1.4 Органические соединения

Лекарственные и косметические препараты, пестициды, синтетические моющие средства, полимерные материалы, растворители органического происхождения, компоненты различных производств, побочные продукты химического синтеза, боевые отравляющие вещества, нефть и нефтепродукты.

Пестициды - вещества, предназначенные для борьбы с вредителями с целью повышения урожайности и сохранения материальных ценностей,

Пестицидами умышленно обрабатывают окружающую среду для того, чтобы уничтожить некоторые виды живых организмов. Наиболее желательным свойством пестицидов, в этой связи, является избирательность их действия в отношении организмов-мишеней. Однако селективность действия подавляющего большинства пестицидов не является абсолютной, поэтому многие вещества представляют опасность для человека. Основной риск, связанный с использованием пестицидов, обусловлен их накоплением в окружающей среде и биоте, перемещением по пищевым цепям, вплоть до человека. Ежегодно в мире регистрируется от 400 тыс. до 2 млн. отравлений пестицидами. Поскольку организмы "вредителей" адаптируются к действию химических веществ, во всем мире постоянно синтезируются и внедряются в практику десятки и сотни новых соединений. Подробнее пестициды будут рассмотрены в отдельной главе.

Наиболее широко распространены два класса пестицидов - фосфорорганические (ФОП) и хлорорганические (ХОП) пестициды.

ФОП - представляют собой по большей части эфиры фосфорной и тиофосфорной кислот. В настоящее время это наиболее широко используемые пестициды. Они токсичнее хлорорганических инсектицидов, но менее стойки в окружающей среде и потому менее опасны с точки зрения экологии.Первым широко используемым пестицидом из этой группы был тетраэтилпирофосфат (ТЭПФ). Из-за высокой токсичности для млекопитающих он был позже заменен на другие соединения. Среди наиболее известных ФОП: паратион, диазинон, хлорофос, карбофос, дисульфотион, малатион. Общая формула:

Среди ФОП обнаружены не только эффективные пестициды, но и вещества чрезвычайно токсичные для человека. На основе ФОП в 1940х годах были получены первые фосфорорганические боевые отравляющие вещества (ФОВ), в частности, табун. Все ФОП - нейротоксиканты, нарушающие проведение нервных импульсов.

В основе токсического действия ФОП лежит их взаимодействие с холинэстеразой (ХЭ), ведущее к торможению ее активности. Ингибирование ХЭ с последующим быстроразвивающимся нарушением метаболизма ацетилхолина дает основание рассматривать ФОП как синаптические яды, подавляющие передачу нервного импульса в холинреактивных системах.

ФОП оказывают повреждающее действие на мембрану, а именно снижают скорость АТФ-зависимого транспорта Са²⁺ в микросомах печени крыс, стимулируют перикисное окисление липидов биологических мембран, приводящее к нарушению их функционального состояния и т. д. Наиболее вероятные пути поступления ФОП в организм человека и животных - через желудочно-кишечный тракт, кожу и ингаляционным путем.

К положительным моментам следует отнести быструю деградабельность ФОП в почве; не отмечено сколько-нибудь существенного их накопления в среде (в почве).

Тем не менее, ФОП могут представлять серьезный источник экологической опасности для человека. Главным образом эта опасность становится реальной в результате нарушения норм и правил применения пестицидов, а также условий их хранения, что влечет за собой их нерегламентированное попадание в окружающую среду.

ХОП достаточно давно стали применяться в качестве пестицидов; классическим представителем этой группы является дихлордифенилтрихлорэтан (ДДТ). Распространены алдрин, дилдрин, эндрин, изодрин, хлордан, гептахлор. По некоторым данным в настоящее время их распылено в атмосфере около 3 млн т. Высокая устойчивость, низкая растворимость в воде, выраженная липофильность - все это привело к тому, что и в настоящее время этот ксенобиотик является одним из основных загрязнителей среды. Во многих странах, в том числе и у нас, применение ДДТ было запрещено уже в 60-х гг. XX в.

Для ХОП характерна высокая кумулятивная способность, что и определяет возможность хронических отравлений. Токсичность ХОП для человека довольно высока. Так, эндрин вызывает у людей судороги при попадании внутрь в дозе около 2 мг/кг, ДДТ вызывает аналогичный эффект в дозе 16 мг/кг, минимальная летальная доза токсофена - 2-7 г.

Сохранность ХОП в почве определяется рядом факторов (кислотность, структура, степень минерализации, температура, количество осадков, состав микрофлоры и т. д.). Длительное пребывание ХОП в почве приводит к накоплению их в культурных растениях.

В настоящее время есть основания утверждать, что ХОП в высоких дозах обладают выраженным повреждающим действием на репродуктивную систему.

У человека ХОП поражает нервную, пищеварительную, кроветворную и сердечно-сосудистую системы. Являясь высоколипофильными соединениями, ХОП вызывают повреждения биологических мембран. Большинство ХОП стимулируют пролиферацию (увеличение) эндоплазматического ретикулума (ЭР) и индуцируют микросомальные оксидазы, в частности цитохром Р-450.

