Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Практикум по токсикологии и медицинской защите. Учебное пособие для студентов медицинских вузов
.pdf
Тема 1. ВВЕДЕНИЕ В ТОКСИКОЛОГИЮ. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОРГАНИЗМА И ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
7.
Токсический процесс. Формы проявления токсического процесса на
разных уровнях организации живого и их характеристика.
Задание для подготовки к занятию
1.
Дайте развернутое определение токсичности. Охарактеризуйте факто
ры, влияющие на ее проявления.
2.
Опишите основные принципы классификации ядовитых веществ.
3.
Как влияет на токсичность вид аппликации яда, его структурные и
физико-химические свойства?
4.
Как количественно выразить токсичность?
5.
Каково соотношение между токсичностью и опасностью химических
соединений?
6.
Как охарактеризовать органотоксичность (избирательную токсич
ность)?
7.
Каков биологический смысл процессов биотрансформации веществ.
Как и с какой целью можно модифицировать метаболизм ксенобиотиков?
8.
Дайте определение понятиям: токсическая доза, токсическая концен-
трация и токсодоза.
9.
Какие уровни токсических эффектов принято оценивать в токсиколо-
ãèè?
10.
Как графически выражается зависимость «доза — эффект»?
11.
Каким образом можно практически использовать концепцию пороговости в токсикологии? Дайте определение предельно допустимой концентрации (ПДК).
12.
Какие формы токсического процесса можно выделить на организ-
менном уровне?
13.
Чем отличается местное действие химических веществ от резорбтив
ного и от рефлекторного?
14.
Дайте определение понятиям токсикокинетика и токсикодинамика.
15.
В чем суть механизмов токсического действия, вызываемых физико-
химическими реакциями?
-
-
-
***
Токсикология как наука располагает методологической основой, позволяю
щей количественно и качественно оценить токсичность и опасность хими
ческих веществ. Понятия токсичность и опасность ни в коем случае не под
меняют друг друга. По определению ВОЗ, токсичность — это относительная
способность соединения наносить вред вследствие неблагоприятного био
логического эффекта; опасность — вероятность такого воздействия.
Токсичность и опасность — понятия строго количественные. Принципы
и методы оценки токсичности и опасности химических веществ составляют
предмет одного из разделов токсикологии — токсикометрию. Токсикомет
11
-
-
-
-
-
ПРАКТИКУМ ПО ТОКСИКОЛОГИИ И МЕДИЦИНСКОЙ ЗАЩИТЕ
рия является основой для изучения патогенеза интоксикаций, так как рас
полагает рядом прямых тестов для исследований в этом направлении. В то
же время именно на токсикометрических закономерностях основывается
санитарно-гигиеническое регламентирование содержания токсичных ве
ществ в различных объектах внешней среды.
Практическая работа ¹ 1
Анализ показателей кривой «доза — эффект»
При оценке острой токсичности гидразина определяли дозу, вызывающую
судороги у крыс. На рис. 1 приведена зависимость «доза — эффект» для гид
разина.
Исходя из графика, определите:
t
значение ЕD50для развития судорог у крыс;
t
величину части популяции, реагирующей на малые и большие дозы
яда;
t
диапазон доз, в пределах которого реакция на токсикант в данной популяции примерно одинакова;
t
степень различия чувствительности животных к токсиканту;
t
как изменится кривая, если ее представить в виде зависимости «пробит
эффекта — log дозы».
-
-
-
12
Ðèñ. 1. График зависимости «доза — эффект» для гидразина
Тема 1. ВВЕДЕНИЕ В ТОКСИКОЛОГИЮ. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОРГАНИЗМА И ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
Практическая работа ¹ 2
Построение кривой «доза — эффект»,
исходя из представленных данных эксперимента
по определению острой токсичности веществ
При оценке острой токсичности фенилгидразина для крыс были получены
следующие результаты:
Номер группы
1 100 0/6
2 125 1/6
3 150 3/6
4 170 5/6
5 190 6/6
6 210 6/6
* В числителе— числопогибших животных,в знаменателе — общее число животных в группе.
