4. Токсикодинамика

Токсикодинамика – раздел токсикологии, в рамках которого изучается и рассматривается механизм токсического действия, закономерности развития и проявления различных форм токсического процесса.

Механизмом токсического действия называется взаимодействие на молекулярном уровне токсиканта с организмом, приводящее к развитию токсического процесса.

В основе механизма действия могут лежать физико–химические и химические реакции взаимодействия токсиканта с биологическим субстратом.

Особенность физико–химического взаимодействия – отсутствие специфичности в действии токсиканта. Токсический процесс в данном случае обусловлен растворением токсиканта в определенных компартментах клетки, ткани, организма. Происходит изменение удельного объема, вязкости, проницаемости мембран для ионов, pН среды. При интенсивном воздействии это может привести к денатурации макромолекул, их разрушению.

Чаще в основе токсичности лежат химические реакции токсикантов с определенными субстратами – компонентами биологической системы организма. В токсикологии любой структурный элемент биосистемы, с которым вступает в химическое взаимодействие токсикант, обозначают терминами «рецептор», «мишень».

Мишенями для токсического действия могут быть:

• структурные элементы межклеточного пространства;

• структурные элементы клеток организма;

• структурные элементы систем регуляции клеточной активности.

Мишенями могут являться структурные белки, ферменты; нуклеиновые кислоты, липиды биомембран, витамины, гормоны, нейромедиаторы, селективные рецепторы эндогенных биорегуляторов и т.д.

Спектр взаимодействия токсикант – рецептор необыкновенно широк: от образования слабых, легко разрушаемых связей до формирования необратимых комплексов. В результате такого взаимодействия клетки либо повреждаются (цитотоксическое действие), либо в той или иной степени нарушаются механизмы регуляции их функций.

4.1 Химизм реакции токсикант – рецептор

Подчиняется тем же закономерностям, что и любая химическая реакция, во многом зависит от свойств вещества.

Химически активные соединения при контакте с покровными тканями немедленно вступают с ними во взаимодействие и, вызывая лишь местные повреждения, не проникают во внутренние среды организма. Большинство высокотоксичных соединений – инертные в химическом отношении молекулы. Сила межмолекулярного взаимодействия между токсикантом, проникшим во внутренние среды организма, и биологической молекулой – мишенью действует, как правило, локально. Образующаяся связь чаще способна к диссоциации. Высвободившаяся из связи с токсикантом биомишень восстанавливает исходные свойства (ингаляции гексана, толуола и др. сопровождаются нарушением сознания, развитием наркотического эффекта).

Некоторые токсиканты образуют с молекулами – мишенями прочные комплексы, разрушить которые возможно только с помощью других средств, образующих с ядом ещё более прочную связь (ФОС-оксимы). Иногда в процессе метаболизма ксенобиотика в клетках образуются химически активные промежуточные продукты. При действии на биомолекулы они образуют с ними чрезвычайно прочные связи, разрушить которые, практически невозможно: биомишень повреждается необратимо (иприт – пуриновые основания ДНК).