ХОП влияют и на активность ряда ферментов. Некоторые исследователи рассматривают изменения активности ферментных систем углеводно-фосфорного обмена в качестве раннего показателя интоксикации некоторыми ХОП.

Можно отметить и массовые отравления, вызываемые ХОП. Так, в Турции в 60-х гг. после употребления в пищу семян, обработанных гексахлорбензолом, заболело более 50 тыс. детей. Симптомы болезни проявлялись в усилении пигментации кожи лица, изъязвлении, нарушении функционирования печени, возникновении неврологической симптоматики.

Органические растворители используют повсеместно: на производствах, в сельском хозяйстве, в быту. К числу растворителей относятся вещества, с близкими физико-химическими свойствами. Это жидкости, плохо растворяющиеся в воде и хорошо в жирах, не диссоциирующие в водных растворах с образованием ионов. Последнее свойство послужило поводом для объединения их в группу под общим названием «неэлектролиты». Обычные органические растворители принадлежат к одной из следующих химических групп:

1. Алифатические углеводороды (пентан, гексан, октан и др.);

2. Галогенированные алифатические углеводороды (хлороформ: CHCl₃; четыреххлористый углерод: ССl₄; метиленхлорид: СН₂Сl₂; трихлорэтилен: Сl₂C=СНСl; винилхлорид: СН₂=СНСl );

3. Алифатические алкоголи (этанол, метанол и т.д.);

4. Гликоли и эфиры гликолей (этиленгликоль, диоксан);

5. Ароматические углеводороды (бензол, толуол, ксилол).

Для всех органических растворителей характерна близость токсикологических свойств: они угнетают функции центральной нервной системы, оказывая наркотическое действие.

Коммерческие растворители, как правило, представляют собой смесь соединений и включают азот- и сероорганические соединения, а также бензин и некоторые масла. Растворители используют для производства красителей, лаков, клеев и т.д. Поэтому отравления этими продуктами нередко обусловлены действием именно растворителей. Токсикоманическое пристратие к вдыханию клеев, также связано с привыканием к состоянию, формирующемуся вследствие действия органических растворителей на ЦНС.

Структура некоторых органических растворителей ароматического ряда

Концентрация этанола в крови человека и соответствующие проявления интоксикации

Концентрация этанола в крови (г/л)	Клинические проявления
0,20 - 0,99	Легкое изменение настроения, эйфория, прогрессирующее нарушение координации движений, расстройство сенсорных функций, нарушение поведения.
1,00 - 1,99	Отчетливые нарушения умственной активности, нарушение координации движений вплоть до атаксии
2,00 - 2,99	Углубление атаксии, тошнота, рвота, диплопия
3,00 - 3,99	Гипотермия, 1 стадия наркоза, по выходе из состояния - амнезия
4,00 - 7,00	Кома, нарушение дыхания, смерть

Лекарства, пищевые добавки, косметика. Количество лекарств, выпускаемых в мире, составляет десятки тысяч тонн веществ многих сотен наименований. Практически любое лекарственное средство обладает токсичностью и при неправильном его использовании и у людей с повышенной чувствительностью может вызвать неблагоприятные эффекты. В настоящее время ни один медикамент не разрешается к применению до исчерпывающего изучения его переносимости (токсичности), определения оптимальных доз и схем использования по программам, утвержденным специальными государственными структурами (Фармакологический Комитет - в России, Управление пищевых и лекарственных средств - в США). Тем не менее, число отравлений лекарствами неизменно растет. Причиной тому наиболее часто является неконтролируемое со стороны врача использование препаратов, суицидные попытки. Первое место, как причина самоотравления, занимают психофармакологические средства, такие как барбитураты (барбитал, фенобарбитал), бензодиазепины (диазепам), трициклические антидепрессанты (имипрамин) и т.д.

Рисунок 2.3. Структура некоторых препаратов - частых причин острых интоксикаций

Иногда токсические последствия применения лекарства могут быть связаны с дефектом изучения его безопасности. Классическим примером является тератогенное действие талидомида, не выявленное на доклиническом этапе обследования препарата, и ставшее поводом большого числа человеческих трагедий. лекарственные средства в настоящее время классифицируются по степени риска для плода в ряде стран (США, Австралия) на категории от А (безопасные) до D (противопоказанные в период беременности). Выделяют также категорию X, куда входят препараты, абсолютно противопоказанные беременным женщинам. Доказано, что препараты категории X не обладают достаточным терапевтическим эффектом у женщин, и риск их применения превышает пользу. Препараты, относящиеся к категории D, оказывают необходимое терапевтическое действие, но предпочтение в определенных ситуациях следует отдать другим препаратам со сходными фармакологическими свойствами и только в редких, чрезвычайных обстоятельствах препараты этой категории могут быть назначены беременным.

Например, известно, что все противосудорожные препараты тератогенны.