2. Токсичность и токсический процесс

Механизм формирования и развития токсического процесса, прежде всего, определяется строением вещества и его действующей дозы. Проявление токсического процесса (или последствия его токсического действия) исследуются на клеточном, органном, организменном, популяционном уровне.

Если токсический эффект изучают на уровне клетки(как правило в опытахinvitro), то судят о цитотоксичности вещества.

Токсический процесс на клеточном уровне проявляется:

• обратимыми структурно-функциональными изменениями клетки (изменение формы, количества органелл, сродства к красителям и т.д.);

• преждевременной гибелью клетки (некроз, апоптоз);

• мутациями.

Проявления токсического процесса на отдельных органах и системахпри исследовании позволяет судить об органной токсичности соединений. В результате таких исследований регистрируют проявление гепатотоксичности, гематотоксичности, нефратоксичности и т.д., т.е. способность вещества, действуя на организм, вызывать поражение того или иного органа (системы).

Токсический процесс со стороны органа или системы проявляются:

• функциональными реакциями (миоз, спазм гортани, одышка, кратковременное падение артериального давления, учащение сердечного ритма, нейтрофильный лейкоцитоз и т.д.);

• заболевание органа (как установлено, различные вещества способны инициировать самые разные виды патологических процессов);

• неопластическими процессами.

Токсическое действие веществ, регистрируемое на популяционном и биогеоценотическом уровнях, может быть обозначено как экотоксическое.

Экотоксичность на уровне популяции проявляется:

• ростом заболеваемости, смертности, числа врожденных дефектов, уменьшением рождаемости;

• нарушением демографических характеристик популяции (соотношение возрастов, полов и т.д.);

• падением средней продолжительности жизни членов популяции, их культурной деградацией.

Особый интерес для врача представляют формы токсического процесса, выявляемые на уровне целостного организма. Они также множественны и могут быть классифицированы следующим образом:

• интоксикации – болезни химической этиологии;

• транзиторные токсические реакции – быстро проходящие, не угрожающие здоровью населения, сопровождающиеся временным нарушением дееспособности (например, раздражение слизистых оболочек);

• аллобиотические состояния – наступающее при воздействии химического фактора изменение чувствительности организма к инфекционным, химическим, лучевым, другим физическим воздействиям и психогенным нагрузкам (иммуносупрессия, аллергизация, толерантность к веществу и т.д.).

• специальные токсические процессы – беспороговые, имеющие длительный скрытый период, развивающиеся, как правило, в сочетании с дополнительными факторами (например канцерогенез).

3. Токсикокинетика

Токсикокинетика– раздел токсикологии, в рамках которого изучаются закономерности резорбции ксенобиотиков в организме, их распределение, биотрансформация и элиминация. Токсикокинетические характеристики вещества обусловлены как его свойствами, так и особенностями структурно-функциональной организации клеток, органов, тканей и организма в целом.

К числу важнейших свойств вещества, определяющих его токсикокинетику, относятся:

• агрегатное состояние (твердое, жидкое, газообразное);

• коэффициент распределения в системе масло \ вода;

• размер молекулы (чем больше молекула, тем меньше скорость её диффузии, тем в большей степени затруднены процессы фильтрации);

• наличие заряда в молекуле (заряженные молекулы плохо проникают через ионные каналы, не проникают через липидные мембраны);

• химические свойства (сродство токсикантов к структурным элементам клеток различных тканей и органов).

Важнейшими характеристиками организма, влияющими на токсикокинетику ксенобиотиков являются:

• Соотношение воды и жира. Биологические структуры, ткани, органы могут содержать большое количество липидов (биомембраны, жировая ткань, мозг), либо, преимущественно, состоять из воды (мышечная ткань, соединительная ткань и т.д.). Чем больше жира в структуре, тем больше в ней накапливаются жирорастворимые вещества. Так, жирорастворимые ФОС, хлорорганические пестициды легко проникают в мозг, накапливаются в жировой клетчатке и сальнике.

• Наличие молекул активно связывающих токсикант. Например, клетки тканей с высоким содержанием цистеина (кожа и её придатки) активно накапливают вещества, образующие прочные связи с сульфгидрильными группами (мышьяк, таллий и т.д.). Белки костной ткани активно связывают двухвалентные металлы (стронций, свинец).

• Особенности структуры биологических барьеров (клеточные и внутриклеточные мембраны, гистогематологические, покровные ткани).

Все барьеры – гидрофобные образования богатые липидами (поэтому их легко преодолевают вещества хорошо растворимые в жирах). Чем тоньше барьер и чем больше площадь его поверхности (альвеолярно – каппилярная мембрана легких), тем большее количество вещества может через него пройти в единицу времени. Многие барьеры содержат поры. Диаметр пор и их суммарная площадь не одинаковы. Через поры диффундируют и фильтруются водорастворимые соединения. С большей скоростью, чем диффузия, происходит активный транспортвеществ через биологические мембраны. Он осуществляется специальными транспортными белками и следует закономерностям ферментативных реакций. Активный транспорт обеспечивает ток малых молекул и ионов против градиента их концентрации.