§ 7. Факторы, влияющие на токсичность химических соединений

Токсичностьхимическихсоединений обусловлена взаимодействиеморганизма, токсическоговеществаи окружающей внешней среды.Токсичностьядовитыхвеществзависит от таких факторов:дозыиликонцентрации, физических ихимическихсвойств, путей и скорости проникновения ядов ворганизм, возраста и пола, индивидуальной предрасположенности к яду и т. д.

Дозаиконцентрация. Одним из важнейших факторов, определяющихтоксичностьхимическихсоединений, является ихдоза(концентрация). Подробнаяклассификациядози их описание приводятся в ряде источников литературы. Мы же остановимся только на краткой характеристике терапевтической, токсической и смертельнойдоз.

Терапевтической (лечебной) называется дозавещества, вызывающая определенный лечебный эффект.

Токсической называется дозавещества, вызывающая патологические изменения ворганизме, не приводящие к летальному исходу.

Смертельной (летальной) называется такая дозавещества, которая вызывает гибельорганизма.

Дозылекарственных и ядовитыхвеществвыражают по массе (в граммах, миллиграммах, микрограммах), объему (миллилитрах, каплях) и в единицах биологическойактивности(ME — международная единица).

Действие поступившего в организмвеществазависит не только от егодозы, но и от времени пребывания ворганизме. С этой точки зрения срок пребывания яда ворганизмеможно выражать промежутком времени от начала его резорбции до момента полнойэлиминации. Период резорбции продолжается от момента поступления яда ворганизмдо момента достижения максимальной егоконцентрациив крови. Периодэлиминацииначинается от момента достижения максимальнойконцентрациивеществав крови до полного исчезновения его из крови.

Для сравнительной оценки токсичностиядов пользуются величиной ЛД₅₀. Эта величина является той среднейдозой, после поступления которой (в желудок, брюшную полость, на кожу) в течение трех суток наступает гибель 50 % подопытных животных. Иногда для определения ЛД₅₀подопытных животных наблюдают в течение не трех, а 14 суток. ЛД₅₀выражается в миллиграммахвеществана килограмм массы животного (мг/кг).

Лицам старше 60 лет рекомендуются несколько меньшие дозылекарственных препаратов, чем лицам более молодого возраста, поскольку у более пожилых людей процессыметаболизмаи скорость выведения изорганизмалекарственных препаратов, ядов и ихметаболитовнесколько замедленны. У этих лиц эффективнаяконцентрациялекарственных препаратов достигается после введения ворганизмменьшихдоз.

Дети имеют меньшую массу тела, чем взрослые. Поэтому для достижения терапевтического эффекта детям назначают относительно меньшие дозылекарственных препаратов, чем взрослым. Кроме этого, для детей характерны возрастные особенности чувствительности к лекарственным препаратам и ядам.

Токсичностьгазообразныхвеществхарактеризуется недозой, выраженной в единицах массы или объема, аконцентрацией. Важнейшим параметромтоксичностигазообразныхвеществявляется ПДК (предельно допустимая концентрация). Под ПДК понимают наименьшуюконцентрациюхимическихсоединений, которая при ежедневном воздействии наорганизмчеловека в течение длительного времени не вызывает каких-либо патологических изменений или заболеваний, обнаруживаемых современными методами исследования.

В настоящее время химическаяпромышленность вырабатывает значительное число ядохимикатов (для нужд сельского хозяйства) и другихвеществ, применяемых в различных областях народного хозяйства. Многие из этихвеществявляются токсичными и могут быть причиной отравлений непосредственно на предприятиях, производящих этивещества, или в местах их применения. Кроме этого, ядохимикаты, применяемые для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур и животных, могут попадать в почву, а из нее — в водоемы. Загрязнение водоемов токсическимивеществамипроисходит и за счет сточныхводиз предприятийхимическойпромышленности. В связи с этим проблема борьбы с загрязнениями внешней среды в настоящее время приобретает особое значение.

