Основные определения Ксенобиотик

• Название: Основные определения Ксенобиотик
• Дата: 25.05.2019
• Размер: 0.94 Mb.
• Имя файла: lektsii.doc
• Тип: Документы; #78721
• страница: 1 из 6

• Основные определения
Ксенобиотик – чужеродное (неучаствующее в пластическом и энергетическом обмене организма со средой) вещество, попавшее во внутренние среды организма.

Яд– вещество, вызывающее отравление или смерть при попадании в организм.

Токсин– вещество бактериального, растительного или животного происхождения, способное при попадании в организм человека или животных вызывать заболевание или гибель. Таким образом, термин «токсин» чаще применяют к веществам, которые могут быть выделены из «живого вещества» – растений, животных, грибов или бактерий. Термин «токсикант» обычно используется, когда речь идет о ядах антро­погенного происхождения, например промышленных выбросах и т.д.

Токсичность– способность вещества вызывать нарушения физиоло­гических функций организма, в результате чего возникают симптомы ин­токсикации (заболевания), а при тяжелых поражениях – гибель. Изучение и оценка токсичности различных веществ составляет предмет науки токсикологии.

Действие веществ, приводящее к нарушению функций биологических систем, называется токсичным.

Формирование и развитие реакций биосистем на действие токсиканта, приводящих к ее повреждению называется токсическим процессом. Закономерности развития токсического процесса, его качественные и количественные характеристики, зависимость от строения вещества, действующей дозы, условий взаимодействия с биологическими системами – также составляют предмет изучения науки токсикологии.

• Классификация ядов
Таблица – Классификация ядов

Название классификации	Принцип классификации	Группы ядов	Представители ядов
Химическая	Природа яда	Органические, неорганические, элементорганические	Мышьяк
Практическая	Цель применения яда	Промышленные яды	Органические растворители, топливо, красители, хладагенты, пластификаторы, химические реагенты
		Ядохимикаты	Инсектициды, акарициды, зооциды, фунгициды, бактерициды, гербициды, дефолианты (для удаления листьев), десиканты (для высушивания)
		Лекарственные средства	В соответствие с фармакологической классификацией
		Бытовые химикалии	Пищевые добавки, средства санитарии, личной гигиены и косметики, средства ухода за одеждой, обувью и т.п.
		Биологические растительные и животные жиры	Яды, которые содержатся в растениях и грибах, насекомых и животных
		Боевые отравляющие вещества	Зарин, иприт и т.д.

• Типы токсических доз и концентраций (токсикометрия)
Степень токсичности вещества определяет доза – количество веще­ства, введенное или попавшее в организм (отнесенное, как правило, к единице массы тела человека или животного) и дающее определенный токсический эффект. При этом чем меньше токсическая доза, тем вышетоксичность яда.

В токсикологии различают несколько типов доз.

♦ Доза токсическая – доза, вызывающая в организме патологические изменения, не приводя­щие к смертельному исходу. Токсические дозы занимают диапазон от ми­нимальной токсической до минимальной смертельной.

♦ Доза токсическая минимальнаяUniac – пороговая доза в отношении эффекта, выходящего за пределы нормальных физиологических реакций.

♦ Доза смертельная минималь­ная DL_0-10– доза, вызывающая за фиксированный период времени гибель еди­ничных, наиболее чувствительных объектов; принимается за нижний предел дозы смертельной.

♦ Доза смертельная абсолютная DL_90-100– до­за, вызывающая за фиксированный период времени гибель не менее 99% подопытных животных.

♦ Доза смертельная средняя DL₅₀ – доза, вызывающая за фиксированный период времени гибель 50% подопытных животных.

♦ Доза вещества, вызывающая любое, оцениваемое исследователем неблагоприятное действие, обозначается как эффективная дозаED.

Нижний индекс представляет собой вероятность проявления определенного эффекта – смерти, порогового действия и др. в процентах.

Единицы измерения мг/кг.

