Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Токсикологическая химия. Часть 1. Фармация . Конспект лекций
.pdf
Применение отравляющих веществ (ОВ) в Первую мировую войну привело к необходимости разработки средств
защиты от ОВ, что в свою очередь потребовало тщательного
изучения токсикологии ОВ. Крупнейшие отечественные ученые, представители различных специальностей – Н.Д. Зелинский, А.А. Лихачев, Г.В. Хлопин и другие – стали пионерами
в этой области.
Дальнейшее развитие токсикологии в нашей стране
связано с такими именами, как В.М. Карасик, Н.В. Лазарев,
А.И. Черкес, Ю.В. Другов, А.А. Покровский, С.Н. Голиков,
Н.Н. Савицкий, Е.В. Гембицкий, Н.В. Саватеев и др. Их перу
принадлежат капитальные труды по общей и военной токсикологии, как, например: «Медико-санитарные основы военно-химического дела» (С.В. Аничков, А.А. Лихачев, Б.И.
Предтеченский), «Руководство по токсикологии отравляющих веществ» (ред. А.И. Черкес), «Руководство по токсикологии отравляющих веществ» (ред. С.Н. Голиков), «Санитарно-химическая защита» (ред. Ю.В. Другов), «Курс военной токсикологии
кология, радиология и медицинская защита» (ред. Н.В. Саватеев).
1.2 Некоторые вопросы терминологии
Одним из центральных понятий токсикологии является
понятие о вредном веществе.
По этому поводу еще Парацельс говорил: «Все есть яд
и ничто не лишено ядовитости». Действительно, одно и то же
вещество
димым для жизни средством в зависимости от его количества
и условий взаимодействия с организмом. Графически это утверждение иллюстрирует рисунок 1.
может быть вредным (ядом), лекарством и необхо-
» (ред. Б.Д. Ивановский), «Военная токси-
11
Рис. 1. Эффекты воздействия веществ на живой объект
Ксенобиотики (от греч. xenos – чужой и bios – жизнь)
чужеродные для организмов соединения. К ним относятся
промышленные загрязнения, пестициды, препараты бытовой
химии, лекарственные средства и т.п., т.е. вещества, не образующиеся в живом объекте, а синтезируемые искусственно
человеком.
Для некоторых веществ может не быть зоны отрицательного воздействия при малых дозах веществ. Это так называемые заменяемые вещества, недостаток которых может
быть компенсирован другими веществами.
Для большинства веществ существуют зоны отрицательных эффектов, как при больших, так и при малых концентрациях. Например, соединения хрома, присутствующие
в некоторых биогеохимических аномалиях и попадающие в
окружающую среду также с промышленными и
хозяйствен-
12
но-бытовыми сточными водами, представляют опасность для
живых организмов.
В то же время, хром – биологически активный элемент,
он участвует в обмене нуклеиновых кислот, входит в состав
ферментных систем. Среднесуточная физиологическая потребность взрослых людей в хроме составляет 150-200
мкг/сут. При недостатке хрома у животных наблюдались угнетение роста, сокращение продолжительности жизни, нарушение обмена глюкозы, белка, поражение роговицы.
Вредные вещества, образующиеся в организме, называются эндогенными, образующиеся вне организма – экзо-
генными (чуждые живому организму).
Вредные вещества характеризуются степенью токсичности и опасности. Под токсичностью (toxicity) вещества
понимают способность наносить вред живому. Токсичность
– это мера несовместимости вещества с жизнью (И. В. Саноцкий, 1970). Токсичность как свойство может быть объяснена как способность химических веществ, действуя на биологические системы немеханическим путем, вызывать их повреждение или гибель; применительно к организму человека
– способность вызывать нарушение работоспособности, заболевание или гибель (С.А. Куценко, 2002).
Опасность вещества (hazard) – довольно широкое по-
нятие, характеризующее вероятность вредного воздействия
вещества в реальных условиях производства и применения.