Используя представленные данные:
t
рассчитайте показатели летальности в процентах;
t
постройте кривую «доза — эффект» в форме «эффект — log дозы»;
t
проанализируйте полученную кривую зависимости «доза — эффект»;
t
отметьте на полученной кривой величину среднесмертельной дозы.
Доза гидразина,
ìã/êã
Летальность* Летальность, %
Практическая работа ¹ 3
Соотношение между концентрацией
и временем воздействия токсикантов в газо-, паро-,
аэрозольном состоянии и вызываемым ими эффектом
Для характеристики токсичности веществ, действующих в виде пара, газа
или аэрозоля, часто используют величину, обозначаемую как токсодоза (W).
Эта величина учитывает не только содержание токсиканта в воздухе (токси
ческую концентрацию), но и время пребывания человека в зараженной ат
мосфере. Расчет величин токсодозы предложен немецким химиком Ф. Габе
ром в начале ХХ века для оценки токсичности боевых отравляющих ве
ществ:
W=C•t,
ãäå W — токсодоза; C — концентрация вещества в окружающем воздухе; t — время действия
вещества.
Однако некоторые вещества при снижении в 2–3 раза концентрации,
вызывающей смерть, вообще не оказывают токсического действия, даже
при многочасовой экспозиции. Например, у синильной кислоты отсутствует
13
-
-
-
-
ПРАКТИКУМ ПО ТОКСИКОЛОГИИ И МЕДИЦИНСКОЙ ЗАЩИТЕ
кумулятивное действие, благодаря высокой скорости ее детоксикации —
1 мг/кг•ч. Следовательно, при сопоставимых скоростях обезвреживания яда
и его поступления в организм интоксикация может не развиться. Об этом
говорит и то обстоятельство, что в условиях воздействия цианистым водоро
дом увеличение времени контакта с токсикантом с 30 с до 15 мин для дости
жения летального эффекта требует увеличения LCt
â 4–5 ðàç.
50
В ходе решения представленных ниже задач проанализируйте влияние
концентрации токсиканта и времени воздействия на вызываемый им токси
ческий эффект.
-
-
-
Задача 1.
В остром эксперименте на крысах была определена смерте
льная концентрация фосгена при экспозиции в 1 мин, которая составляет
450 мг/м
3
.
Какую концентрацию газа в затравочной камере следует создать для по
лучения летального эффекта, если время воздействия будет 10 мин и 45 мин?
Задача 2.
В остром опыте при воздействии цианистого водорода при
минутной экспозиции абсолютно летальной оказалась концентрация
2,25 г/м
3
. При снижении концентрации до 0,75 г/м3и увеличении экспози-
ции до 3 мин животные не погибали.
Как можно объяснить полученные результаты этих экспериментов?
Справедлива ли формула Ф. Габера для подобной ситуации?
Задача 3.
Проанализируйте графики зависимости токсичности от времени экспозиции (рис. 2). Укажите характерные отличия для кумулирующих
ядов, для некумулирующих и для случаев «сверхкумуляции».
-
-
14
Ðèñ. 2. Графики зависимости токсичности от времени экспозиции
Тема 1. ВВЕДЕНИЕ В ТОКСИКОЛОГИЮ. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОРГАНИЗМА И ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
Практическая работа ¹ 4
Изучение зависимости токсичности
от пути поступления токсиканта в организм
Проанализируйте представленные в табл. 1 величины токсических доз и
концентраций фосфорорганических отравляющих веществ.
Таблица 1
Токсичность ФОВ при различных путях проникновения в организм
Путь поступления, доза (концентрация), единицы ее измерения
Вещество
из группы
ÔÎÂ
Зарин 0,015 0,075 0,025 0,1 0,14 25
Зоман 0,004 0,03 0,006 0,03 0,04 2,5
VX 0,004 0,03 0,006 0,03 0,04 0,14
Внутривенно,
LD
50
ìã/êã
,
Ингаляция,
LCt
,
50
ìã • ìèí/ë
Ингаляция,
LD
,
50
ìã/êã
Найдите примерное количественное соотношение между параметрами
токсичности при разных видах аппликации яда. Какова причина большей
токсичности при попадании веществ через органы дыхания? Дайте заключение о сравнительной перкутанной токсичности приведенных в табл. 1 токсикантов.
