Токсиколгия. Токсикология
 Скачать 128.06 Kb.
|
|
Параметры и основные закономерности токсикометрии Экспериментальные параметры токсикометрии Изучение любых вредных веществ предусматривает установление количественных показателей токсичности и опасности его, т.е. параметров токсикометрии. Токсикометрия – совокупность методов и приемов исследований для количественной оценки токсичности и опасности ядов. Опасность вещества – это вероятность возникновения неприятных для здоровья эффектов в реальных условиях производства или применения химических соединений. Первичные (экспериментальные) и вторичные (производные) параметры токсикометрии. Параметры токсикометрии, которые определяются непосредственно в эксперименте, называютсяэкспериментальными. В качестве экспериментальных параметров используются следующие: СL50 – концентрация средняя смертельная – вызывает гибель 50 % подопытных животных (мыши, крысы) при ингаляционном воздействии в течение двух и четырех часов и последующем 14-дневном сроке наблюдения (мг/кг). DL50 – доза средняя смертельная – вызывает гибель 50% подопытных животных при однократном введении в желудок, брюшную полость с последующим 14-дневным сроком наблюдения (мг/кг). DL0 (CL0) – доза максимально переносимая – наибольшее количество вредного вещества, введение которого в организм не вызывает гибели животных. DL100 (CL100) – доза абсолютно смертельная – наименьшее количество вредного вещества, вызывающее гибель 100 % подопытных животных. Limac int – порог острого интегрального действия – минимальная доза, вызывающая изменение биологических показателей на уровне целостного организма, которые выходят за пределы приспособительных физиологических реакций. Limfcsp – порог острого избирательного действия – минимальная доза, вызывающая изменение биологических функций отдельных органов и систем организма. Limohint – порог общетоксического хронического действия – минимальная доза вещества, при воздействии которой в течение четырех часов по пять раз в неделю на протяжении не менее четырех месяцев возникают изменения, выходящие за пределы физиологических приспособительных реакций. Limch cp – порог отдаленных последствий – минимальная доза вещества, вызывающая изменение отдельных органов и систем организма, которые выходят за пределы приспособительных физиологических реакций в условиях хронического воздействия. Наиболее статически значимыми в характеристике токсичности ядов по смертельному эффекту являются параметры CL50 и DL50. Пороговая концентрация яда в крови – это параметр, который можно оценить при первых симптомах отравления. Критическая концентрация– это параметр клинической токсикометрии, соответствующий развернутойклинической картине отравления. Степень токсичности – величина, обратная средней смертной дозе. Одним из ведущих факторов, обусловливающих развитие хронического отравления, является процесс кумуляции. Количественная оценка кумулятивных свойств вредных веществ в промышленной осуществляется по величине коэффициента кумуляции. Коэффициент кумуляции – отношение суммарной дозы яда, вызывающего стремительный эффект у 50 % подопытных животных при многократном пробном введении, к величине дозы, вызывающей тот же эффект при однократном введении: Слгд = DL50(n) /DL50 , где DL50 (n) – суммарная средняя смертельная доза при n – кратном воздействии. Этот коэффициент – величина, обратная интенсивности кумуляции. Величина коэффициента кумуляции менее 1 свидетельствует о способности вещества к сверхкумуляции; от 1 до 3 – о выраженной кумуляции, от 3 до 5 – о средней кумуляции, более 5 о слабой способности к кумуляции. Производные параметры токсикометрии Полученные в острых опытах параметры токсичности (CL 50, Limac inf, Limzcsp) позволяют рассчитывать зоны острого, хронического и специфического действия, которые дают возможность оценить опасность вещества. Опасность оценивается двумя группами количественных показателей: - критерием потенциальной опасности; - критерием реальной опасности. Потенциальная опасность определяется коэффициентом возможного ингаляционного отравления: КВИО = С20/СL50 , где С20 – насыщенная концентрация вредных веществ в воздухе при Т = 20 °С, мг/м3. Чем выше насыщенная концентрация вещества при комнатной температуре и ниже средняя смертельная концентрация (знач. КВИО больше), тем вероятнее возможность развития острого отравления. Это одна из основных закономерностей токсикометрии. Анализ оценки опасностей различных промышленных ядов по величине КВИО показывает, что в ряде случаев малотоксичное, но высоколетучее вещество в условиях производства может оказаться более опасным в плане развития острого отравления, чем высокотоксичное, но малолетучее соединение. О реальной опасности развития острого отравления можно судить по величине зоны острого действия. Зона острого действия (Zас) – это отношение средней смертельной концентрации CL50 к пороговой концентрации Limac при однократном воздействии: Zас = CL50 / Limac. Она является показателем компенсаторных свойств организма, его способности к