Поэтому опасность веществ не может характеризоваться одной величиной для всех случаев, а имеет ряд параметров. Эти
параметры будут подробно рассмотрены в разделе токсикометрии.
Толерантность – способность организма переносить
воздействие определенных количеств веществ без развития
токсических эффектов.
Доза – количество вещества
организм (отнесенное как правило, единице массы тела чело-
, введенное или попавшее в
13
века или животного) и дающее определенный токсический
эффект.
Доза токсическая - доза, вызывающая в организме па-
тологические изменения, не приводящие к смертельному исходу. Токсические дозы занимают диапазон доз от минимальной токсической до минимальной смертельной.
Доза токсическая минимальная (MTD) - это пороговая
доза в отношении эффекта, выходящего за пределы нормальных физиологических реакций.
Доза смертельная минимальная (MLD) – доза, вызы-
вающая за фиксированный период времени гибель единичных, наиболее чувствительных подопытных животных; принимается за нижний предел дозы смертельной.
Доза смертельная средняя (DL50) – доза, вызывающая
за фиксированный период времени гибель 50% подопытных
животных.
Доза смертельная абсолютная (DL
) – доза, вызы-
100
вающая за фиксированный период времени гибель не менее
чем 99% подопытных животных.
Размерность мг/кг, мкг/кг, моль/кг (СИ).
Большинство терминов, применяемых в токсикологической химии, в основном позаимствовано из фармации, токсикологии, аналитической химии и ряда других дисциплин.
Однако в токсикологической химии еще встречаются термины, которые могут показаться хорошо знакомыми, но значение их не всегда определенное. Это приводит к неправильному употреблению некоторых терминов и затрудняет понимание их даже специалистами данной области науки и смежных дисциплин. К таким терминам в токсикологической химии относятся: извлечение, экстракт, вытяжка, изолирование, выделение и др.
В литературе по токсикологической химии жидкость,
полученную после настаивания биологического материала с
подкисленной водой или с подкисленным этиловым спиртом,
14
одни авторы называют извлечением, другие – экстрактом, а
третьи – вытяжкой. Применяемый в данном случае термин
извлечение неудачный.
В аналитической химии и в ряде других химических
дисциплин термин извлечение является наименованием одной из широко применяемых аналитических операций (извлечение, кипячение, нагревание, центрифугирование,
фильтрование, процеживание и др.). Водные или спиртовые
вытяжки из биологического материала некоторые химикитоксикологи называют экстрактом. Такое название вытяжек
тоже неудачное. Токсикологическая химия относится к циклу специальных фармацевтических дисциплин, изучаемых в
высших фармацевтических учебных заведениях. В фармации
экстракты применялись для лечебных целей еще до появления токсикологической химии как науки. Известно, что экстракты в основном получают из растительного сырья; они
имеют определенную консистенцию (густые, жидкие, сухие
и т. д.).
Водные и спиртовые вытяжки из биологического материала ни по назначению, ни по способу приготовления, ни по
консистенции ничего общего не имеют с экстрактами, применяемыми в фармации. Поэтому нельзя ставить знак равенства между экстрактами, получаемыми в фармации, и экстрактами, получаемыми при настаивании биологического
материала с подкисленной водой или подкисленным этиловым спиртом.
Кроме этого, в химии и химической технологии экстракцией (в системе твердое тело – жидкость) называется
процесс извлечения веществ из твердых тел органическими
растворителями. Процесс извлечения водой называется выщелачиванием. В токсикологической химии главным образом
применяются методы изолирования токсических веществ,
основанные на извлечении их из биологического материала
подкисленной водой (т.е, процессы выщелачивания, а не экс-
15
тракции). Поэтому жидкости, полученные при извлечении
токсических веществ из биологического материала подкисленной водой или подкисленным спиртом, нельзя называть
экстрактами, их следует называть вытяжками.
В химико-токсикологическом анализе процесс изолирования ядовитых веществ из биологического материала
иногда называют процессом выделения, хотя эти термины
имеют неодинаковый смысл.