Через
слизистые
ãëàç,
LD
,
50
ìã/êã
Через рот
(per os),
LD
,
50
ìã/êã
Через кожу,
LD
,
50
ìã/êã
Практическая работа ¹ 5
Расчет среднесмертельных доз и концентраций
по параметрам физико-химических свойств соединений
Доказана прямая взаимосвязь между параметрами токсичности, химически
ми и физико-химическими свойствами веществ. Это положение использует
ся при проведении токсикологической оценки различных химических сое
динений, первым этапом которой является математический расчет LD
LC
50.
Используя справочные материалы (табл. 2) и соответствующие матема
тические формулы, рассчитайте LD
иLC50для этанола, дихлорэтана, ме
50
тилизоцианата и ацетона. Методику расчета и полученные результаты вне
сите в тетрадь с протоколами работ. Расставьте указанные вещества в поряд
ке повышения их токсичности, используя величину LD
.
50
50
15
-
-
-
è
-
-
-
-
ПРАКТИКУМ ПО ТОКСИКОЛОГИИ И МЕДИЦИНСКОЙ ЗАЩИТЕ
Таблица 2
Некоторые физико-химические свойства
этанола, дихлорэтана, метилизоцианата и ацетона *
Физические и физико-
химические показатели
М — молекулярная масса 46,07 99 57,0 58,08
d — плотность (г/см
t
— температура кипения (°C) 78,32 57,3 39,1–40,1 –94,82
êèï.
t
— температура плавления (°C) –114,5 –97 –45 56,20
ïë.
* Данные получены из справочного издания «Вредные химические вещества» под ред.
В. А. Филова.
3
) 0,7893 1,1176 0,9620 0,7899
этанол дихлорэтан метилизоцианат ацетон
Ñ
ÎÍ Ñ2Í4Ñl
2Í5
Химические соединения
2
ÑÍ3NÑO (ÑÍ3)2Ñ=Î
Ниже приведены формулы для предварительного расчета параметров
токсичности — LD
Расчет LC
50
Для хлорированных алифатических углеводородов с t
èLC50.
50
для всех углеводородов по молекулярной массе вещества:
lg LC50ìÌ/äì3= 2,17 – 0,026 Ì.
< 160° Ñ:
êèï.
lg LC50ìÌ/äì3= 0,81 – 0,0059 Ì – 0,0107 t
êèï.
Для спиртов и фенолов:
lg LC50ìÌ/äì3= 1,43 – 0,0102 Ì – 0,0091 t
êèï.
Для нитрилов, цианидов и изоцианатов:
lg LC50ìÌ/äì3= –1,06 – 0,004 t
êèï.
Для кетонов:
lg LC50ìÌ/äì3= 1,40 – 0,020 Ì.
Расчет LD50для летучих органических веществ (t
< 200° Ñ):
êèï.
lg LD50ìÌ/êã = 2,8 – 0,013 Ì.
При известной LC50вещества LD50рассчитывают по следующей формуле:
lg LD50ìÌ/êã = 0,62 lg LC50ìÌ/äì3+ 1,8.
Существуют и другие формулы для расчета параметров токсичности раз
нообразных классов веществ. Сведения об этих формулах можно получить в
специальной токсикологической литературе.
Сравните полученные вами расчетные данные с результатами, представ
ленными в табл. 3.
Сделайте выводы о практическом использовании расчетного метода
определения параметров токсичности.
-
-
16
Тема 1. ВВЕДЕНИЕ В ТОКСИКОЛОГИЮ. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОРГАНИЗМА И ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
Таблица 3
Среднесмертельные дозы этанола, дихлорэтана, метилизоцианата и ацетона
для крыс при внутрижелудочном введении *
Токсиканты Этанол Дихлорэтан Метилизоцианат Ацетон
LD
, ã/êã 9,0 1,00 0,071 8,0
50
* Данные получены из справочного издания «Вредные химические вещества» под ред.