обезвреживанию и выведению из организма ядов и компенсации поврежденных функций. Чем меньше Zac, тем больше опасность острого отравления. Показателями реальной опасности развития хронической интоксикации являются значения зон хронического и биологического действия. Зона хронического действия (Zch) – отношение пороговой концентрации при однократном воздействии Limac к пороговой концентрации при хроническом воздействии Limch: Zch = Limac / Limch. Величина Zch используется для характеристики опасности яда при хроническом воздействии. Опасность хронического отравления прямо пропорциональна величине Zch. Зона хронического действия является показателем компенсаторных свойств организма на низкомолекулярном уровне. Зона биологического действия (Zbiol) – соотношение средней смертной концентрации CL50 к пороговой концентрации при хроническом воздействии Limch: Zbiol = CL50 / Limch. Чем больше значение Zbiol , тем выраженнее способность соединения к кумуляции в организме. После определения параметров токсикометрии проводят обоснование коэффициента запаса. Величина его зависит от особенностей яда, адекватности и чувствительности показателей при определении Limch и пр. В обычных условиях коэффициент принимается в интервалах от 3 до 20. Величина коэффициента запаса возрастает при следующих обстоятельствах: - увеличении абсолютной токсичности; - увеличении КВИО; - уменьшении зоны острого действия; - увеличении кумулятивных свойств; - существенных (более 3 раз) различиях в видовой чувствительности; - выраженном кожно-резорбтивном действии. Межвидовые различия в чувствительности подопытных животных оцениваются по отношению DL50 для наиболее устойчивого вида животных к DL50 для наименее чувствительного при одном и том же пути введения в организм. Имея коэффициенты запаса, рассчитывают предельно допустимую концентрацию вредного вещества: ПДК = Limch × k, где к – коэффициент запаса. Соотношение между основными и производными параметрами токсикометрии представлено на схеме 1. Схема 3  Классификация вредных веществ по степени опасности Параметры токсикометрии лежат в основе классификации вредных веществ по степени опасности. Принадлежность химических веществ к соответствующему классу опасности определяется величинами семи показателей (табл. 2). Таблица 2 Классификация ядов по степени опасности
Классификация вредных веществ по степени опасности При определении класса опасности веществ определяющим является тот показатель, который свидетельствует о наибольшей степени опасности. Классификация не распространяется на пестициды. Классификация пестицидов по степени опасности предложена Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) в 1979 г. Классификация пестицидов по степени опасности, предложенная ВОЗ Критерии токсичности используются для гигиенической классификации пестицидов и по другим признакам. По степени кожно-резорбтивной токсичности и величине кожно-орального коэффициента, определяемого по величине отношения DL50 при накожном нанесении к величине DL50 при введении внутрь, все пестициды подразделяют на 3 группы: - резковыраженная (DL50 < 50 мг/кг, кожно-оральный коэффициент меньше 3). - выраженная (DL50 от 50 до 2000 мг/кг, кожно-оральный коэффициент от 3 до 10). - слабовыраженная (DL50 > 2000 мг/кг, кожно-оральный коэффициент > 10). Методы определения параметров токсикометрии В зависимости от цели токсикометрические исследования проводятся по-разному. Но для решения задач гигиенической регламентации методические приемы, условия проведения и оценка результатов унифицированы. Исследование токсичности веществ начинается с изучения смертельных эффектов в острых опытах. Проникновение веществ в организм осуществляется при вдыхании, введении в желудок, нанесении на кожные покровы и слизистые оболочки. Каждый путь поступления соединений в организм требует определенных условий. При оценке степени токсичности при энтеральном пути поступления наиболее часто вещество вводится непосредственно в желудок с помощью металлических или пластмассовых зондов. Введение соединений проводится через 3 часа после кормления, вводимый объем не должен превышать для мышей – 1 мл, для крыс – 5 мл. Кормление животных осуществляется через 3 часа после введения вещества. Изучаемое соединение вводится в чистом виде. Если это невозможно, то используют растворители. Обычно такие вещества вводят в водных растворах, плохо растворимые соединения – в растительном масле или в виде суспензии в 1-2-процентном растворе крахмала. Следует помнить, что острая токсичность может существенно меняться в зависимости от используемого растворителя. Поэтому используемый растворитель обязательно вводится контрольной группе животных. Поступление вредных химических веществ через дыхательные пути в производственных условиях играет ведущую роль в возникновении профессиональных заболеваний (отравлений). В лабораторных условиях используются два способа ингаляционного воздействия на лабораторных животных химическими веществами: 1. Статистический способ используется для ориентированных оценок степени токсичности летучих веществ при создании постоянной концентрации в замкнутом пространстве (специальных камерах и эксикаторах). 2. Динамический способ позволяет обеспечивать непрерывную подачу вещества в камеру, что создает условия для поддержания концентрации соединения в относительно постоянном уровне и обеспечивает необходимый воздухообмен. Наряду с определением параметров токсикометрии смертельного уровня большое прикладное значение имеют параметры острой токсичности, как пороги вредного воздействия при неоднократном поступлении по интегральным (неспецифическим) и специфическим показателям (Limfc int и Limfc sp). Определение порога острого действия при однократном воздействии по применению интегральных показателей проводится с использованием не менее 3-х концентраций. Оценка функционального состояния экспериментальных животных проводится через 4 часа после затравки, а затем на 2-й, 4-й и 8-й дни опыта. При этом учитываются максимальные отклонения величины исследуемого показателя. Определение порога вредного действия по большинству специфических показателей регламентируется методическими показаниями, утвержденными Минздравом России. Исследование местного раздражающего действия при аппликации на кожу проводится на двух видах экспериментальных животных. Количество животных – не менее 10 особей в группе. Участок аппликации составляет для кроликов 7х9 см, для морских свинок 5х5 см. За два дня до эксперимента тщательно выстригают участки шерсти по обе стороны от позвоночника. На время эксперимента животных фиксируют. Время экспозиции – 4 часа. Исследуемое вещество наносится из расчета 20 мг/см2. Оставшееся после окончания эксперимента вещество удаляется теплой водой с мылом. Реакцию кожи регистрируют через 1 и 15 часов после однократной аппликации. Степень выраженности раздражающего действия вещества на кожные покровы определяют по классификации (11 классов): 0 – отсутствие действия; 10 – растворы вещества вызывают некроз. Исследование местного действия вещества на слизистую оболочку глаза проводится при закапывании в конъюнктивный мешок одной капли соединения. В дальнейшем в течение двух часов наблюдают за прозрачностью роговицы и слизистой оболочки. Развитие помутнения роговицы, острое воспаление слизистой оболочки с последующим рубцеванием век свидетельствует о наличии у вещества резко выраженного раздражающего эффекта. Для переноса результатов экспериментальных токсических опытов с животных на человека существуютправило экстраполяции: если смертельная доза для четырех типов животных (мыши, крысы, морские свинки, кролики) различаются незначительно (менее чем в три раза), то существует высокая вероятность (свыше 70 %), что для человека они будут такими же. Существуют следующие коэффициенты пересчета: с крысы – 5,9; с морской свинки – 4,7; с кролика – 3,2; с мыши – 11,8. В настоящее время в токсикологии принято несколько методов оценки кумуляции. С помощью метода, предложенного Каганом, животным ежедневно вводят вещество в долях от установленной DL50 (1/5, 1/10, 1/20). Данный метод позволяет прогнозировать опасность развития хронического отравления. Опыт по развернутой схеме продолжается четыре месяца. Санитарно-гигиеническое нормирование вредных веществ Санитарно-гигиеническое нормирование – это деятельность по установлению нормативов предельно допустимых воздействий человека на природу. Под воздействием понимается антропогенная деятельность, связанная с экономическими, культурными и другими интересами человека и вносящая изменения в природную среду. Предельно допустимый уровень (ПДУ) – это уровень физического воздействия (шум, тепловое, световое, радиоактивное и т.д. излучение), которое при ежедневном воздействии в течение длительного времени на организм не вызывает патологических изменений или заболеваний, а также не нарушает нормальной деятельности человека. Предельная допустимая концентрация (ПДК) – это максимальная концентрация вещества, которая, воздействуя на человека, не вызывает у него и его потомства биологических изменений, даже скрытых и временно компенсированных, в т.ч. изменений реактивности, адаптационно-компенсаторных возможностей, иммунологических реакций, нарушений физиологических циклов, а также других нарушений. ПДК и ПДУ устанавливают для производств и окружающей среды. При их принятии руководствуются следующими принципами: – приоритет медицинских и биологических показаний к установлению санитарных регламентов перед прочими подходами; – пороговость действия неблагоприятных факторов (в том числе химических соединений с мутагенным или канцерогенным эффектом действия ионизирующего излучения); – опережение разработки и внедрение профилактических мероприятий по сравнению с появлением опасного и вредного фактора. Для ограничения воздействия вредных веществ применяют гигиеническое нормирование их содержания в различных средах. При установленном ПДК в воздухе рабочей зоны или в воздушном бассейне населенных пунктов ориентируются на токсикологический показатель или рефлекторную реакцию организма. В