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".
В основе приведенных выше определений термина «токсикология» лежит представление о ней, как о науке, изучающей (так или иначе) особую группу веществ, именуемую ядами. Однако дать научное определение яду едва ли возможно, о чем свидетельствуют многочисленные попытки сделать это.
«Яд – вещество, которое в малом количестве, будучи приведенным в соприкосновение с живым организмом, разрушает здоровье или уничтожает жизнь» (Орфила М.Ж.Б., 1814).
«Ядами называются вещества, которые, будучи введены в организм в малых количествах, в силу своих химических свойств, могут причинить расстройство здоровья или самую смерть» (Косоротов, 1907).
«Яды – суть вещества, вызывающие повреждение организма немеханическим путем» (Лазарев Н.В., 1936).
«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).
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).
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).
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
К ядам токсикологи относят химические соединения, способные в минимальных количествах вызывать тяжелые нарушения жизнедеятельности (отравления) или гибель животного организма.
Токсинами традиционно называют вещества, образуемые преимущественно микроорганизмами, растениями и животными, которые обладают ядовитым действием. В настоящее время термин «токсин» чаще всего относят к индивидуальному химическому веществу, выделенного из того или иного яда или тканей ядовитого организма. Термин «яд» обычно применяют к секретам ядовитых желез животных (змей, насекомых и пр.). В свою очередь слово «токсин» широко используется при образовании новых терминов, подчеркивающих источник происхождения данного токсина (зоотоксины, фитотоксины), либо особенности его физиологического или фармакологического эффекта (нейротоксины, кардиотоксины).
По своей химической структуре токсины природного происхождения весьма разнообразны. В их числе можно встретить алифатические и гетероциклические, алкалоиды, стероиды, ферментативные белки. Некоторые из этих соединений можно условно назвать «истинными токсинами» в том смысле, что они не встречаются в организме реципиента и является для него ксенобиотики (чужеродными веществами). Другая группа компонентов природных ядов образованы химическими веществами, которые встречаются и в организме реципиента. К ним относятся ацетилхолин, гистамин, катехоламины (адреналин, норадреналин), производные индола, различные ферменты и их ингибиторы. Токсический эффект этих соединений определяется избыточностью дозировки, значительно превышающей физиологические пределы их действующих концентраций в организме.
Биологическое значение зоотоксинов для их продуцентов связано с использованием ядов как оружия защиты или нападения. Защитное действие реализуется с помощью различных механизмов: болевого, репеллентного (отпугивающего) и некоторых других. При нападении на жертву на первый план выступает паралитическое (обездвиживающее) действие.
Токсикант – вещество антропогенного происхождения, способное при попадании в организм вызывать заболевание или гибель.
Токсичность – способность вещества вызывать в организме нарушение физиологических функций или его гибель.
Толерантность – способность организма переносить воздействие яда без развития токсического эффекта.
Толерантность в фармакологии означает снижение реакции на повторяющееся введение лекарств, наркотиков или психоактивных веществ; привыкание организма, ввиду чего требуется всё большая и большая доза для достижения присущего веществу эффекта.[1]
Чем выше толерантность употребляющего к веществу, тем большие дозы ему необходимы для получения ожидаемого эффекта. Обычно толерантность вырабатывается при приёме вещества, а после прекращения приема со временем снижается. Быстро формируется толерантность к кофеину и опиатам. Чем чаще и чем в больших дозах вещество употребляется — тем быстрее растёт толерантность.
Своеобразный тип толерантности вызывают классические психоделики (ЛСД, псилоцибин, мескалин) — при приёме одного из этих веществ толерантность возрастает очень быстро, буквально через несколько часов после начала действия, но полностью спадает приблизительно за неделю.
Свойство живого организма приспосабливаться к меняющимся условиям среды существования путем коррекции процессов жизнедеятельности называется адаптируемостью.
