Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Экологическая токсикология. Практикум
.pdf
21
Однако токсикологическая классификация ядов имеет очень общий характер и
обычно детализируется за счет дополнительной информации об их “избирательной
токсичности”.
Классификация отравлений как заболеваний химической этиологии имеет в
своей основе два ведущих принципа: этиопатогенетический, клинический и
нозологический. Согласно первому принципу, отравления делят по причине их
возникновения.
Отравления могут происходить двумя способами. Первый - преднамеренные,
когда токсические вещества используются для целей самоубийства или убийства. В
таких случаях яды вводятся в организм с явной целью нанесения вреда. Второй непреднамеренные отравления, когда яды приводят потерпевшего в беспомощное
состояние без предварительного намерения. Такие ситуации могут возникать,
например, в случае грабежа или других преступлений, где целью не является
непосредственное причинение смерти [9].
Случайные отравления развиваются независимо от воли пострадавшего
вследствие самолечения и передозировки лекарственных средств (например,
обезболивающих при болевом синдроме или снотворных при бессоннице), при
алкогольной интоксикации, в результате ошибочного приема одного лекарства
вместо другого или средства для наружного применения внутрь, а также при
несчастных случаях (взрыв, утечка ядовитого вещества, разбитая тара и пр.) на
химическом производстве, в лабораториях или в быту (например, при пожаре или
неисправности отопительной системы).
Преднамеренные отравления бывают связаны с осознанным применением
токсического вещества с целью самоубийства (суицидальные отравления) или убийства
(криминальные отравления). В последнем случае возможны и несмертельные
отравления вследствие применения ядов для развития у потерпевшего беспомощного
состояния (в целях ограбления, изнасилования и пр.).
Отравления, согласно конкретным условиям, в частности, по месту их
возникновения представлены на рисунке 1.8.
22
Рисунок 1.8 – Классификация отравлений по месту возникновения
Отравления, вызванные поступлением яда из окружающей человека среды,
носят название экзогенных. Классификация таких отравлений по способу
поступления в организм во многом определяет меры первой помощи.
Среди бытовых отравлений широко распространены пероральные, которые
связаны с поступлением ядов через рот. К этой категории относится большая группа
пищевых отравлений, когда яд попадает в организм вместе с пищей. Напротив, среди
производственных отравлений преобладают ингаляционные, наступающие при
вдыхании токсических веществ, находящихся в окружающем воздухе. Кроме того,
часто отмечаются перкутанные (накожные) отравления при проникновении
токсических веществ через незащищенные кожные покровы.
Инъекционные отравления наблюдаются при парентеральном введении яда,
например при укусах змей и насекомых, а полостные – при попадании яда в
различные полости организма (прямую кишку, влагалище, наружный слуховой
проход и пр.). Кроме того, в медицинской литературе встречаются иные обозначения
отравлений соответственно происхождению вызвавшего их токсического вещества.
Отравления лекарствами соответственно получили наименование лекарственных
(медикаментозных), промышленными ядами – промышленных, алкоголем –
алкогольных и т. д.
23
Эндогенные интоксикации возникают в случае отравления токсическими
метаболитами, которые могут образоваться и накапливаться в организме при
различных заболеваниях, чаще связанных с нарушением функции выделительных
органов (почки, печень и пр.).
Классификация отравлений по клиническому принципу предусматривает
прежде всего учет особенностей их клинического течения. Острые отравления
развиваются при одномоментном поступлении в организм токсической дозы и
характеризуются острым началом и выраженными специфическими симптомами.
Хронические отравления обусловлены длительным, часто прерывистым,
поступлением ядов в малых (субтоксических) дозах. Заболевание начинается с
появления малоспецифических симптомов, отражающих первичное нарушение
функций преимущественно нервной и эндокринной систем. Выделяют более редкие
по своей распространенности подострые отравления, когда при однократном
введении яда в организм клиническое развитие отравления очень замедленно и
вызывает продолжительное расстройство здоровья. Этот вид отравления обычно
рассматривают вместе с острыми, которые более близки к ним по патогенезу и
симптоматике.
Соответственно степени тяжести определяют легкие, средней тяжести,
тяжелые, крайне тяжелые и смертельные отравления, которые прямо зависят от
выраженности клинической симптоматики и в меньшей степени от величины
принятой дозы. Известно, что развитие осложнений (пневмония, острая почечная или
печеночная недостаточность и пр.) значительно ухудшают прогноз любого
заболевания, поэтому осложненные отравления обычно относятся к категории
тяжелых.
В клинической токсикологии принято выделять определенные нозологические
формы отравлений, которые могут вызывать даже различные по своей химической
структуре вещества при условии единого патогенеза их токсического действия,
идентичных клинических проявлений и патоморфологической картины. Поэтому
нозологическая классификация основана на названиях отдельных химических
препаратов (например, метиловым спиртом, мышьяком, угарным газом и пр.) или
24
группы веществ (например, барбитуратами, кислотами, щелочами и пр.). Возможно
использование наименований целого класса веществ, объединенного общностью их
применения (ядохимикаты, лекарства) или происхождения (растительные, животные
и синтетические яды), однако в этих случаях используется не нозологическая, а
видовая классификация отравлений, необходимая для общей систематизации всех
многочисленных нозологических форм заболеваний химической этиологии [10].
Вопросы для самопроверки.
1. Дать классификацию токсичных веществ по химическим свойствам.
2. Дать классификацию токсичных веществ по цели применения.
3. Дать классификацию токсичных веществ по виду токсического действия.
4. Описать особенности производственных и бытовых отравлений.
5. Охарактеризовать особенности пероральных, ингаляционных, перкутанных,
инъекционных отравлений.
6. Описать особенности эндогенных и экзогенных интоксикаций.
1.4 Всасывание, распределение, биотрансформация и выделение ядов
Поступление чужеродных веществ в организм, их распределение между
органами и тканями, биотрансформация (метаболизм) и выделение предполагают их
проникновение (транспорт) через ряд биологических мембран.
Мембранные системы организма имеют одинаковое строение, но отличаются
по функциональным свойствам. Они представляют собой подвижные структуры,
образованы белково-фосфолипидными комплексами, обладающие ограниченной
проницаемостью для различных соединений.
Биологические мембраны представляют собой двухслойные липидные
мембраны, в которых наружу выставлены полярные части фосфолипидов, а внутрь
гидрофобные хвосты. Часть липидов, окружающая белковые молекулы, образует с
ними агрегаты, т.е. тесно связана с мембранными белками, и гораздо менее подвижна.
25
В целом биологические мембраны образуют барьер проницаемости для различных
веществ.
Коэффициент диффузии яда или лекарства зависит от его молекулярной массы,
степени растворимости в липидах и ионизации, а также от пространственной конфи-
гурациии молекулы. Крупные молекулы, например молекулы белков, проникают
сквозь эти мембраны через крупные щели или путем пиноцитоза. При этом мембрана
образует впячивания и как бы полностью обволакивает всю молекулу, которая
оказывается внутри клетки в виде пузырька, мигрирующего в интерстицию или, реже,
в сосуд [11].
Следующим этапом всасывания токсического вещества в кровь является его
распределение в организме. Общая пространственная схема движения ядов в
организме представлена на рисунке 1.9.
Рисунок 1.9 - Общая пространственная схема движения ядов в организме
Однако она не раскрывает всей сложности путей токсических веществ,
обладающих различными физико-химическими свойствами, при их прохождении
26
через многокомпонентные системы организма. Для количественного анализа этих
процессов используются различные модели, в том числе математические.
Наиболее распространенным способом поступления токсических веществ в
организм является пероральный. Ряд ядовитых жирорастворимых соединений –
фенолы, некоторые соли, особенно цианиды, всасываются и поступают в кровь уже в
полости рта.
На протяжении желудочно-кишечного тракта существуют значительные
градиенты рН, определяющие различную скорость всасывания токсических веществ.
Кислотность желудочного сока близка к единице, вследствие чего все кислоты здесь
находятся в неионизированном состоянии и легко всасываются.
Токсические вещества в желудке могут сорбироваться пищевыми массами,
разбавляться ими, в результате чего уменьшается контакт яда со слизистой оболочкой.