Важно от­метить, что использование системных единиц измерения токсических доз в миллимолях на килограмм, ммоль/кг не изменяет общей тенденции увеличения токсичности при использовании традиционной оценки токсич­ности в миллиграммах на килограмм (табл.). Однако соотношения величин токсичности значительно меняются. Так, токсичность NaCl и FeSO₄ в массовых единицах различается менее чем в 3 раза, тогда как в моляр­ных – в 7 раз. Это подтверждает необходимость оценки токсических доз через количество действующего вещества (моль), а не в единицах массы. Такой подход позволяет определить действительную оценку то­ксической дозы ксенобиотика и провести объективное сравнение ток­сичности ксенобиотиков одного или различных химических классов.
Таблица – Среднесмертельные дозы ксенобиотиков для крыс

Токсины	DL50, мг/кг	DL50, ммоль/кг
NaCl	4000	70
FeSO4	1500	10

♦ Токсическая концентрация – это количество вещества, назодящееся в единице объема (массы) некоего объекта окружающей среды, при контакте с которым развивается токсический эффект.Единицами измерения являются мг/л, мг/м³, моль/м³.

♦ При представлении результатов определения токсичности летучих веществ необходимо указать продолжительность ингаляции и время гибели животного или появление токсического эффекта у человека.Количественной характери­стикой токсичности при ингаляционном действии вещества является также произведение концентрации на время воздействия токсиканта – токсодоза, (мг·мин)/м³:

.

При расчете токсодозы допускается, что одинаковый эффект достигается при кратковременном действии токсиканта высокой концентрации и продолжительной аппликации малых концентраций вещества. Например, токсодоза фосгена составляет 450 (мг·мин)/м³. Одинаковый эффект может быть достигнут либо в результате действия концентрации 450 мг/м³ в течение 1 мин, либо 45 мг/м³ - 10 мин.

♦ Термодинамическая активность (термодинамическая концентрация) А – отношение максимальной действительной упругости пара вещества к упругости его пара, вызывающей эффект.

Вместо упругости пара можно взять соответствующие концентрации, тогда речь пойдет о термодинамической концентрации:

,

где – упругость пара, вызывающая токсический эффект при данной температуре;

– максимальная упругость паров вещества для определенной температуры;

– концентрация вещества, вызывающая токсический эффект;

– максимальная достижимая концентрация вещества для определенной температуры.

Использование термодинамических концентраций оказывается полезным при сравнительной токсикологической оценке нескольких химических веществ по опасности острого отравления.

Чем больше термодинамическая концентрация, тем меньшую опасность представляет вещество.

♦ КВИО – коэффициент возможности ингаляционного отравления – объединяет два важнейших показателя опасности острого отравления – летучесть вещества и дозу, вызывающую наибольший биологический эффект:

,

где – абсолютная летучесть – максимально достижимая концентрация вещества в воздухе при температуре 20 ⁰С.

Летучесть при температуре 20 ⁰С определяется по формуле, мг/л:

,

где – молекулярная масса вещества;

– давление насыщенного пара, мм рт ст.

Для других температурных условий расчет можно производить по следующей формуле:

.
В случае отсутствия данных об упругости пара можно использовать формулу:

.

♦ В некоторых странах широко используется термин «допустимое су­точное поглощение» (acceptabledailyintake– ADI), который позволяет оценить суточную дозу поглощаемого химического вещества, не пред­ставляющую ощутимого риска в течение жизни человека. Значения ADI имеют размерность мг/(кг·сут) и используются для пестицидов и пищевых добавок. На­пример, фирма «Кока-кола» дает информацию о величинах ADI неко­торых компонентов, содержащихся в производимых напитках.

♦ Степень токсичности вещества характеризуется также предельно до­пустимой концентрацией ПДК. ПДК были введены для нормирования допустимого содержания токсикантов при защите от профессионально­го воздействия или загрязнений окружающей среды. Это максимальное количество вещества в единице объема воздуха или воды, которое при ежедневном воздействии на организм в течение длительного времени не вызывает в нем патологических изменений, а также не нарушает нормальную жизнедеятельность человека.

♦ ОБУВ – ориентировочный безопасный уровень воздействия вещества, мг/л или мг/м³.
Таблица – Установление классов опасности по показателям токсикометрии (гигиеническая классификация)

Наименование показателя	Класс опасности (токсичности)
	1 чрезвычайно	2 высоко	3 умеренно	4 мало
ПДКрз, мг/м3	<0,1	0,1-1,0	1,1-10	>10
CL50, мг/м3	<500	500-5000	5001-50000	>50000
DL50, мг/кг - при введении в желудок - при нанесении на кожу	<15 <100	15-150 100-500	151-5000 501-2500	>5000 >2500
КВИО	>300	>300-30	>29-3	<3
Представители	Боевые отравляющие вещества, промышленные яды, инсектициды, соединения ртути и т.д.	Промышленные и сельскохозяйственные яды – метиловый спирт, четыреххлористый углерод и т.д.	Промышленные яды – бензол, фенол; инсектициды; гербициды	Углеводороды ряда метана, некоторые простые эфиры, фосфорорганические пестициды, гербициды

Зависимость доза-ответ
При определении токсической дозы вещества экспериментально ис­следуют зависимости доза-ответ. Независимо от природы «ответа» степень воздействия токсиканта на организм в зависимости от его дозы имеет общий характер и рассматривается как фундаментальная характеристика.

