis, teratogenesis of the chemical nature.
The book is intended mainly for students of medical institutes. However the actual material represented in
the textbook and considered theoretical problems have substantially universal character that essentially
expands a circle of persons for which it can be of interest (biologists, ecologists, etc.)
ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРА
В этой книге изложены основные представления современной токсикологии. Цель, к которой я
стремился при её написании - ознакомить читателей с учением о токсичности химических веществ
и токсическом процессе, проблемами химической опасности, столь актуальными в современном
мире, для каждого из нас, отдельных коллективов и населения в целом. Книга рассчитана главным
образом на студентов-медиков, врачей и других специалистов, чьи интересы и потребности лежат
в области медицины, биологии, экологии, а также смежных областях. Её основная задача -
подготовить читателя к решению клинических, профилактических и организационных проблем
здравоохранения, а также защиты окружающей среды с учетом представлений о химических
веществах, как о важнейших потенциальных этиологических факторах, действие которых на
организм может инициировать широчайший спектр патологических состояний.
В ХХ веке, в связи с бурным развитием промышленности и внедрением бесчисленного количества
химических веществ практически во все сферы человеческой деятельности, возникла острая
необходимость защиты человека от химической опасности. Это явилось объективной причиной
появления в России и за рубежом больших коллективов специалистов, плодотворно работавших и
работающих в настоящее время в трех направлениях практической токсикологии:
экспериментальном, профилактическом, клиническом. Масштабы, сложность и значимость
решаемых задач привлекли к проблемам ученых, ставших гордостью отечественной науки: Н.С.
Правдина, Н.В. Лазарева, Н.Н., Савицкого, С.В. Аничкова, С.Н. Голикова, Л.А. Тиунова, оставивших
после себя большие школы исследователей и многочисленные глубокие научные труды.
Однако, давно занимаясь преподаванием и имея в своем распоряжении обширную литературу по
предмету, я не мог порекомендовать моим ученикам, желающим познакомиться с токсикологией,
книг, где просто, без излишней детализации излагалось бы то, что представляется самым важным
и необходимым для современного врача или биолога - общая методология процесса познания
потенциальной опасности, таящейся в бесконечном многообразии химических веществ
окружающего мира, в чем эта опасность состоит, в каких формах проявляется. Все, что я мог - это
предложить ознакомиться с многочисленными справочниками, либо литературой по клинической и
профилактической токсикологии, в которой рассматриваются, подчас достаточно глубоко, сугубо
специальные, прикладные проблемы этой области знаний. Это, естественно, не удовлетворяло.
"Основы токсикологии" сформировались в результате примерно двадцати лет преподавания курса
в стенах Военно-медицинской академии врачам различных специальностей, включая
специалистов в области токсикологии. Некоторые разделы не преподавались ранее, но включены
в книгу, поскольку без них токсикологические знания на современном этапе нельзя считать
полными, а полнота охвата проблемы, целостность, структурированность содержания были моими
основными ориентирами. Напротив, некоторые вопросы, обычно включаемые в традиционные
курсы по клинической, профилактической, военной токсикологии, по причине их специального
характера, мне пришлось либо существенно сократить, либо опустить вовсе.
Предлагаемая книга не справочник и не практическое руководство, она рассчитана на
ознакомление с фундаментальными проблемами предмета. Тем, кто предпочитает более строгое
изложение материала, следует обратиться к методическим документам, издаваемым ВОЗ и
Минздравом России.
При написании книги я исходил из того, что читатель знаком с основами органической химии,
биохимии, физиологии, общей патологии. Впрочем, глубокие знания по этим вопросам не
обязательны. Минимум сведений, где в этом есть необходимость, включен в содержание глав и
разделов.
Прекрасно понимая, что современная токсикология это слишком большая область человеческих
знаний для того, чтобы один человек мог её полностью освоить и, тем более, изложить, я, тем не
менее, решился на это, полагая, что неизбежные при этом недостатки будут хотя бы отчасти
компенсированы единством подхода к предмету, определенной позицией в отношении к
имеющемуся огромному фактическому материалу, известной уравновешенностью и
сбалансированностью включенных в книгу разделов. Поскольку субъективная трактовка некоторых
вопросов и различного рода неточности в этих условиях неизбежны, я с удовольствием приму
критические замечания и предложения по поводу книги, поскольку они могли бы послужить
руководством при её последующей переработке. Я был бы особенно признателен читателям, если
бы они смогли указать на ошибки, оставшиеся незамеченными при чтении корректуры.
