
- •Лекция № 1 Тема: Предмет и задачи экологической токсикологии, ее место в системе наук об окружающей среде
- •История развития экологической токсикологии в России.
- •Лекция № 2 Тема: Понятие ксенобиотиков. Принципы классификации токсических соединений.
- •Лекция № 3 Тема: Общие вопросы токсикокинетики.
- •1. Поступление через дыхательные пути.
- •2. Всасывание из желудочно-кишечного тракта.
- •3. Проникновение через кожу.
- •1. Простая диффузия.
- •2. Фильтрация.
- •3. Пиноцитоз.
- •4. Активный транспорт.
- •5. Транспорт через гематоэнцефалический и плацентарный барьеры.
- •Лекция № 4 Тема: Общие вопросы токсикокинетики метаболизм и выведение ксенобиотиков.
- •Лекция № 5 Тема: Источники появления потенциальных токсических веществ в окружающей среде. Приоритетные загрязнители.
- •Лекция № 6 Тема: Поведение ксенобиотиков в окружающей среде.
- •Лекция № 7 Тема: Тяжелые металлы как основные токсиканты в экосистеме.
- •Лекция № 8 Тема: Органические токсиканты, их влияние на окружающую среду.
- •Воздействие соз на здоровье человека и состояние экосистем
- •Лекция № 9 Тема: Диоксины как наиболее опасные стойкие органические загрязнители.
- •Основные источники диоксинов и фуранов
- •Значения коэффициентов эквивалентной токсичности для диоксинов хдд и фуранов хдф (воз, 1997)
- •Лекция № 10 Тема: Полихлорированные бифенилы.
- •Лекция № 11 Тема: Полициклические ароматические углеводороды и летучие органические соединения.
- •Лекция № 12 Тема: Основная классификация пестицидов.
- •Нормативы содержания ддт и его метаболитов в экосистемах по рекомендациям органов здравоохранения и защиты окружающей среды сша и Канады
- •Лекция № 13 Тема: Принципы токсикологического нормирования.
- •Соотношение различных видов пдк в воздухе для некоторых веществ
- •Лекция № 14 Тема: Токсический эффект. Адаптация к воздействию.
- •Лекция № 15 Тема: Биоиндикация и биотестирование.
Лекция № 2 Тема: Понятие ксенобиотиков. Принципы классификации токсических соединений.
План лекции:
Понятие ксенобиотиков.
Принципы классификации ядов.
Основные классы токсичных веществ.
Профилактика профессиональных отравлений.
Организм человека и животных как объект воздействия ксенобиотиков.
В современном обществе развитие технического прогресса приводит к появлению новых факторов, оказывающих вредное воздействие на организм человека и животных. Помимо традиционных токсических веществ, таких как промышленные и сельскохозяйственные яды, все большее значение приобретают токсиканты, образующиеся в процессе распада строительных материалов, предметов обихода. По своему влиянию на организм необходимо отметить и вредное воздействие шума, вибрации, ионизирующих, лазерных, электромагнитных излучений.
Ксенобиотики - синтетические вещества, чуждые естественному окружению или метаболизму человека и животных.
Существует множество классификаций токсических веществ. Они различаются по своим подходам.
1. Классификация по химическому составу:
органические соединения (алифатические углеводороды, спирты, эфиры, альдегиды, кетоны, жирные кислоты, галогенопроизводные, ароматические углеводороды);
элементоорганические соединения (фосфорорганические, хлорорганические, ртутьорганические и другие);
неорганические вещества, в том числе и различные металлы (марганец, свинец, ртуть), их окислы, кислоты и основания.
2. Классификация по путям поступления:
через органы дыхания (аммиак, сернистый газ, окислы азота); таким путем поступают яды в виде паров, газов и пыли;
через желудочно-кишечный тракт (свинец, кристаллические нитропроизводные бензола); таким путем поступают яды в виде пыли, паров, газов, с грязных рук;
через неповрежденную кожу (углеводороды ароматического и жирного ряда, их производные, металлоорганические соединения); таким путем поступают яды преимущественно жидкой, маслянистой и тестообразной консистенции.
3. Классификация по путям выделения:
через легкие (бензин, бензол, хлороформ, этиловый эфир, спирты, ацетон, сложные эфиры); т.е. летучие вещества, неизменяющиеся или медленно изменяющиеся в организме;
через почки (свинец, ртуть, марганец, мышьяк), т.е. хорошо растворимые в воде вещества и продукты превращения ядов в организме;
через желудочно-кишечный тракт (свинец, ртуть, марганец, сурьма), т.е. плохо растворимые или нерастворимые вещества;
через кожу сальными железами выделяются все растворимые в жирах вещества (потовыми железами выделяются ртуть, медь, мышьяк, сероводород);
через молочные железы вместе с молоком выделяются вещества, растворимые в жирах (спирт, хлороформ, бензол).
4. Классификация по происхождению:
промышленные,
сельскохозяйственные,
бытовые,
боевые отравляющие вещества.
5. Классификация по физическому состоянию:
газы,
пары,
пыль,
жидкости и др.
6. Классификация по преимущественно поражаемой системе:
вещества раздражающего типа действия (хлор, аммиак, фосген, сернистый ангидрид);
нейротропные яды (ртуть, марганец, свинец, сероуглерод);
гепатотропные яды (хлорированные углеводороды: хлороформ, дихлорэтан, хлорнафталины);
гематотропные яды (бензол, мышьяковистый водород, фенилгидразин);
промышленные аллергены (хром, бериллий, формальдегид);
нефротропные яды (этиленгликоль, сулема, соединения фтора, кадмия).
