6.3. Токсикология

Токсикологией называется исследование неблагоприятного действия химических веществ на живые организмы путем изучения природы этого действия и оценки вероятности его возникновения (Matsui, 1991).

Описательная токсикология занимается, главным образом, биотестированием, т. е. определением воздействия тех или иных токсикантов на определенные организмы с тем, чтобы полученные оценки экстраполировать на людей или другие живые существа.

Токсикология механизмов действия исследует механизмы действия токсикантов на живые организмы и пытается установить связь между структурой вещества и механизмом его действия.

Регуляторная токсикология способствует принятию решений о допустимости использования того или иного вещества в хозяйственных целях на основе его токсикологических характеристик.

Токсикология окружающей среды или экотоксикология оценивает воздействие веществ на экосистемы в целом, или на организм человека, через изменение характеристик окружающей среды.

6.4. Токсичность

Всякое отклонение от физиологической нормы рассматривается как нарушение. Нарушение биологической нормы расценивается как проявление токсического действия, хозяйственной нормы – как результат токсического действия загрязнителей.

В определении критерия токсичности приняты два подхода: медицинский, в основе которого лежит понятие физиологической нормы; биологический, опирающийся на биологическую и хозяйственную нормы.

Самым простым и наглядным критерием токсичности является выживаемость – получение ответа «погиб–выжил».

Критериями токсического действия на водоросли могут служить изменение численности клеток, изменение последовательности прохождения стадий развития, способность клеток к размножению. Для зоопланктона предлагались такие критерии токсичности как выпадение отдельных видов из состава сообщества, нарушение партеногенетических циклов, изменение плодовитости, снижение биомассы. Для рыб предлагалось оценивать токсическое действие по плодовитости, качеству потомства. Можно измерять темпы роста, интенсивность газообмена, сердечный ритм, гематологические показатели, электропроводность тканей. Используют также поведенческие реакции, интенсивность фотосинтеза, плазмолиз, движение протоплазмы, свечение клеток в УФ-свете, люминесценцию светящихся бактерий и многие другие показатели.

Острые опыты продолжаются 1, 2, 4 сут., хронические – от 10 до 90 сут. Наиболее разумным представляется совмещение экспресс-методов и длительных опытов.

Прямая токсичность подразделяется на: острую токсичность, когда большая доза яда за короткий промежуток времени, вызывает быстрый летальный исход, и хроническую токсичность, когда низкая доза яда за длительный промежуток времени приводит к летальному или сублетальному эффекту. Кроме того, выделяют еще кумулятивную токсичность, при которой токсический эффект нарастает или усугубляется с накоплением действующего агента.

Токсическая концентрация вызывает нарушение физиологических функций организма, которое может закончиться либо выздоровлением, либо гибелью организма. Минимально действующая концентрация – та концентрация вещества, которая начинает оказывать отрицательное действие на организм и достоверно изменяет его биологические показатели. Минимально токсическая концентрация вызывает начальные, клинически достоверные признаки отравления. Максимально переносимая концентрация вызывает резко выраженные признаки отравления. Летальная концентрация приводит к гибели организма. При оценке токсического действия любого вещества на графике доза – эффект (концентрация – эффект, экспозиция – эффект) можно выделить три зоны: витальная, сублетальная, летальная.

Существует ряд измерений токсичности:

Полулетальное время (LT₅₀) – время, за которое данная концентрация тестируемого вещества вызывает гибель половины подопытных организмов.

Полулетальная концентрация (CL₅₀) или доза (LD₅₀) – концентрация или доза тестируемого вещества вызывающая за данное время гибель половины подопытных организмов (рис.4).

CL_100acuta – острая летальная концентрация, вызывающая гибель всех подопытных организмов в остром опыте.

CL_100chronica – хроническая летальная концентрация, вызывающая гибель всех подопытных организмов в хроническом опыте (Корте, 1996).

Рис.4. Качественная иллюстрация меры токсич­ности веществ: летальная доза (ЛД₁₀₀), полуле­тальная доза (ЛД₅₀).