Токсичность вредных веществ, яды, токсикометрия, биологическое действие промышленных ядов

     Таблица 1.2.

     Классификация вредных веществ по «избыточной токсичности»

     По  степени токсичности – гигиеническая  классификация, в основу которой  положена количественная оценка токсической  опасности химических веществ, согласно экспериментальным данным по определению  их ПДК, параметров токсичности (табл.1.3.).

     По  специфике биологического последствия отравления организма выделяют следующие группы веществ; 
 

     Таблица 1.3.

     Параметры токсикометрии

     раздражающего действия, которые обладают указанным воздействием, попадая на покровы, слизистые оболочки и прежде всего на орган зрения, верхние дыхательные пути;

     сенсибилизирующего (аллергического) действия, которые вызывают возникновение заболеваний – бронхиальной астмы, астматических бронхита, конъюнктивита, дерматита;

     мутагенного действия, которые повреждают генетическую наследственную функцию организма;

     тератогенного действия, которые приводят к отключениям в развитии эмбриона, находящего  в чреве матери;

     канцерогенного  действия, которые приводят в конечном счете к возникновению раковых заболеваний;

     репродуктивного действия, которые снижают детородную функцию у мужчин и женщин. 

     1.3. Пути поступления  вредных химических  веществ в организм  человека

      Токсические вещества поступают в организм человека через дыхательные пути (ингаляционное проникновение), желудочно-кишечный тракт и кожу. Степень отравления зависит от их агрегатного состояния (газообразные и парообразные вещества, жидкие и твердые аэрозоли) и от характера технологического процесса (нагрев вещества, измельчение и др.).

      Преобладающее большинство профессиональных отравлений связано с ингаляционным проникновением в организм вредных веществ, являющимся наиболее опасным, так как большая всасывающая поверхность легочных альвеол, усиленно омываемых кровью, обусловливает очень быстрое и почти беспрепятственное проникновение ядов к важнейшим жизненным центрам.

      Поступление токсических веществ через желудочно-кишечный тракт в производственных условиях наблюдается довольно редко. Это  бывает из-за нарушения правил личной гигиены, частичного заглатывания паров и пыли, проникающих через дыхательные пути, и несоблюдения правил техники безопасности при работе в химических лабораториях. Следует отметить, что в этом случае яд попадает через систему воротной вены в печень, где превращается в менее токсические соединения.

      Вещества, хорошо растворимые в жирах и  липоидах, могут проникать в кровь  через неповрежденную кожу. Сильное  отравление вызывают вещества, обладающие повышенной токсичностью, малой летучестью, быстрой растворимостью в крови. К таким веществам можно отнести, например, нитро- и аминопродукты ароматических углеводородов, тетраэтилсвинец, метиловый спирт и др.

      Токсические вещества в организме распределяются неодинаково, причем некоторые из них способны к накоплению в определенных тканях. Здесь особо можно выделить электролиты, многие из которых весьма быстро исчезают из крови и сосредоточиваются в отдельных органах. Свинец накапливается в основном в костях, марганец — в печени, ртуть — в почках и толстой кишке. Естественно, что особенность распределения ядов может в какой-то мере отражаться и на их дальнейшей судьбе в организме.

      Вступая в круг сложных и многообразных  жизненных процессов, токсические  вещества подвергаются разнообразным превращениям в ходе реакций окисления, восстановления и гидролитического расщепления. Общая направленность этих превращений характеризуется наиболее часто образованием менее ядовитых соединений, хотя в отдельных случаях могут получаться и более токсические продукты (например, формальдегид при окислении метилового спирта).

      Выделение токсических веществ из организма  нередко происходит тем же путем, что и поступление. Нереагирующие  пары и газы частично или полностью удаляются через легкие. Значительное количество ядов и продукты их превращения выделяются через почки. Определенную роль для выделения ядов из организма играют кожные покровы, причем этот процесс в основном совершают сальные и потовые железы.

      Необходимо  иметь в виду, что выделение  некоторых токсических веществ возможно в составе женского молока (свинец, ртуть, алкоголь). Это создает опасность отравления грудных детей. Поэтому беременных женщин и кормящих матерей следует временно отстранять от производственных операций, выделяющих токсические вещества.

      Токсическое действие отдельных вредных веществ может проявляться в виде вторичных поражений, например, колиты при мышьяковых и ртутных отравлениях, стоматиты при отравлениях свинцом и ртутью и т. д.

      Опасность вредных веществ для человека во многом определяется их химической структурой и физико-химическими свойствами. Немаловажное значение в отношении токсического воздействия имеет дисперсность проникающего в организм химического вещества, причем, чем выше дисперсность, тем токсичнее вещество.

      Условия среды могут либо усиливать, либо ослаблять его действие. Так, при высокой температуре воздуха опасность отравления повышается; отравления амидо- и нитросоединением бензола, например, летом бывают чаще, чем зимой. Высокая температура влияет и на летучесть газа, скорость испарения и т. д. Установлено, что влажность воздуха усиливает токсичность некоторых ядов (соляная кислота, фтористый водород).

      1.4. Биологическое действие  химических веществ

      Биологическое действие химических веществ на организм человека изменяет его гемостаз (относительное постоянство состава и свойств внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций организма), т.е. способность организма к авторегуляции при изменении окружающей среды. Авторегуляцию биологической системы следует рассматривать как регуляцию динамического состояния открытой системы, подтвержденной биологическому ритму. При этом включает в себя не только динамическое постоянство биологического объекта, но и устойчивость его основных биологических функций. А воздействие вредного вещества может вызвать не только изменение определенных параметров биологического объект, но и повреждение систем регулирования гомеостаза, т.е. нарушение последнего. Для сохранения гомеостаза в условиях разнообразных химических воздействий в процессе эволюции выработалась специальная система биохимической детоксикации. При относительно малых воздействиях вредных веществ нарушение гомеостаза не происходит (рис.1.2). 

      Рис.1.2. Схема гомеостаза:

Y – какое-либо свойство биологического объекта; Х – концентрация или доза вредного вещества, характеризующаяся его воздействием на биологический объект; Х_Б – безопасный уровень воздействия вещества 

      Область Х₁ – Х₂ – это область гомеостаза. Часть этой области с относительно постоянной функцией называется гомеостатическим плато. Оно, как правило, более выпукло у биологических объектов низшего иерархического уровня. Кроме того, это плато в действительности представляет собой несколько «размытую» область, так как оптимальные параметры биологического объекта (Y) не строго постоянны во времени, а колеблются в определенных пределах. Вне области Х₁ – Х₂ происходит нарушение гомеостаза, т.е. резкое изменение значения Y. Находящиеся в нутрии области Х₁ – Х₂ значение Х₀ – это значение Х, характерное для нормального функционирования объекта. Значение Х₁ – Х₂ называются критическими (пороговыми) значениями Х. Область гомеостаза – это область отрицательной обратной связи, так как организм работает в сторону возвращения системы в исходное (стационарное) состояние. При сильных нарушениях гомеостаза объект может перейти в область положительной обратной связи, когда изменения, вызванные изменениями вредных веществ, могут стать необратимыми, и объект все дальше и дальше будет отклоняться от стационарного состояния.

      Изучение  биологического действия химических веществ на человека показывает, что вредное их воздействие всегда начинается с определенной пороговой концентрации. 

     2. Токсикометрия

     2.1. Определение, понятия токсикометрии

     Количественной  оценкой токсичности и опасности  ядов занимается раздел токсикологии, именуемой токсикометрией (в дословном переводе с греческого – измерение токсичности). Используя определенные кчественные и количественные критерии, токсикометрия позволяет осуществлять целенаправленный отбор менее токсических и опасных веществ на стадии синтеза новых соединений и композиции для последующего внедрения их в сфере производства и быта.

     Токсикометрия химических соединений включает большой  диапазон исследований и оценок, обязательными  среди которых является установление смертельных и пороговых доз в остром опыте, выявление и количественная характеристика кумулятивных свойств, изучение кожно-раздражающего, кожно-резорбтивного, сенсибилизирующего действия, хронического воздействия на организм для установления пороговых концентраций. Особое значение приобретают исследование отдельных эффектов онкогенного, мутагенного и нейротоксического воздействия на репродуктивную функцию и сердечно-сосудистую систему, а также критерии оценки токсикокинетических и метаболических эффектов.