В заключении мне хотелось бы выразить глубокую благодарность моему дорогому учителю
профессору Николаю Васильевичу Саватееву за уроки честного отношения к жизни и
специальности, за его бескорыстную помощь в моем становлении как ученого и педагога, без чьего
доброго и внимательного слова, эта книга, кто знает, могла бы и не родиться вовсе.
С. Куценко
РАЗДЕЛ 1. ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1.1. ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ТОКСИКОЛОГИИ
1. Предмет изучения
1.1. Попытка определения
Любой предмет уясняется через определение. Общепринятого определения токсикологии в
настоящее время не существует. Самым простым является, непосредственно вытекающее из
названия науки: toxicon - яд, logos - наука. Токсикология - наука о ядах. Многие авторы, по сути,
повторяют именно это определение, уточняя и оттеняя важные, как им кажется, характеристики
предмета. К числу таковых, несомненно, относятся реакции биологических объектов (организма)
на действие химического вещества, механизмы их развития и т.д.
Так, в "Энциклопедическом словаре медицинских терминов" (1982) читаем: "Токсикология -
область медицины, изучающая физические, химические свойства ядов (вредных и отравляющих
веществ), механизмы их действия на организм человека и разрабатывающая методы диагностики,
лечения и профилактики отравлений".
В качестве примеров можно привести и другие определения:
"Токсикология - наука, изучающая ядовитые вещества и их влияние на растительный и животный
организм" (Баженов С.В., 1964).
"Токсикология - это область медицины, изучающая законы взаимодействия живого организма и
яда" (Лужников Е.А., 1994).
"Токсикология - наука, изучающая закономерности развития и течения патологического процесса
(отравления), вызванного воздействием на организм человека или животного ядовитых веществ"
(Голиков С.Н., 1972).
В основе цитированных понятий лежит представление о токсикологии, как о науке, изучающей (так
или иначе) особую группу веществ, именуемую ядами, ядовитыми, вредными, отравляющими
веществами и т.д.
Принять эти характеристики рассматриваемой области науки и практики было бы вполне возможно
при условии четкого определения самого понятия "яд". Однако, не смотря на многочисленные
попытки, сделать это не удается.
Еще в начале XIX века основоположник научной токсикологии Матео Жозе Бонавентура Орфила
(1814) писал: "Яд - вещество, которое в малом количестве, будучи приведенным, в
соприкосновение с живым организмом, разрушает здоровье или уничтожает жизнь". Также
определял "яд", спустя практически сто лет, и один из пионеров отечественной токсикологии
профессор Российской военно-медицинской академии Косоротов Д.П. (1907): "Ядами называются
вещества, которые, будучи введены в организм в малых количествах, в силу своих химических
свойств, могут причинить расстройство здоровья или самую смерть".
В этих определениях подчеркивается одна важная, по мнению авторов, характеристика ядов:
малое количество, необходимое для провокации отравления. Однако, что считать малым
количеством? Ответ на этот вопрос носит весьма субъективный характер. В настоящее время
науке известны вещества, вызывающие смерть экспериментального животного, при введении в
дозах равных нескольким нанограммам (ботулотоксин). Вместе с тем самым распространенным
"ядом" современности является спирт и его суррогаты, вызывающие отравление при поступлении
в организм в количестве десятков и сотен грамм.
Вот почему существуют определения, в которых "малое количество", как свойство "ядов", упускают
вовсе:
"Ядом называется всякое химическое вещество, способное причинить смерть или серьезный вред
здоровью своим действием на ткани или соки тела" (Пеликан Е.,1878).
"Можно определить яд как меру (единство количества и качества) действия химического вещества,
в результате которого при определенных условиях возникает отравление" (Саватеев Н.В., 1978).
Из этих определений вытекает, что при тех или иных условиях любое вещество может стать ядом.
Один из основоположников отечественной промышленной токсикологии, выдающийся ученый и
педагог Н.В. Лазарев пишет (1936): "Яды - суть вещества, вызывающие повреждение организма
немеханическим путем".
В настоящее время человечеству известно около 10 миллионов химических соединений. Из них
более 60 тысяч широко используются в быту, медицине, на производстве и в сельском хозяйстве.
Это количество веществ продолжает из года в год увеличиваться (по некоторым данным примерно
на 1000 наименований ежегодно). И большая их часть при определенных обстоятельствах может
причинить "серьезный вред здоровью".
Подобное обстоятельство ставит под сомнение саму возможность выделить из всей совокупности
химических веществ окружающего мира, естественных и синтезированных человеком, некую
группу, обозначаемую как "яд". В наиболее категоричной форме эта мысль выражена еще в ХIХ
веке известным французским судебным медиком Тардье: "Ядов в научном смысле слова нет".
Накопленные человечеством знания давно привели к осознанию того факта, что
практически любое химическое вещество, в зависимости от действующего количества,
может быть безразличным, полезным, вредным для организма (т.е. выступать в качестве
яда).
Впервые на это указал еще в ХV веке выдающийся врач, химик, основоположник ятрохимии
Теофраст Бомбаст фон Гогенгейм (Парацельс). В своей оправдательной речи, сказанной им по
поводу обвинения в отравлении больных ядами (солями металлов, которые он применял в
качестве лекарств), Парацельс произнес: "Все есть яд. Ничто не лишено ядовитости. И только
доза отличает яд от лекарства".
Таким образом, понятие о яде никак не может быть положено в основу определения токсикологии.
Не удивительно, что ученые пытаются исключить этот термин из своих определений. Так,
Олдридж (1980) пишет: "Токсикология - наука о веществах, дезорганизующих биологические
системы". Но мы уже знаем, что дезорганизовать биосистемы могут практически любые вещества,
действуя в достаточном количестве, и в таком случае токсикология - это наука практически обо
всех веществах окружающего мира.
Не смотря на общую критику, приведенных выше определений, следует признать, что все они
содержат, несомненно, правильные элементы. Так, токсикология действительно изучает
механизмы вредного действия веществ на организм человека и животных, закономерности
развивающихся при этом патологических процессов, разрабатывает методы диагностики,
лечения и профилактики отравлений и т.д.
Однако все сказанное выше призвано подчеркнуть важнейшее обстоятельство - химические
вещества, обладают неким свойством, в силу которого их контакт с биологическими
системами может иметь пагубные последствия для последних. Это свойство - токсичность.
1.2. Токсичность
Токсичность - основное понятие современной токсикологии. В общей форме можно определить
токсичность, как свойство (способность) химических веществ, действуя на биологические
системы немеханическим путем, вызывать их повреждение или гибель, или, применительно
к организму человека, - способность вызывать нарушение работоспособности, заболевание или
гибель.
Вещества существенно различаются по токсичности. Чем в меньшем количестве вещество
способно вызывать повреждение организма, тем оно токсичнее (таблица 1).
Таблица 1. Сравнительная токсичность некоторых веществ для белых мышей
(доза, вызывающая гибель при внутрибрюшинном способе введения)
Вещество Источник
Токсичность (ЛД
50
)
мкг/кг
Ботулотоксин
Тетанотоксин
Батрахотоксин
Тайпоксин
Рицин
Тетродотоксин
Сакситоксин
Латротоксин
Бунгаротоксин
Диоксин
Курарин
ДФФ
Иприт
Цианид натрия
Таллия сульфат
Атропин
Метанол
Бактерии
Бактерии
Земноводные
Змеи
Растения
Рыбы
Простейшие
Пауки
Змеи
Синтетический
Растения
Синтетический
Синтетический
Синтетический
Соль
Растения
Синтетический
0,0003
0,001
2
2
3
8
9
10
14
200
500
1000
8600
10000
35000
90000
1000000
Теоретически не существует веществ, лишенных токсичности. При тех или иных условиях,
обнаружится биологический объект, реагирующий повреждением, нарушением функций, гибелью
на действие вещества в определенных дозах. Токсичность веществ, полностью инертных в
отношении биологических объектов, может быть количественно обозначена, как стремящаяся (но
не равная) к нулю.