С целью санитарной оценки воздушной среды и воды, находящейся в открытых водоемах (реки, озера), производится определение ПДК токсическихвеществв атмосферномвоздухе, ввоздухерабочей зоны и вводеводоемов.

Для газообразных токсических веществПДК выражается в миллиграммах на кубический метр (мг/м³), а для токсическихвеществвводе— в миллиграммах на литр (мг/л). На основании результатов определения ПДК разрабатываются мероприятия по очисткевоздухапредприятий иводыводоемов от загрязнений токсическимивеществами.

Физические ихимические свойства токсических веществ. Натоксичностьхимическихсоединений влияет их агрегатное состояние,растворимостьвводеижирах,диссоциациянаионыи т. д.

Газообразные веществаипарылетучихжидкостей, поступившие ворганизмчерез дыхательные пути, проявляют токсическое действие значительно быстрее, чем жидкие или твердыевещества, попавшие накожуили поступившие в пищевой канал.

Токсичностьтвердыхвеществзависит от размера их частиц. Тщательно размельченные твердыевеществаявляются более токсичными, чем те жевещества, имеющие более крупные частицы. Это объясняется различнойрастворимостьюмелких и крупных частицвещества, а следовательно, и неодинаковой скоростью поступления их в кровь.Токсичностьхимическихсоединений зависит отрастворимостиих вжирахиводе. Жирорастворимыевеществалегко проникают ворганизмчерезкожуи легко проникают из крови вклеткичерезмембраны.Токсичностьводорастворимыхвеществзависит от ихдиссоциации. Так, например,хлоридинитрат барияхорошо диссоциируют вводеи обладают высокойтоксичностью, асульфат барияне растворяется вводеи не оказывает токсического действия наорганизм. Аналогичные свойства характерны и для некоторых соединениймышьяка. Высокотоксичными являются хорошо диссоциируемые вводеарсениты иарсенаты. Слабо растворимый вводеоксид мышьяка(III) значительно менее токсичен, чемарсенатыи арсенитыщелочных металлов. Растворимые вводесолитяжелыхметалловтакже более токсичны, чем ихоксиды. Нерастворимый вводехлоридртути(I) менее токсичный, чем растворимый вводехлоридртути(II), а металлическаяртуть, поступившая в пищевой канал, вообще не оказывает токсического действия наорганизм. Однако под влиянием содержимого желудка определенная часть металлическойртутиподвергаетсяхимическимпревращениям и может растворяться, всасываться и проявлять токсические свойства.

Видовая чувствительность к ядам. Одни и те жевеществамогут действовать на людей и на различные виды животных неодинаково. Это можно показать на примерах действия красавки,наперстянкипурпуровой и шерстистой на людей и на некоторых животных. Красавка содержиталкалоиды тропановогоряда, анаперстянка—сердечные гликозиды. Травоядные животные могут поедать эти растения без проявления признаков отравления. После приема людьми завышенныхдозпрепаратов, полученных из красавки илинаперстянки, возникают тяжелые отравления.

Для некоторых птиц, поедающих «шпанские мушки», содержащие кантаридин, они являются безвредными. Настойка «шпанских мушек» для людей является токсичной.

При введении определенной дозыгистаминаморским свинкам, ворганизмекоторых этот препарат метаболизируется довольно медленно, указанные животные погибают, а при введении таких жедозгистаминабелым крысам токсический эффект не наблюдается. Это объясняется тем, что ворганизмебелых крысгистаминбыстро разлагается и выводится в видеметаболитов.

Неодинаковую токсичностьфенилтиомочевины для различных видов животных можно показать на следующем примере. Фенилтиомочевина высоко токсична для крыс (ЛД₅₀= 5 мг/кг), менее токсична — для кроликов (ЛД₅₀= 40 мг/кг) и кур (ЛД₅₀= = 100 мг/кг), но малотоксична — для морских свинок (ЛД₅₀= = 250 мг/кг).