Изолирование – процесс перевода токсических веществ
из соответствующих объектов в жидкую фазу (в вытяжку,
дистиллят, минерализат и др.). Для изолирования токсических веществ из объектов, являющихся жидкостями, в основном применяют метод экстракции (перевод исследуемого
вещества из водной фазы в фазу органического растворителя,
несмешивающегося с водой). Реже для этой цели применяется метод перегонки с водяным паром.
Выделение исследуемых веществ из соответствующих
объектов осуществляется в два этапа. Вначале производится
изолирование исследуемых веществ, а затем – их очистка.
Таким образом, изолирование веществ из исследуемых объектов является одним из этапов выделения их из соответствующих объектов.
В последние годы некоторые химики-токсикологи пытаются внедрить в токсикологическую химию термин хромогенные реакции. Это не новый тип реакций. Эти реакции
применяются в аналитической химии давно под названием
цветные реакции. Термин «хромогенный» происходит от
греч. chroma, что означает окраска (цвет).
1.3 Принципы классификации ядов
Яд – вещество, вызывающее отравление или смерть при
попадании в организм. Абсолютных ядов в природе не существует, т.е. нет таких химических веществ, которые способны
приводить к отравлению при любых условиях.
16
Имеется большое количество различных классификаций вредных веществ и отравлений, отражающих с одной
стороны многообразие свойств веществ и их биологического
действия, с другой – разнообразие подходов к данной проблеме различных специалистов.
В связи с большим количеством токсических веществ и
специфическим характером их биологического воздействия в
настоящее время существует несколько видов классификаций. Чаще всего используется классификация токсических
веществ, отражающая их практическое применение (Е.А.
Лужников, Л. Г. Костомарова, 1989).
I. Химическая классификация ядов:
а) Органические соединения (алифатические углеводороды, спирты, эфиры, альдегиды, кетоны, жирные кислоты,
галогенопроизводные и ароматические углеводороды).
б) Элементоорганические соединения (ФОСы, хлорорганические, ртутьорганические и др.).
в) Неорганические соединения (Р, Сl2, S, F, Rn, Hg, Pb,
As), их окислы, кислоты и основания.
II. Практическая классификация токсических веществ
По цели применения различают:
1) Промышленные яды:
– органические растворители (дихлорэтан, ацетон);
– топливо (метан, пропан, бутан);
– красители (анилин);
– хладагенты (фреон);
– химические реагенты (метиловый спирт) и др.;
2) Ядохимикаты для борьбы с сорняками и вредителями
сельскохозяйственных культур:
– хлорорганические пестициды;
– фосфорорганические инсектициды;
– ртутьорганические вещества;
– производные карбаминовой кислоты.
В зависимости от назначения пестицидов различают:
17
– инсектициды – уничтожающие насекомых
– акарициды – уничтожающие клещей
– зооциды – уничтожающие грызунов
– фунгициды – уничтожающие грибковые микроорга-
низмы
– бактерициды – уничтожающие бактерии
– гербициды – уничтожающие растения (сорняки)
– дефолианты – для удаления листьев растений
– репелленты – отпугивающие насекомых (моль, кома-
ры)
3) Лекарственные средства
4) Бытовые химикаты:
– пищевые добавки;
– средства санитарии, личной гигиены и косметики;
– средства ухода за одеждой, мебелью, автомобилем
и.т.д.;
5) Биологические растительные и животные яды, кото-
рые содержатся в различных растениях и грибах (аконит, цикута) животных и насекомых (змеи, пчелы, скорпионы и др.);
6) Боевые отравляющие вещества (БОВ), применяемые
в качестве токсического оружия для массового уничтожения
людей (зарин, иприт, фосген).
III. Гигиеническая классификация ядов (Заугольников,
1970)
В ее основу положена количественная оценка токсичности химических веществ, согласно экспериментальным
данным по определению их полулетальной концентрации
CL50, полулетальной дозы DL50 и предельно допустимой
концентрации ПДК, табл. 1.