Кроме того, на скорость всасывания влияют интенсивность кровообращения в
слизистой оболочке желудка, перистальтика, количество слизи и пр.
В основном всасывание ядовитых веществ происходит в тонком кишечнике,
секрет которого имеет рН 7,5 – 8,0.
Ингаляционные отравления характеризуются наиболее быстрым поступлением
яда в кровь. Это объясняется большой поверхностью всасывания легочных альвеол
(100 – 150 м
2
), малой толщиной альвеолярных мембран, интенсивным током крови по
легочным капиллярам и отсутствием условий для значительного депонирования ядов.
Всасывание летучих соединений начинается уже в верхних дыхательных путях,
но наиболее полно осуществляется в легких. Происходит оно по закону диффузии в
соответствии с градиентом концентрации. Подобным образом поступают в организм
многие летучие неэлектролиты: углеводороды, галогеноуглеводороды, спирты,
эфиры и пр. Скорость поступления определяется их физико-химическими свойствами
и в меньшей степени состоянием организма (интенсивность дыхания и
кровообращения в легких).
Большое значение имеет коэффициент растворимости паров ядовитого
вещества в воде. Чем больше его значение, тем больше вещества из воздуха
27
поступаете кровь и тем длительнее процесс достижения конечной равновесной
концентрации между кровью и воздухом.
Многие летучие неэлектролиты не только быстро растворяются в жидкой части
крови, но и связываются с белками плазмы и эритроцитами, в результате чего
коэффициенты их распределения между артериальной кровью и альвеолярным
воздухом (К) несколько выше их коэффициентов растворимости в воде (λ)
Некоторые реагирующие пары и газы (НСl, НF, SO
2
, пары неорганических
кислот и др.) подвергаются химическим превращениям непосредственно в
дыхательных путях, поэтому их задержка в организме происходит с более постоянной
скоростью. Кроме того, они обладают способностью разрушать саму альвеолярную
мембрану, нарушать ее барьерную и транспортную функции, что ведет к развитию
токсического отека легких.
При многих производственных операциях образуются аэрозоли (пыль, дым,
туман). Они представляют собой смесь частиц в виде минеральной пыли (угольная,
силикатная и др.), окислов металлов, органических соединений и пр.
В дыхательных путях происходит два процесса: задержка и выделение
поступивших частиц. На процесс задержки влияет агрегатное состояние аэрозолей и
их физико-химические свойства (размер частиц, форма, гигроскопичность, заряд и
пр.). В верхних дыхательных путях задерживается 80 % – 90 % частиц величиной до
10 мкм, в альвеолярную область поступает 70 % – 90 % частиц размером 1 – 2 мкм и
менее.
В процессе самоочищения дыхательных путей частицы вместе с мокротой
удаляются из организма. В случае поступления водорастворимых и токсических
аэрозолей их резорбция может происходить по всей поверхности дыхательных путей,
причем заметная часть со слюной попадает в желудок.
Существенную роль в самоочищении альвеолярной области играют макрофаги
и лимфатическая система. Тем не менее аэрозоли металлов быстро проникают в ток
крови или лимфы путем диффузии или транспорта в форме коллоидов, белковых
комплексов и пр. При этом обнаруживается их резорбтивное действие, часто в виде
так называемой литейной лихорадки [12].
28
Проникновение токсических веществ через кожу также имеет большое
значение, преимущественно в производственных условиях.
Существует по крайней мере три пути такого поступления: через эпидермис,
волосяные фолликулы и выводные протоки сальных желез. Эпидермис
рассматривается как липопротеиновый барьер, через который могут диффундировать
разнообразные газы и органические вещества в количествах, пропорциональных их
коэффициентам распределения в системе липиды/вода. Это только первая фаза
проникновения яда, второй фазой является транспорт этих соединений из дермы в
кровь. Если предопределяющие эти процессы физико-химические свойства веществ
сочетаются с их высокой токсичностью, то опасность тяжелых чрескожных
отравлений значительно возрастает. На первом месте стоят ароматические
нитроуглеводороды, хлорированные углеводороды, металлоорганическне
соединения [13].
