Вадим Баширов - Промышленная токсикология (курс лекций)

В. Д. Баширов

Промышленная токсикология (курс лекций)

1 Лекция 1 – «Определение и основные понятия токсикологии»

Токсикология принадлежит к числу наук, характеризующихся исключительно высокими темпами накопления фактического материала, что связано с все возрастающим количеством новых химических соединений, потенциально опасных для окружающей среды и здоровья человека. В настоящее время общее количество известных человеку химических веществ достигает 6 млн. К их числу относятся самые разнообразные элементы и соединения, загрязняющие окружающую среду, а также медикаменты, пищевые добавки, моющие и косметические средства и др.

Токсикология – это наука, изучающая законы взаимодействия биологических объектов и токсикантов.

В роли последнего может оказаться практически любое химическое соединение, попавшее в организм в количестве, способном вызвать нарушения жизненно важных функций и создать опасность для жизни. Еще знаменитый врач древности Парацельс (1493-1541) считал, что «Все есть яд, и ничто не лишено ядовитости». С другой стороны, давно известно, что многие химические вещества, принятые внутрь в оптимальной дозе, приводят к восстановлению нарушенных, какой-либо болезнью функций организма и тем самым проявляют лечебные свойства. Многие вещества являются составной частью живого организма (белки, жиры, углеводы, микроэлементы и пр.), поэтому для проявления их токсических свойств нужны особые условия. Поэтому отнесение тех или иных веществ к токсикантам (ядам) условно, так как токсичность многих из них обусловлена не столько качеством, сколько количеством попавшего в организм вещества. Из этого вытекает следующее определение:

Токсикант – химический фактор окружающей среды, поступающий в концентрациях, которые нарушают динамическое равновесие между биологическим объектом и окружающей средой, вызывают функциональные и органические повреждения на различных уровнях организации живой материи.

В своем действии на различных представителей растительного и животного мира токсиканты проявляют избирательность.

Основные задачи токсикологии:

а) обнаружение, изучение и характеристика токсических свойств веществ;

б) изучение взаимодействия химических компонентов среды обитания с живыми системами на различных уровнях их структурно-функциональной организации;

в) предотвращение, распознавание и ликвидация последствий воздействия токсикантов.

Решением первой задачи занимается токсикокинетика.

Токсикокинетика – раздел токсикологии, изучающий закономерности поступления, абсорбции, распределения, биотрансформации и экскреции токсикантов в организме биологического объекта.

Основная задача токсикокинетики – выявление связей между концентрацией токсиканта и (или) его метаболитов в биологических жидкостях и тканях и токсическим эффектом.

Решением второй задачи занимается токсикодинамика.

Токсикодинамика – раздел токсикологии, изучающий изменения происходящие в организме биологического объекта, под воздействием токсикантов.

Основная задача токсикодинамики – определение механизма развития нарушений.

Решением третьей задачи занимается токсикометрия.

Токсикометрия – определение зоны токсического действия химического вещества.

Токсикология является фундаментальной наукой, которая решает широкий круг задач с привлечением знаний и методов исследования многих смежных естественных наук, особенно общей органической химии, биохимии, физиологии, иммунологии, генетики и пр. Основным ее методическим приемом служит эксперимент на животных, тщательно спланированный и технически хорошо оснащенный для выявления наиболее тонких механизмов действия ядов на организменном, системном, органном, клеточном, субклеточном и молекулярном уровнях, с последующим изучением влияния токсикантов в натурных условиях на состояние здоровья населения и показатели жизнедеятельности других биологических объектов.

В настоящее время в токсикологии определяются следующие основные направления:

Теоретическая токсикология решает проблемы выявления основных законов взаимодействия организма и токсикантов, их токсикокинетики и токсикодинамики.

Профилактическая (гигиеническая) токсикология изучает проблемы определения степени опасности, разработки мер и способов предотвращения и защиты от токсического воздействия химических веществ в окружающей человека среде. Поэтому она имеет эколого-гигиенический характер и включает следующие основные разделы: коммунальный, пищевой, промышленный, сельскохозяйственный и бытовой, которые являются неотъемлемой частью гигиенических дисциплин.

Клиническая токсикология – это медицинская наука, исследующая заболевания химической этиологии, т. е. химические болезни человека, возникающие вследствие токсического влияния химических соединений окружающей его среды.

Экотоксикология – междисциплинарное научное направление, изучающее токсическое воздействие химических веществ на живые организмы, преимущественно на популяции организмов и биоценозы входящие в состав экосистем.

Кроме того, выделяются специальные виды токсикологии, которые изучают воздействие токсикантов на организм человека животных в особых условиях или обстоятельствах при воздействии определенного вида токсических веществ. Это военная, авиационно-космическая, судебная и прочие виды токсикологии, которые обычно включают в себя элементы всех основных направлений – теоретического, экологического, гигиенического и клинического.

Одним из важнейших понятий токсикологии является токсичность. Несмотря на кажущуюся простоту, определение понятия «токсичность» (ядовитость) не отличается однозначностью. Все зависит от того, с какой точки зрения рассматривать понятие «токсичность».

Токсичность (химический аспект) – способность химических соединений вызывать нарушения в результате взаимодействия с макромолекулами биологических систем.

Токсичность (биохимический аспект) – способность химических соединений изменять биохимические реакции в организме с нарушением его жизнедеятельности.

Токсичность (анатомический аспект) – степень химического воздействия, повреждающего органы живого организма.

Токсичность (физиологический аспект) – степень химического воздействия, нарушающего функционирование биологических систем организма.

Токсичность (биологический аспект) – неблагоприятное воздействие веществ на биологические системы, проявляющееся на всех уровнях организации живых организмов, начиная от низших растений и кончая высшими организмами.

Токсичность (популяционный аспект) – неблагоприятное воздействие веществ на совокупность особей одного вида, обитающих на определенной территории.

Токсичность (экологический аспект) – неблагоприятное воздействие веществ на состояние биоценозов и экосистем.

Токсичность (гигиенический аспект) – критерий вредности вещества.

Токсичность (клинический аспект) – степень риска развития заболеваний химической этиологии.

Токсичность (фармакологический аспект) – степень риска побочного действия лекарств.

Таким образом, явление токсичности может быть охарактеризовано как причина заболевания химической этиологии (отравление) и как фактор, вызывающий химическое повреждение тканей (типовой патологический процесс), следствием которого является формирование соответствующего патологического состояния. Из этого вытекает важность изучения общих (интегральных) механизмов токсичности, которые, в конечном счете, определяют характер патологического процесса и клиническую картину интоксикации.

Интоксикация (отравление) – неблагоприятное воздействие токсиканта на биологический объект, вызывающее изменения, выходящие за пределы приспособительных реакций, нарушение гомеостаза.

Прежде чем перейти к рассмотрению механизмов токсического действия того или иного химического вещества, необходимо дать определение важнейшего понятия гомеостаз.

Гомеостаз – состояние внутреннего динамического равновесия биологического объекта или природной системы, поддерживаемое регулярным восстановлением основных параметров ее структур, вещественно-энергетического состава и постоянной саморегуляцией ее компонентов.

Химические факторы окружающей среды, поступающие в организм, нарушают динамическое равновесие между окружающей средой и биологическим объектом на различных уровнях организации живой материи. Поэтому гомеостатические механизмы достаточно разнообразны и представлены на различных биологических уровнях.