Неодинаковая токсичностьядов для животных разных видов объясняется различной скоростью ихметаболизмаи выделения изорганизма.

Действие токсических веществ в зависимости от путей и скорости поступления их в организм. Токсичностьнекоторыхвеществзависит от путей поступления их ворганизм. Одна и та жедозаяда, поступившего ворганизмразличными путями, может вызывать неодинаковый токсический эффект.

При вдыхании больших количеств паровгексаначерез 1— 3 мин у человека может наступить потеря сознания. Если такое же или даже большее количествогексанапоступит ворганизмчеловека через пищевой канал, то токсическое действие его будет проявляться значительно слабее.

При стенокардии больным назначают нитроглицеринвтаблеткахили в виде нескольких капель спиртовогораствора.Нитроглицеринхорошо всасывается слизистой оболочкой рта (подъязычная область) и оказывает быстрое действие. Такое же количествонитроглицерина, принятое внутрь, всасывается медленнее и его действие замедляется.

Скорость поступления лекарственных препаратов в организмимеет большое значение особенно при их внутривенном введении. При быстром введении лекарственных препаратов в крови создается относительно высокаяконцентрациявводимоговещества, в результате чего могут возникнуть токсические явления.

Химическое строение и действие токсических веществ. Установлено, что действие многих токсическихвеществзависит от иххимическогостроения. Однако закономерности этой зависимости для рядавеществеще не установлены. Показано, чтотоксичностьхимическихвеществобусловлена наличием в ихмолекулахопределенныхфункциональных группилидвойных связей.

Многие ненасыщенные соединения являются более токсичными, чем близкие к ним по составу насыщенные вещества. Так,аллиловый спирт(СН₂=СН—СН₂ОН), принадлежащий к ненасыщенным соединениям, более токсичен, чем близкий к нему по составу насыщенныйпропиловый спирт(СН₃—СН₂—СН₂ОН).

Токсичными являются вещества, вмолекулахкоторых содержатся следующие группыатомов: =С=О, S= , =С=С, —N=C, —NO₂и др.

Токсичностьнекоторых органическихвеществобусловлена введением в ихмолекулыатомовхлора,фтора,мышьяка,ртутии др. Определенные группыатомов(—С=С—, —С₆Н₅, —СН₂—, —NH₂и др.), содержащиеся вмолекулахтоксическихвеществ, усиливают ихтоксичность.

Изомерынекоторыххимическихсоединений имеют неодинаковуютоксичность. Так, левовращающийизомергиосциамина почти в 100 раз токсичнее, чем правовращающийизомерэтогоалкалоида.

Токсичностьхимическихсоединений зависит от их положения в соответствующихгомологических рядах. С увеличениеммолекулярной массытоксичностьгомологов возрастает. Например:пропионовая кислотаболее токсична, чем уксусная, амасляная кислотаболее токсична, чем пропионовая.

Алифатические спиртыимеют более выраженное токсическое действие, чем ихизомерыс разветвленной цепьюатомов. Подтверждением этому является более высокаятоксичностьпропи-лового ибутилового спиртов, чем ихизомеров(изопропилового и изобутилового спиртов).

Парыциклическихуглеводородов(циклопропана,циклобутана,циклопентана,циклогексанаи др.) более токсичны, чемпарысоответствующих им (по количествуатомовуглерода) алифатическихуглеводородов(пропана,бутана,пентана, гек-сана и др.).

С увеличением количества атомовуглеродавмолекулахспиртовтоксичностьих возрастает. Однако из этого правила имеются и некоторые исключения. Так, например,метиловый спирт(первый членгомологического рядаалифатических спиртов) является продуктомокисленияметана. Однако он более токсичен, чемэтиловый спирт. То же касается итоксичностиформальдегида, получаемого изметилового спирта.Формальдегидболее токсичен, чемацетальдегид.