Согласно этой классификации, токсическое вещество
можно отнести к определенному разряду токсичности согласно пути поступления в организм (Нестерова, 2006).
18
Таблица 1. Гигиеническая классификация ядов
Ингаляционный
Разряды,
степень токсичности ве-
ществ
мг/м
I. Чрезвычайно токсичные < 1,0 <1,0 < 15
II-III. Высокотоксичные 1-10 <10,0 15-150
IV-V. Умеренно токсичные 11-
VI-VIII. Малотоксичные >40 >100,0 >1500
путь
поступления
DL,
40
ПДК, мг/м
3
<100,0 151-1500
Энтеральный
3
DL, мг/кг
IV. Токсикологическая классификация ядов, где ведет-
ся разделение химических веществ по характеру их токсического действия на организм, табл. 2.
Таблица 2. Токсикологическая классификация ядов
Общий характер токсического
воздействия
Нервно-паралитическое действие
(бронхоспазм, удушье, судороги
и параличи)
Кожно-резорбтивное действие
(местные воспалительные и некротические изменения в сочетании с общетоксическими резорбтивными явлениями)
Общетоксическое действие (гипоксические судороги, кома, отек
мозга, параличи)
Удушающее действие (токсический отек легкого)
Слезоточивое и раздражающее
действие (раздражение наружных
слизистых оболочек)
Психотропное действие (нарушение психической активности –
сознания)
Характерные представители
ФОСы (хлорофос, карбофос и др.),
никотин, анабазин, БОВ (V-газы,
зарин и др.).
Дихлорэтан, гексахлоран, БОВ (иприт, люизит), уксусная эссенция,
мышьяк и его соединения, ртуть (сулема)
Синильная кислота и ее производные, угарный газ, алкоголь и его
суррогаты.
Окислы азота, БОВ (фосген, дифосген)
Хлорпикрин, БОВ (С-S, адамсит и
др.), пары крепких кислот и щелочей
Наркотики (кокаин, опий), атропин,
БОВ (B-Z), ЛСД – диэтиламид лизергиновой кислоты
19
V. Классификация ядов по избирательной токсичности
Эта классификация указывает на основное место токсического поражения в организме, табл. 3.
Таблица 3. Классификация ядов по избирательной токсичности
Характер
«избирательной токсичности»
«Сердечные яды»
Кардиотоксическое действие –
нарушение ритма и проводимости сердца, токсическая дистрофия миокарда
«Нервные яды»
Нейротоксическое действие –
нарушение психической активности, токсическая кома, токсические гиперкинезы и параличи
«Печеночные яды»
Гепатотоксическое действие –
токсическая дистрофия печени
«Почечные яды»
Нефротоксическое действие –
токсическая нефропатия
«Кровяные яды»
Гематотокическое действие –
гемолиз, метгемоглобинемия
Характерные представители
Сердечные гликозиды (дигиталис);
антидепрессанты (имипрамин, амитриптилен); растительные яды (аконит, черемица, заманиха, хинин);
животные яды (тетродотоксин); соли
бария, калия, кобальта, кадмия.
Наркотические анальгетики, транквилизаторы, снотворные средства;
ФОСы; угарный газ; алкоголь и его
суррогаты
Хлорированные углеводороды (дихлорэтан и т.д.); ядовитые грибы
(бледная поганка); фенолы и альдегиды
Соединения тяжелых металлов:
ртуть, кадмий; этиленгликоль; щавелевая кислота
Анилин и его производные; нитриты; мышьяковистый водород
«Желудочно-кишечные яды»
Гастроэнтеротоксическое действие – токсический гастроэнтерит
Концентрированные кислоты и щелочи; соединения тяжелых металлов
и мышьяка
VI. По способам изолирования токсических веществ
из биологического материала и из других объектов.
В токсикологической химии по способу изолирования
из биологического материала токсические вещества подразделяют на шесть групп:
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]