Следует учитывать, что соли многих металлов, соединяясь с жирными
кислотами и кожным салом, могут превращаться в жирорастворимые соединения и
проникать через барьерный слой эпидермиса (особенно ртуть и таллий).
Механические повреждения кожи (ссадины, царапины, раны и пр.),
термические и химические ожоги способствуют проникновению токсических
веществ в организм [14].
1.5 Экотоксикология. Оценка и управление риском
Экотоксикология является ветвью токсикологии (toxicon - яд). По мере
освоения природной среды в поле зрения человека стали попадать все новые и новые
ядовитые вещества, в том числе и антропогенные, т.е. такие, которые производились
самим человеком в виде конечных продуктов его трудовой деятельности либо как
промежуточные результаты этих процессов. В связи с развитием промышленности,
химии и химической технологии эти вещества - «промышленные яды» - потребовали
пристального внимания. Зародилась промышленная токсикология. Затем -
29
сельскохозяйственная. В дальнейшем с формированием общей токсикологии,
изучающей наиболее общие закономерности взаимодействия организма и яда,
происходило и происходит все большее дробление этой науки. Появились, например,
такие ее ветви и самостоятельные разделы, как токсикология металлов, пестицидов,
полимеров, военная токсикология, токсикология замкнутых пространств.
Таким образом, первоначально сфера химического загрязнения включала
ограниченные пространства бытовой и производственной деятельности человека.
При этом под токсичностью понимали внутренне присущую химическому веществу
способность оказывать вредное действие, которое проявляется только при
взаимодействии вещества с живыми организмами. Существуют несколько факторов,
которые влияют на токсичность химических соединений (рисунок 1.10).
Рисунок 1.10 - Факторы, влияющие на токсичность химических соединений
Проблемы негативного воздействия на млекопитающих токсических факторов
среды, включая химическое загрязнение, решались дисциплинами медикобиологического направления: общей и частной токсикологией, промышленной и
коммунальной гигиеной, гигиеной питания и т.д.
30
К настоящему времени экологическая токсикология - междисциплинарное
научное направление, связанное с изучением токсических эффектов действия
химических веществ на живые организмы, преимущественно популяции и
биоценозы, входящие в состав экосистем. Цель экологической токсикологии - понять,
как реагируют живые системы на избыточное поступление химических веществ в
окружающую среду. В сферу интересов этого направления попадают все уровни
организации биологических систем - от молекулярно-генетического до
популяционного и биоценотического
Как всякое самостоятельное научное направление, экологическая токсикология
базируется на достижениях смежных наук, прежде всего на фундаментальных
положениях экологии и медицинской токсикологии и гигиены, в основе которых
лежат основные положения популяционной экологии (Г. Ф. Гаузе), генетики
популяций (С. С. Четвериков, С. С. Щварц, Н. В. Тимофеев-Ресовский), концепции
биогеоценоза (В. Н. Сукачев), медицинской токсикологии и гигиены (Н. В. Лазарев)
В самостоятельную науку экотоксикологию (ecotoxicology) выделил Рене
Траут, который впервые, в 1969 г., связал воедино два, казалось бы, разных научных
направления — экологию и токсикологию. На самом деле эта область знаний
включает в себя, помимо указанных, элементы и других естественных наук, таких как
химия, биохимия, физиология, популяционная генетика и др.
Термин «экологическая токсикология» (экотоксикология) появился в
отечественной и зарубежной литературе в 1973 г. как направление профилактической
токсикологии, которое занимается изучением приспособления (адаптации) живого к
изменениям химического состава среды его обитания в условиях целостного
ансамбля абиотических, биотических и социальных факторов. К этому времени стало
очевидно негативное влияние человеческой деятельности на природные системы и
самого человека. Отмечены многочисленные факты поражения лесных экосистем под
влиянием выбросов металлургических предприятий (в Великобритании - район
Манчестера, в Германии - Рур и др.). Стали известны случаи загрязнения водных
объектов и вызванные этим заболевания населения (например, Минамата в Японии и
др.). Общество осознало опасность широкого применения в сельском хозяйстве
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]