связи с тем, что требование полного отсутствия промышленных ядов в зоне дыхания работающих часто невыполнимо, особую значимость приобретает гигиеническая регламентация содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны. Такая регламентация осуществляется в три этапа: 1. обоснование ориентировочно безопасного уровня воздействия (ОБУВ); 2. обоснование ПДК; 3. корректировка ПДК с учетом условий труда работающих и состояния их здоровья. ОБУВ устанавливается временно – на период, предшествующий проектированию производства. Значение ОБУВ определяется путем расчета по физическим или химическим свойствам или путем гентерполяций и экстраполяции в гомологических рядах соединений, либо по показателям острой токсичности. ОБУВ должны пересматриваться через два года после их утверждения. ОБУВ не устанавливаются: - для веществ, опасных в плане развития отдаленных и необратимых эффектов; - для веществ, подлежащих широкому внедрению в практику. Для санитарной оценки воздушной среды используются следующие показатели: ПДКр.з. – ПДК вредного вещества в воздухе рабочей зоны, мг/м3. Эта концентрация не должна вызывать у работающих при ежедневном вдыхании в пределах 8 часов в течение всего рабочего стажа заболеваний или отклонений в состоянии здоровья. Рабочей зоной считается пространство высотой до 2 м над уровнем пола или площадки, на которой находятся места постоянного или временного пребывания рабочих. До недавнего времени ПДК химических веществ оценивали как максимально разовые. Превышение их даже в течение короткого времени запрещалось. В последнее время для веществ, обладающих кумулятивными свойствами, введена вторая величина – среднесменная концентрация. Это средняя концентрация, полученная путем непрерывного или прерывного отбора проб воздуха при суммарном времени не менее 75 % продолжительности рабочей смены. Содержание вредных веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов также регламентируется ПДК, при этом нормируется среднесуточная и максимально разовая величина. ПДК вредных веществ в воздухе населенных мест – это максимальные концентрации, отнесенные к определенному периоду осреднения (30 мин, 24 часа, 1 месяц, 1 год) и не оказывающие ни регламентированной вероятности их проявления, ни прямого, ни косвенно вредного воздействия на организм человека, включая отдаленные последствия для настоящего и последующего поколений, не снижающие работоспособность человека и не ухудшающие его самочувствия. Для атмосферного воздуха ПДК ниже, чем для рабочей зоны. Максимальная (разовая) концентрация ПДКМР – наиболее высокая из числа 30-минутных концентраций, зарегистрированных в данной точке за определенный период времени. Среднесуточная концентрация ПДКСС– средняя из числа концентраций, выявленных в течение суток или отбираемых непрерывно в течение 24 ч. Нормирование качества воды рек, озер и водохранилищ проводят в соответствии с «Санитарными правилами и нормами охраны поверхностных вод от загрязнений». При этом рассматриваются водоемы двух категорий: первая – хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения, вторая – рыбно-хозяйственного назначения. Лимитирующий признак вредности (ЛПВ) – признак вредного действия веществ, который характеризуется наименьшей пороговой концентрацией. ЛПВ для водоемов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения используют трех видов: санитарно-токсикологический, общесанитарный и органолептический; для водоемов рыбохозяйственного назначения – еще два вида ЛПВ: токсикологический и рыбохозяйственный. Санитарное состояние водоема отвечает требованиям норм при выполнении следующего соотношения:  где Сim – концентрация вещества первого ЛПВ в расчетном створе водоема. Нормирование химического загрязнения почв осуществляется по предельно-допустимым концентрациям (ПДКn). ПДКn– концентрация вещества (мг/кг) в пахотном слое почвы, которая не должна оказывать прямого или косвенного отрицательного влияния на соприкасающиеся с почвой среду и здоровье человека, а также на самоочищающую способность почвы. По своей величине ПДКП значительно отличается от принятых допустимых концентраций для воды и воздуха. Различают четыре разновидности ПДКП в зависимости от пути миграции веществ в сопредельные среды: ТВ – транслокационный показатель, характеризующий переход химического вещества из почвы через корневую систему в зеленую массу и плоды растений; МА – миграционный воздушный показатель, характеризующий переход химического вещества в атмосферу; МВ – миграционный водный показатель, характеризующий переход химического вещества из почвы в подземные грунтовые воды и водные источники; С – общесанитарный показатель, характеризующий влияние химического вещества на самоочищающую способность почвы и микробиоценоз. В случае применения новых химических соединений, для которых отсутствуют ПДКП, рассчитывают временные допустимые концентрации: ВДКП = 1,23 + 0,48 lg ПДКПр. ПДКПр – ПДК для продуктов питания (овощных и плодовых культур), мг/кг. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||