Для проявления токсических свойств ксенобиотиков важное значение имеют концентрация токсического вещества и время действия яда, определяющие его дозу, поглощенную организмом (рис. 1).
В соответствии с классификацией токсичности и опасности по степени воздействия на организм вредные вещества подразделяются на четыре класса. При этом токсичность вещества определяется как величина, обратная средней смертельной концентрации или дозе.
Этот принцип заложен в классификации токсических веществ по ГОСТу 12.1.007 – 76 «Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности».
Требования стандарта распространяются на вредные вещества, содержащиеся в сырье, продуктах, полупродуктах и отходах производства, и устанавливают общие требования безопасности при их производстве, применении и хранении.
Стандарт не распространяется на вредные вещества, содержащие радиоактивные и биологические вещества.
По степени воздействия на организм вредные вещества подразделяют на четыре класса опасности:
1-й – вещества чрезвычайно опасные;
2-й - вещества высокоопасные;
3-й - вещества умеренно опасные;
4-й - вещества малоопасные.
Этот же документ содержит основные требования безопасности и меры профилактики профессиональных отравлений. Их можно разделить на три основные группы:
Применение современных технологий, направленных на уменьшение воздействия вредного фактора.
Разработка предельно-допустимых концентраций.
Организация контроля за содержанием вредных веществ (рис.2).
Чужеродные для живого организма химические вещества, циркулирующие в окружающей среде, при контакте с человеком или животными не могут во всех случаях приводить к одинаковым последствиям. Это обусловлено не только большой динамичностью уровня загрязнений, особенно атмосферного воздуха, но и гетерогенностью популяции, различными видовыми особенностями, биологическим ритмом живых систем.
Характер ответной реакции на воздействие вредных факторов внешней среды может быть неодинаков у человека и различных видов животных. Механизм видовых различий к интоксикации химическими веществами учеными объясняется по-разному. В первую очередь, он зависит от особенностей обмена веществ, степени сложности и дифференцированности центральной нервной системы, уровня развития регуляторных механизмов, особенностей кожных покровов, размеров животного, продолжительностью его жизни (рис.4).
Реакция человека на воздействие химических соединений может быть отлична от реакции отдельных видов животных, как по качеству, так и по силе действия на организм. Так, при воздействии нитрита натрия у морских свинок и кроликов метгемоглобин почти не образуется в отличие от человека и крыс. Доза синильной кислоты, вызывающая тяжелое отравление у собак, слабо действует на человека. Переносимая доза атропина, наоборот, для собак и кроликов в 100 раз выше дозы для человека.
Указанные различия во многом определяются активностью ферментных систем, видовыми особенностями ферментов, скоростью поступления яда в клеточные структуры и, особенно, липидные клеточные мембраны. Заслуживают внимания и различия в связывании ядов белками крови, особенности питания и др.
В настоящее время общепринято сравнивать видовую чувствительность животных к действию ядов по показателям острой токсичности – величина среднесмертельных концентраций и доз. На основе сопоставления среднесмертельных доз для четырех видов животных предложена оценка коэффициентов видовой чувствительности (КВЧ).
КВЧ менее трех указывает на отсутствие видовых различий в чувствительности животных к яду. Эти различия заметны при КВЧ выше трех, а при КВЧ выше девяти – резко выражены. (Уланова)
Различия до трех не существенны, так как могут зависеть от дополнительных факторов: времени года, объема вводимого раствора, степени разведения вещества, условий питания и т.д.
Наиболее труден вопрос о переносе данных, полученных на животных, на человека. Считают, что при однозначной реакции у нескольких видов животных можно ожидать подобную реакцию и у человека. При экстраполяции данных с животных на человека предложено учитывать сходство и видовые различия по биохимическим, физиологическим и фармакологическим признакам, а для нивелирования различий в чувствительности человека и животных – пересчитывать дозу вещества на единицу поверхности тела млекопитающих.
Отличие человека от животных больше, чем животных одного вида от другого. Основные отличия человека от животных предопределяется высоким развитием его центральной нервной системы. Болезни человека существенно отличаются от болезней животных, поэтому экспериментальные модели различных заболеваний не могут считаться удовлетворительными. У животных с большим трудом удается обнаружить побочные эффекты лекарственных веществ. Экстраполяция экспериментальных данных с животных на человека не может быть универсальной. Она может быть осуществлена по одним принципам в одном классе соединений и по другим принципам – в другом.
Всегда следует помнить о том, что, хотя, и получены обнадеживающие данные, на заключительном этапе оценки опасности химического вещества необходимы эпидемиологические исследования людей. Однако, в большинстве своем экспериментальные данные позволяют достаточно надежно обосновать мероприятия для защиты человека и животных от неблагоприятного воздействия химических соединений.
Помимо видовых различий токсический эффект зависит и от ряда других факторов:
от пола,
от возраста;
от индивидуальной чувствительности;
от окружающей температуры;
от сезонных и суточных колебаний (рис.3).
Знание указанных закономерностей необходимо как в теории, так и в практике экологической токсикологии.
Литература:
Барышников И.И., Лойт А.О., Савченков М.Ф. Экологическая токсикология. 1 часть-Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 1991
Навроцкий В.К. Гигиена труда. М.: Медицина, 1974
Руководство по профессиональным заболеваниям. Под ред. Измерова Н.Ф. М.: Медицина, т. 1
Справочник по гигиене труда. Под ред. Карпова Б.Д., Ковшило И.Е. Л.: Медицина, 1976