В. А. Филова.
Практическая работа ¹ 6
Определение острой токсичности в эксперименте
на животных; расчет LD
с использованием метода пробит-анализа
по данным эксперимента
50
Данная работа позволяет приобрести навык определения LD
в экспери
50
менте. Нужно помнить, что использованный в работе нитрит натрия — это
только модельное вещество. Подобная работа возможна с любым соединением (например, с ФОС, спиртами, аминами, хлорорганическими соединениями и др.).
Цель работы: определить среднесмертельную дозу нитрита натрия для лабораторных животных (мышей) при внутрибрюшинном введении.
Для выполнения работы готовят рабочий раствор нитрита натрия. Необходимое для введения количество рабочего раствора яда рассчитывается в
зависимости от массы животного. Животным четырех групп вводят рабочий
раствор в дозах 30, 40, 56 и 90 мг/кг соответственно. Контрольной группе
животных вводят в тех же объемах физиологический раствор.
За животными наблюдают, регистрируют клиническую картину интоксикации и сроки их гибели. Результаты опыта записывают в тетрадь прото
колов.
Расчет LD
производят с использованием графических методов про
50
бит-анализа (например, по методу Миллера–Тейнтера, преимуществом ко
торого является сравнительная простота). Результаты опыта представлены в
табл. 4.
На миллиметровой бумаге строят график. По оси ординат откладывают
пробиты (0,2 пробита в 1 см), при этом значения пробитов доз находят по
таблицам. Следует учесть, что доз, которые вызывают 0 и 100% эффект, тео
ретически существовать не может, так как ветви кривой нормального рас
пределения асимптотически приближаются к оси абсцисс. Соответственно
этому не существует и пробитов, которые были бы эквивалентны 0 и 100%
эффекту. Поэтому для доз, которые в эксперименте вызвали 0 и 100% эф
фект, используют «рабочие пробиты» (табл. 5).
-
-
-
-
-
-
-
17
ПРАКТИКУМ ПО ТОКСИКОЛОГИИ И МЕДИЦИНСКОЙ ЗАЩИТЕ
Выражение эффекта, наблюдавшегося в эксперименте,
в пробитах (верхняя цифра) и процентах (нижняя цифра)
N*
3
4
5
6
7
8
9
10
12345678910
4,57
33,3
4,33
25,0
4,16
20,0
4,03
16,7
3,93
14,3
3,85
12,5
3,78
11,1
3,72104,16204,48304,75405,00505,25605,52
* N — число животных в группе.
Число животных, у которых наблюдался изучаемый эффект
5,43
60,6
5,0
50,0
4,75
40,0
4,57
33,3
4,43
28,6
4,33
25,0
4,23
22,2
100
5,67
75,0
5,25
60,0
5,00
50,0
4,82
42,9
4,68
37,5
4,57
33,3
100
5,84
80,0
5,43
66,6
5,18
57,1
5,00
50,0
4,86
44,4
100
5,97
83,3
5,57
71,4
5,32
62,5
5,14
55,6
100
6,07
85,7
5,67
75,0
5,43
66,7
100
6,35
87,5
5,77
77,8
70
100
6,22
88,9
5,84806,28
100
90
Таблица 4
100
Пробиты (от англ. слов «probability unites») — вероятностные величины, позволяющие анализировать зависимость «доза — эффект» в линейном виде (пробиты =
a + b • lgD). Значения пробитов по наблюдаемым биоответам находят с использованием таблиц или рассчитывают по формулам, учитывая, что пробит для ED
равен 5, для ED16— 4, а для ED84—6.
Рабочие пробиты для эффектов 0 и 100%
Число животных
в группе
2 3,85 6,15
3 3,62 6,38
4 3,47 6,53
5 3,36 6,64
6 3,27 6,73
7 3,20 6,80
8 3,13 6,87
9 3,09 6,91
10 3,04 6,96
Рабочие пробиты для эффектов
0% 100%
18
50
Таблица 5
Тема 1. ВВЕДЕНИЕ В ТОКСИКОЛОГИЮ. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОРГАНИЗМА И ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
По оси абсцисс на графике наносят логарифмы испытанных доз токси
канта. В соответствии с нанесенными на график точками проводят прямую
так, чтобы она наиболее близко лежала к полученным точкам.
На оси абсцисс находят значение дозы для той точки на проведенной
прямой, которой соответствует величина пробита, равная 5. Это — доза
. Дозы, соответствующие пробитам 4 и 6, будут соответственно LD16и
LD
50
.
LD
84
Стандартную ошибку LD
где N — общее число животных в группах, для которых значения пробитов на проведенной
прямой находятся между 3,5 и 6,5.
50
SLD
(SLD
50
вычисляют по формуле
50)
LD LD
-
()
84 16
=
2N
,
С учетом найденной ошибки определяют окончательное выражение
в данной практической работе, после чего делают выводы о токсично
LD
50
ñòè.
Задание.
В качестве модельного вещества использовали стрихнин.
Животным вводили рабочий раствор стрихнина в дозах 1,3; 1,65; 1,75 и
1,9 мг/кг соответственно. Результаты опыта представлены в табл. 6.
Таблица 6
Результаты эксперимента по влиянию различных доз стрихнина
на клиническую картину интоксикации и летальность животных
Äîçà
стрихнина,
ìã/êã
1,3
1,65
1,75
1,9
¹ Судороги Гибель
1+–
2+–
3+–
1+–
2++
3+–
1++
2+–
3++
1++
2++
3++
Летальность,%Теоретические
пробиты
Рабочие
пробиты
-
-
Исходя из полученных данных, заполните табл. 6 и рассчитайте LD
стрихнина для мышей с использованием графического метода пробит-ана
лиза.
19
50
-
ПРАКТИКУМ ПО ТОКСИКОЛОГИИ И МЕДИЦИНСКОЙ ЗАЩИТЕ
Практическая работа ¹ 7
Рефлекторное действие аммиака
на дыхание и сердечную деятельность кролика
Кролика фиксируют в станке на спине. В сердце и диафрагму вводят по од
ной игле с прикрепленными бумажными флажками разной окраски. По
движению флажков подсчитывают частоту дыхания и сердцебиений.
К носу кролика подносят вату, смоченную раствором аммиака. Наблю
дают за изменением дыхания и деятельностью сердца.
Удаляют вату с аммиаком. Отмечают скорость восстановления сердечной
деятельности и дыхания.
Практическая работа ¹ 8
Исследование местного раздражающего действия
при нанесении токсикантов на кожу
В учебных целях возможно проведение исследования на мелких грызунах:
мышах, крысах, морских свинках или на кроликах.
Животных фиксируют в станке в положении на животе. На выстриженную поверхность спины платиновой петлей, микропипеткой или палочкой
наносят яд в виде водных или масляных растворов, мазей, эмульсий, суспензий. Регистрируют местные реакции: эритему, отек, некроз и другие проявления — сразу после экспозиции, через 1 и 16 ч. Контролем служит симметричный участок кожи спины по другую сторону от позвоночника: правый
бок используют для аппликации изучаемого вещества, левый — для контроля.
Признаки раздражения выявляют визуально: фиксируют покраснение
кожи, наличие трещин, изъязвлений, кровоизлияний, появление сухой кор
ки и т. д.
Выраженность раздражающего действия испытуемого вещества при од
нократной аппликации оценивается в соответствии с классификацией
(табл. 7).
За порог раздражающего действия вещества на кожу принимается мини
мальное его разбавление, вызывающее эффект у 50% животных (определяют
для веществ, относящихся к 1–3-му классам по степени выраженности раз
дражающего действия на кожу). Регистрируется также минимальное разбав
ление вещества, не вызывающее раздражения кожи.
Вещества, оказывающие резко выраженное и чрезвычайно сильное раз
дражающее действие на кожу (4–10-й классы классификации, приведенной
в табл. 7), относятся к опасным при попадании на кожу и слизистые оболоч
ки глаз.
В качестве модельных веществ при выполнении работы можно рекомен
довать аммиак, перекись водорода, диметилсульфоксид и другие соедине
ния.
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]