Процессом адаптации обозначается процесс, возникающий на организменном, органном, системном и биохимическом уровнях при воздействии любого фактора в силу его качественной или количественной необычности и выражающийся в адекватных этому воздействию изменениях. Результат приспособительных процессов, обеспечивающий нормальное существование в измененных условиях, называется адаптацией.
Способность к адаптации присуща всему живому. Слово “адаптация” объединяет чрезвычайно широкий круг явлений и применяется в разнообразных областях биологии и медицины. Адаптация может развиваться в течение очень разных периодов времени - от долей секунды до десятков лет (например, адаптация органов чувств осуществляется очень быстро, генетические же сдвиги - крайне медленно).
Для обозначения приспособления организма к периодическому воздействию вредных веществ в условиях промышленного производства часто применяется термин “привыкание”. Под привыканием обычно имеют в виду понижение чувствительности организма к химическому агенту, происходящее под влиянием повторного длительного воздействия яда. Привыкание проявляться в виде ослабления или исчезновения неблагоприятных симптомов, появившихся в начале контакта с вредным веществом. Термин “привыкание” в токсикологии применяется с целью дифференциации различий между адаптацией к условиям существования, выработанной в течение эволюционного процесса, и адаптацией к факторам, чаще всего обусловленным производственной и хозяйственной деятельностью человека.
Долгое время считалось, что привыкание возможно лишь к отдельным веществам и что оно вообще не может развиваться по отношению к ядам, кумулирующим в организме. В настоящее время общепризнанно, что привыкание при соответствующих условиях возникает к любому вредному веществу, хотя все еще дискуссионным остается вопрос о ядах с тератогенным, канцерогенным и мутагенным действием.
Количество химических соединений, используемых в настоящее время, настолько велико, а характер их биологического действия настолько разнообразен, что приходится применять несколько видов классификации. Они делятся на две группы: общие, основанные на каком-либо общем принципе оценки, подходящем для всех без исключения химических веществ, и специальные, отражающие связь между отдельными физико-химическими или другими признаками веществ и проявлениями их токсичности.
Принципы классификации ядов табл. 1
Общие |
Специальные |
– По химическим свойствам (химическая) – По цели применения (практическая) – По степени токсичности (гигиеническая) – По виду токсического действия (токсикологическая) – По избирательной токсичности |
– По типу развивающейся гипоксии (патофизиологическая) – По механизму взаимодействия с ферментными системами (патохимическая) –По характеру биологических последствий отравлений (биологическая) – По степени канцерогенной активности и др. |
Наиболее широко используется химическая классификация, предусматривающая деление всех химических веществ на органические, неорганические и элементоорганические. Исходя из принятой химической номенклатуры, определяют класс и группу этих веществ.
Большое значение для профилактики отравлений имеет классификация токсичных веществ по цели применения. По этому признаку различают:
промышленные яды, используемые в промышленной среде. Среди них органические растворители, топливо, красители, хладореагенты, химреагенты, пластификаторы и др.
ядохимикаты, используемые в сельском хозяйстве.
лекарственные средства, имеющие свою классификацию.
бытовые химикалии, используемые в быту современного человека в виде пищевых добавок, средств санитарии, личной гигиены и косметики, средств по уходу за одеждой, мебелью, автомобилем и пр.
биологические и растительные яды, которые содержатся в различных растениях и грибах, животных и насекомых и вызывают отравление при попадании в организм.
боевые отравляющие вещества, которые применяются в качестве токсического оружия как средства ведения химической войны (БОВ).
Гигиеническая классификация ядов. В основу гигиенической классификации ядов, предложенной С.Д.Заугольниковым (1970), положена количественная оценка токсической опасности химических веществ согласно экспериментальным данным по определению их CL50, DL50 и ПДК. По степени токсичности яды делятся на следующие классы: I - чрезвычайно токсичные; II - высокотоксичные; III - умеренно токсичные; IV - малотоксичные. Ниже приведены показатели CL50, DL50 и ПДК для всех классов ядов.