Существует два типа зависимостей «доза-ответ»

- для индивидуального организма (рис.);

- для групп организмов (рис.).

Абсцисса на графике может быть представлена либо в арифметических, либо логарифмических координатах.


Рис. Типичная кривая «доза-эффект» для индивидуального организма
Методика построения зависимости «доза-ответ» для группы осоьей. Формируется группа подопытных животных из нескольких подгрупп. Животным, входящим в подгруппу, токсикант вводят в одинаковой дозе, а в каждой последующей группе доза увеличивается. Формирование подгрупп должно осуществляться методом случайных выработок. С увеличением дозы будет увеличиваться часть животных в каждой из подгрупп, у которых развивался оцениваемый эффект.

Можно выделить ряд характеристик этой кривой, которые целесообразно учитывать при интерпретации получаемых результатов:

1. 
   Центральная точка кривой (значение 50% ответа) ED₅₀ или LD₅₀.
   
2. 
   Небольшая часть популяции в левой части кривой реагирует на малые дозы токсиканта. Это группа гиперчувствительных или гиперреактивных особей. Другая часть популяции в правой части кривой реагирует лишь на очень большие дозы токсиканта. Это гипочувствительные, гипореактивные или резистентные особи.
   
3. 
   Наклон кривой «доза-ответ», особенно вблизи среднего значения, характеризует разброс доз, вызывающих эффект. Эта величина указывает, как велико будет изменение реакции популяции на действие токсиканта с изменением действующей дозы. Крутой наклон указывает на то, что большая часть популяции будет реагировать на токсикант примерно одинаково в узком диапазоне доз, в то время как пологий наклон свидетельствует о существенных различиях в чувствительности особей к токсиканту.
   

Величина токсической дозы и реакции организма на воздействие то­ксиканта зависит от пути его поступления в организм, вида животных, индивидуальной реактивности организма (возраст, пол, наследствен­ные особенности, приобретенные заболевания и способы их лечения).



Рис. Типичная кривая «доза-эффект» для групп животных
Частота гибели животных в зависимости от дозы представляет дифференциальную кривую dR/dlgD-lgD и соответствует интегральной кривой в координатах R-lgD (рис.). Каждая точка дифференциальной кривой отражает долю животных , которые погибли при данной дозе, минус число животных, погибающих при бесконечно близкой предыдущей дозе.

• Токсический процесс
Механизмы формирования и развития токсического процесса, его качественные и количественные характеристики, прежде всего, определяются строением вещества и его действующей дозой (рис).


Токсикант Токсический

процесс

Вещество

Доза

Качество действия

Выраженность действия





Рис. Основные характеристики токсического действия

Внешние, регистрируемые признаки называются проявлениями токсического процесса.

Проявления определяются уровнем организации биологического объекта, на котором токсичность вещества изучается:

- клеточным;

 Токсический процесс на клеточном уровне проявляется:

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

- преждевременной гибелью клетки;

- мутациями.

- органным;

- организменным;

 Токсический процесс со стороны органа или системы проявляется:

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

- заболеваниями органа;

- неопластическими процессами.

- популяционным.

 Экотоксичность на уровне популяции проявляется:

- ростом заболеваемости, смертности, числа врожденных дефектов развития, уменьшением рождаемости;

- нарушением демографических характеристик популяции (нарушение возрастов, полов и т.д.);

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

Однако всегда в основе токсического действия веществ лежит их взаимодействие с биологическим объектом на молекулярном уровне.
 Формы токсического процесса, выявляемые на уровне целостного организма.

Из всех форм проявления токсического процесса наиболее изученной является интоксикация (лат. in –в, внутрь и греч. toxikon– яд) (отравление) – болезни химической этиологии –– па­тологическое состояние, вызванное общим действием на организм ток­сичных веществ эндогенного или экзогенного происхождения.

Общие характеристики интоксикации: