18. Зависимость токсического действия химических веществ от их физико-химических свойств, структуры веществ и других факторов.

Токсическое действие различных веществ — результат взаимо­действия организма, вредного вещества и окружающей среды. Оно зависит от количества попавшего в организм вещества, его токсичности, длительности поступления .и химизма взаимодей­ствия веществ. Кроме того, оно зависит от пола, возраста, ин­дивидуальной чувствительности организма, а также метеороло­гических условий производственной среды, химической структу­ры и физических свойств вредного вещества.

Связь между строением химических веществ и токсичностью. Исследование связи между строением и токсичностью химиче­ских веществ приобретает особое значение в связи с синтезом и ежегодным внедрением в промышленность большого количества

новых соединений.

Хотя установление строгой закономерности между этими факторами затруднено, однако можно считать, что для боль­шинства химических веществ степень токсичности определяется их-строением. Лучше всего изучена связь строения и токсично­сти органических соединений. Наличие и число гетероатомов, галогенов в алифатической цепи или ароматических ядрах, при­рода заместителей, изомерия цепи, природа и число кратных связей и т. п. — все это определяет степень токсичности органи­ческих соединений.

Характерная особенность большинства органических соеди­нений {предельных и непредельных углеводородов, спиртов,, альдегидов, кетонов, кислот, сложных эфиров и т. п.)—связь токсичности со структурной изомерией, основанной на разветв­лении углеродной цепи. Так, например, изомеры нормального-бутана — изобутан, нормального пентана — изо- и тетраметил-пентан менее токсичны. У всех органических соединений уве­личение числа атомов в молекуле увеличивает число изомеров и, следовательно, снижает токсичность.

Определенное значение имеет пространственное положение радикалов в молекуле вещества. Стеричеокая конфигурация оп­ределяет силу токсического действия изомера. Так, цис~изомеры более активны, чем rpawc-изомеры. Это связано с тем, что транс-форма более устойчива, чем цис-форма ввиду меньшего содержания энергии. Например, цис-форма малеиновой кислоты более токсична, чем транс-форма.

Аналогично и циклогексадикарбоновая кислота в цис-форме более активна, чем в транс-форме.

При переходе молекул углеводородов в ненасыщенное со­стояние их токсичность возрастает. Ингаляционная токсичность таких соединений изменяется в ряду; этап — этилен — ацетилен, что объясняется способностью этих соединений вступать в ре­акцию присоединения. Такая же закономерность наблюдается и у ароматических соединений; токсичность бензола выше, чем циклогексана. Токсичность непредельных моно- и дикарбоновых кислот выше, чем предельных.

По правилу Ричардсона, в гомологическом ряду сила нарко­тического действия возрастает с увеличением числа атомов уг­лерода в молекуле. Так, наркотическое действие усиливается от пентана (С5Н12) ik октану (С8Н|8), от метилового спирта (СН3ОН) к аллиловому (СН2 = СНСН2ОН). Это правило верно для большой группы углеводородов, кроме углеводородов аро­матического ряда.

Характер токсического действия органических соединении сильно меняется при введении в молекулу радикалов (мстиль­ных, этильных и др.), а также функциональных групп, таких •как NH2, —NO2, —SO3H и др. Например, метилбензол (толуол) в противоположность бензолу при попадании в кровь способен увеличивать число лейкоцитов. Орто-, мета-, яара-ксилолы вы­зывают более глубокие изменения форменных элементов крови, Бензосульфокислоты обладают высокой общей токсич­ностью; увеличение — SOsH групп резко усиливает их токсич­ность (сильное прижигающее действие), что обусловлено высо­кой растворимостью их в воде и жирах. Обратным эффектом обладают ароматические нитросоединения. Как первичные, так и вторичные и третичные нитросоедипения слаботоксичны.

В то же время алифатические нитросоединения, напротив, обладают высокой токсичностью (например, нитрометан CHsNO2), что связано с их высокой летучестью.