В связи с изложенным, представляется возможным определить токсикологию как науку,
изучающую свойство, присущее практически всем веществам окружающего нас мира, как
естественного, так и антропогенного происхождения.
Токсикология - наука о токсичности - свойстве, присущем практически всем химическим
веществам окружающего мира.
Действие веществ, приводящее к нарушению функций биологических систем, называется
токсическим действием. В основе токсического действия лежит взаимодействие вещества с
биологическим объектом на молекулярном уровне. Химизм взаимодействия токсиканта и
биологического объекта на молекулярном уровне называется механизмом токсического
действия.
Следствием токсического действия веществ на биологические системы является развитие
токсического процесса.
1.3. Токсический процесс
Токсичность проявляется и может быть изучена только в процессе взаимодействия химического
вещества и биологических систем (клетки, изолированного органа, организма, популяции).
Формирование и развитие реакций биосистемы на действие токсиканта, приводящих к её
повреждению (т.е. нарушению её функций, жизнеспособности) или гибели называется
токсическим процессом. Важнейшим элементом любого токсикологического исследования
является изучение характеристики, закономерностей формирования токсического процесса.
Поэтому токсикология - это наука о токсическом процессе.
Механизмы формирования и развития токсического процесса, его качественные и количественные
характеристики, прежде всего, определяются строением вещества и его действующей дозой
(рисунок 1):
r
+ Щелкните для загрузки увеличенной
копии (2,93кб, K 561x153 K GIF)
r
Рисунок 1. Основные характеристики токсического действия
Однако формы, в которых токсический процесс проявляется, несомненно, зависят также от вида
биологического объекта, его свойств.
Внешнего потребителя токсикологических знаний (гражданина, инженера по технике безопасности,
химика-синтетика, эколога, обеспечивающего сохранение окружающей среды и т.д.) прежде всего,
интересует токсичность рассматриваемого вещества. Врача, биолога, глубоко исследующего
пагубные последствия вредного действия этого вещества на организм, обеспечивающего
профилактику и лечение поражений - токсический процесс.
Вот почему предмет науки токсикологии, призванной развивать и углублять представления
человечества о явлениях, возникающих при взаимодействии химических веществ и живых
организмов, можно определить как учение о токсичности и токсическом процессе.
1.3.1. Формы проявления токсического процесса на разных уровнях организации жизни
Внешние, регистрируемые признаки токсического процесса называются его проявлениями.
В ряде приведенных выше определений токсикологии просматривается представление, согласно
которому единственной формой проявления токсического процесса является интоксикация
(отравление). Интоксикация действительно основная и наиболее изученная, однако далеко не
единственная форма.
Проявления токсического процесса определяются уровнем организации биологического
объекта, на котором токсичность вещества изучается:
- клеточном;
- органном;
- организменном;
- популяционном.
Если токсический эффект изучают на уровне клетки (как правило в опытах in vitro), то судят
прежде всего о цитотоксичности вещества. Цитотоксичность выявляется при непосредственном
действии соединения на структурные элементы клетки.
На практике к изучению цитотоксичности прибегают:
- при использовании культур клеток для оценки токсичности новых веществ в опытах in vitro;
- при исследовании механизмов токсического действия веществ;
- при проведении процедуры биотестирования (выявления токсикантов) объектов окружающей
среды и т.д.
Токсический процесс на клеточном уровне проявляется:
- обратимыми структурно-функциональными изменениями клетки (изменение формы,
сродства к красителям, подвижности и т.д.);
- преждевременной гибелью клетки (некроз, апоптоз);
- мутациями (генотоксичность).
Если в процессе изучения токсических свойств веществ исследуют их повреждающее действие на
отдельные органы и системы, выносят суждение об органной токсичности соединений:
нейротоксичности, гепатотоксичности, гематотоксичности, нефротоксичности и т.д.
Органотоксичность оценивают и исследуют:
- в процессе изучения свойств (биологической активности, вредного действия) новых химических
веществ;
- в процессе диагностики заболеваний, вызванных химическими веществами.
Токсический процесс со стороны органа или системы проявляется: