Общая классификация факторов, определяющих развитие отравлений

1. Основные факторы, относящиеся к ядам

Физико-химические свойства; токсическая доза и концентрация в биосредах; характер связи с рецепторами токсичности; особенности распределения в биосредах; степень химической чистоты и наличие примесей; устойчивость и характер изменений при хранении.

2. Дополнительные факторы, относящиеся к «конкретной» токсической ситуации

Способ, вид и скорость поступления в организм; способность к накоплению (кумуляции) и привыкание к ядам; совместное действие с токсичными и лекарственными веществами.

3. Основные факторы, характеризующие пострадавшего

Видовая чувствительность; масса тела, питание и характер физической нагрузки; пол; возрастные особенности; индивидуальная вариабельность и наследственность; влияние биоритмов и т.д.; возможность развития аллергии и токсикомании.

4. Дополнительные факторы, влияющие на пострадавшего

Температура и влажность окружающего воздуха; барометрическое давление; шум и вибрация; лучистая энергия и т.д.

Основными факторами принято считать определенные качества ядов, а дополнительными – прочие факторы окружающей среды в конкретно сложившейся токсической ситуации.

В ответ на действие токсикантов возникают защитные реакции, ограничивающие токсическое действие яда. К таким реакциям отно­сят:

• выведение чужеродного вещества из организма в неизменном виде;

• отложение (депонирование) в тканях;

• разрушение яда до более простых веществ с последующим выведением их или включением в общие процессы метаболизма.

При изучении токсических эффектов на популяционном уровне возрастает значение окружающей среды как активного фактора, влияющего на поведение токсикантов в отдельных компонентах биоты, их фиксацию и деструкцию в природных системах и, как следствие этого, определяющего уровни поступления в живые организмы. Несомненно, неблагоприятно влияние на человека ряда физических факторов окружающей среды в совокупности с химическими воздействиями, которые они часто усиливают и пролонгируют. Кроме того, схожие по тяжести состояния организма могут быть вызваны действием разных токсинов, т.е. замаскированы. Организм может одинаково реагировать на самые разные раздражения и воздействия. Схожие по тяжести изменения могут быть вызваны в одном случае действием токсических веществ, в другом – чрезмерной физической и умственной нагрузкой.

1.3. Токсикокинетика

Данный раздел экотоксикологии рассматривает закономерности всасывания, распределения, накопления, метаболизма (биотрансформации) и выведения ядовитых веществ при остром и хроническом отравлениях.

1.3.1. Пути поступления и распределения ядов в организме

Различные токсичные вещества и их метаболиты транспортируются кровью в разных формах. Для многих чужеродных соединений характерна связь с белками плазмы, преимущественно с альбуминами. Вид связи определяется сродством данного соединения с белками и осуществляется ионными, водородными и ван-дер-ваальсовыми силами. Белки плазмы обладают способностью образовывать с металлами комплексы. Считается, что любые поступившие в организм металлы (за исключением щелочных) образуют соединения с белками, причем вначале с альбуминами. В дальнейшем возможно их перераспределение, например транспорт железа осуществляется В-глобулином, а 90–96% меди циркулирует в организме в виде комплекса с глобулинами – церулоплазмина.

Для некоторых металлов и металлоидов имеет значение транспорт клетками крови, главным образом эритроцитами. Например, более 90% поступившего в организм мышьяка или свинца циркулирует в эритроцитах.

Токсичные вещества – неэлектролиты, частично растворяются в жидкой части крови, а частично попадают в эритроциты, где сорбируются, по-видимому, на молекуле гемоглобина. Таким образом, белки крови способны связываться с токсичным веществом. Помимо транспортной функции они выполняют роль своеобразного защитного барьера, препятствующего до определенной степени непосредственному контакту токсичного вещества с рецептором токсичности.

Основными путями поступления ядовитых веществ в организм человека и животных являются пищеварительный тракт, органы дыхания и кожные покровы. Ядовитые вещества через желудочно-кишечный тракт поступают в основном из-за бесконтрольного скармливания кормов, загрязненных токсическими веществами или содержащих завышенные количества некоторых кормовых добавок: поваренной соли, карбамида, хлопкового шрота и др., а также при употреблении ядовитых растений, загрязненной воды.

Одним из основных токсикологических показателей является объем распределения, т.е. характеристика пространства, в котором распределяется данное токсическое вещество.

Существует 3 главных сектора распределения чужеродных веществ: внеклеточная жидкость (примерно 14 л для человека массой тела около 70 кг), внутриклеточная жидкость (28 л) и жировая ткань, объем которой значительно варьирует. Объем распределения зависит от трех основных физико-химических свойств данного вещества: водорастворимости, жирорастворимости и способности к диссоциации (ионообразованию). Водорастворимые соединения способны распространяться во всем водном секторе (внеклеточная и внутриклеточная жидкости) организма – около 42 л; жирорастворимые вещества накапливаются (депонируются) преимущественно в липидах.

Некоторые вещества по мере продвижения в пищевой цепи не рассеиваются, а накапливаются, т.е. это биологическое накопление, или кумуляция. Кумуляция – увеличение, накопление, собирание или сосредоточение действующего начала. Депонирование токсичного вещества свойственно всем живым организмам и приводит к временной локализации яда в тканях, не принимающих активного участия в жизненно важных процессах.

Пути биоаккумуляции включают:

• биоконцентрирование;

• биомагнификацию;

• экологическую магнификацию.

Биоконцентрирование – это накопление веществ внешней поверхностью тела и органами дыхания, исключая желудочно-кишечный тракт.

Биомагнификация заключается в накоплении веществ в организме прямым путем питания.

Экологическая магнификация – это накопление веществ посредством пищевых цепей.

Если скорость поступления каких-либо веществ выше, чем скорость их разложения, то можно говорить об их кумуляции. Это явление может наблюдаться в окружающей среде (почве, осадках, воздухе, воде) или в отдельном организме.

К примеру, следовые количества искусственно полученных радиоактивных изотопов (P³², Sr⁹⁰, Cs¹³⁷, J¹³¹ и др.) попадали в реку, пруд для накапливания отходов и в воздух. Концентрация фосфора была очень низкая, всего 0,000003 мг/г воды. Но его концентрация в желудке уток и гусей, получавших пищу из реки, составляла уже около 6 мг/г, а 1 г яичного желтка содержал в 9×10⁶ раз больше фосфора, чем 1 г речной воды. Теоретически, по мере продвижения радиоактивного фосфора по данной пищевой цепи, должен был происходить радиоактивный распад (у этого элемента очень короткий период полураспада). Причина подобного случая состоит в явлении кумуляции радиоактивного фосфора. Коэффициент кумуляции (накопления) рассчитывается по-разному для разных веществ. Например, для радиоактивных элементов – отношение содержания вещества в организме к содержанию его в окружающей среде.

Подобные высокие коэффиценты накопления (1500000 в данном случае) встречаются не часто, в среднем они ниже, около 200000.

Установлены коэффициенты накопления и для некоторых других изотопов: 250 для Cs¹³⁷ в мышечной ткани, 500 для Sr⁹⁰ в костях водоплавающих птиц (по отношению к концетрации этих изотопов в прудах для отходов, где кормились птицы). Концентрация йода в щитовидной железе зайца в 500 раз выше, чем в растущих кругом растениях, которые, в свою очередь, накапливают этот изотоп, выбрасываемый в воздух из труб атомной станции.

Радиоактивность не влияет на поглощение данного изотопа живой системой, однако после того, как изотоп попадает в организм, он, конечно, оказывает вредное воздействие на ткани. Поэтому при установлении «максимально допустимых уровней» выброса изотопов в окружающую среду следует делать поправку на экологическое накопление.

В общем, существует тенденция к большему накоплению в водных экосистемах, чем в наземных, так как потоки питательных веществ в жидкой среде более интенсивны, чем в плотной среде почвы.