Низшие члены аминов R—NH2 алифатического ряда облада­ют сильным раздражающим действием; у высших, с увеличе­нием длины органического радикала токсичность падает. Это связано с тем, что алифатические амины более сильные осно­вания, чем аммиак. Раздражающее действие ароматических аминов слабо выражено, но для них характерно взаимодейст­вие с биосубстратом крови. Токсичность галогенопроизводных алканов и циклоалканов определяется в первую очередь заместителем. Из трех галоге-попроизводных любого радикала RCt, RBr и RI наибольшей токсичностью обладают йодистые соединения. Соединения, со­держащие три и более атома галогена у одного атома углеро­да, более токсичны (например, хлороформ более токсичен, чем хлористый метил).

Токсичность галогенопроизводных сильно и характерно ме­няется в зависимости от природы связанного с галогеном орга­нического радикала. Например, высокой токсичностью облада­ют те галогенопроизводные алканы, у которых атом галогена не связан непосредственно с одним из атомов углерода двойной связью (СН₂ = СН—СН₂С1 более токсичен, чем СН₂ = СНС1); в ароматических галогенопроизводных наличие галогена в бо­ковой цепи и его положение по отношению к бензольному яд­ру и определяет их токсичность.

Метеорологические условия рабочей среды оказывают влия­ние на терморегуляцию* организма, что в свою очередь влечет за собой изменение восприимчивости организма к вредным ве­ществам. Так, например, увеличение температуры воздуха выше нормы ведет к усиленному потоотделению, ускорению многих биохимических процессов и изменению веществ. Учащение ды­хания и усиление кровообращения ведут к увеличению поступ­ления вредных веществ в организм через органы дыхания. Рас­ширение сосудов кожи и слизистых оболочек повышает скорость всасывания токсичных веществ через кожу и дыхательные пути. Высокая температура воздуха увеличивает летучесть многих веществ и повышает их концентрации в воздухе рабочей зоны. Усиление токсического действия при повышенных температурах воздуха отмечено в отношении многих летучих веществ: нарко­тиков, паров бензина, оксидов азота, паров ртути, оксида угле­рода, хлорофоса и др.

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.

Влияние пола на направленность токсического действия мо­жет проявляться в отношении как специфических признаков по­ражения (влияние ira гонады мужчин и женщин, на беремен­ность, эмбриотропное действие и т. п.) так и общего действия. Так, например, отмечается большая чувствительность женского организма к действию бензола. Некоторые соединения бора обладают избирательно выраженной токсичностью к гонадам мужского организма. Это является причиной того, что в хими­ческой промышленности установлен перечень вредных работ и профессий, к которым не допускаются женщины. Так, напри­мер, производство и упаковка свинцовых красок, производство анилина, производство бензола и нитро- и аминосоединений бен­зола, производство солей ртути и др.

Влияние возраста на проявление токсического действия не­одинаково: одни вещества более токсичны для молодых, дру­гие— для старых. Организм подростков в 2—-3 раза, а иногда и более чувствителен к воздействию вредных веществ, чем орга­низм взрослых работников. Именно поэтому законодательство запрещает прием лиц моложе 18 лет на работу в химических производствах.

Индивидуальная чувствительность к вредным веществам вы­ражена довольно значительно, это зависит от индивидуальных особенностей течения биохимических процессов, а также функ­циональной активности различных физиологических систем от­дельного человека. В обезвреживании вредных веществ непо­средственное участие принимает большая группа ферментов — так называемых ферментов детоксикации, влияющих на их пре­вращение (гидроксилирование, метилирование и т. п.). Актив­ность этих ферментных систем различна у разных лиц.

Состояние здоровья также имеет большое значение. Напри­мер, лица с заболеваниями крови более чувствительны к дейст­вию кроветворных ядов, с нарушениями нервной системы — к действию нейротропных ядов, с заболеваниями легких — к действию раздражающих веществ и пылей. Снижению сопро­тивляемости организма способствуют хронические инфекции, а также беременность и климакс. Нельзя не учитывать состоя­ние вегетативной нервной системы не только в силу регуляции многих процессов, на которые может повлиять вредное вещест­во, но и такой причины как усиленное поступление его в орга­низм вследствие повышенной потливости и гипотермии кожных покровов. Индивидуальная чувствительность возрастает в слу­чаях воздействия веществ, дающих аллергический эффект (со­единения хрома, некоторые красители и др.). Учитывая это, ли­ца страдающие определенными заболеваниями, не допускаются к работе в контакте с веществами, которые могут обострить течение их болезни или привести к более быстрому и тяжелому течению интоксикации.