Токсичность и риск ксенобиотиков для человека.

Риск - это вероятность ущерба здоровью, или более точно, вероятность травмы, заболевания или смерти при определенных условиях. Другими словами, риск это потенциальная возможность реализации нежелательных последствий некоего события. Оценка риска строится на анализе конкретной ситуации и состоит в определении вероятности вредного действия изучаемого фактора. Частным случаем является количественная оценка вероятности ущерба здоровью человека, связанного с действием определенных агентов, например, химических веществ, находящихся в окружающей среде или на рабочем месте.

Токсические процессы можно отнести к одной из следующих групп:

- формирующиеся по пороговому принципу;

- формирующиеся по беспороговому принципу.

В первом случае причинно-следственная связь между фактом действия вещества и развитием процесса носит безусловный характер. Зависимость "доза-эффект" прослеживается на уровне каждого, подвергающегося воздействию организма, при этом, чем больше доза, тем выраженнее реакция. Вместе с тем при действии веществ в дозах ниже определенных уровней (порогов) токсический процесс не развивается вовсе (интоксикации, транзиторные токсические реакции).

Во втором случае причинно-следственные связи между фактом действия вещества и развитием процесса носят вероятностный характер. Зависимость "доза-эффект" прослеживается только на уровне популяции: чем больше доза, тем у большей части особей испытуемой популяции регистрируется эффект. При этом вероятность формирования токсического процесса сохраняется при действии на биосистему даже одной молекулы токсиканта (беспороговый эффект), хотя у отдельных организмов эффект может не развиться даже при очень интенсивных (смертельных) воздействиях (мутагенез, канцерогенез, тератогенез).

Токсиканты, способные провоцировать токсические процессы, развивающиеся только по пороговому принципу, могут быть охарактеризованы с помощью критерия "фактор безопасности" (индекс опасности). Оценить риск контакта с таким веществом, означает, по сути, - определить порог его токсического (или безопасного) действия, выразив его через величины предельно допустимой дозы (ПДД) или предельно допустимой концентрации (ПДК). За рубежом для этой цели используют такие показатели как: уровень максимального загрязнения (УМЗ), допустимый суточный прием (ДСП), рекомендуемая доза (РД) (соответственно: Maximum Contaminant Level, Acceptable Daily Intake, Reference Dose). Эти характеристики определяются по специальным методикам, в основе которых лежит установление зависимости "доза-эффект", и в дальнейшем утверждаются законодательно (см. выше). В любом случае указанные величины характеризуют количество токсиканта (в миллиграммах на килограмм массы тела или миллиграммах на единицу объема объекта, среды), контакт с которым не приводит к появлению каких бы то ни было неблагоприятных последствий при хроническом действии в популяции, включая группы чувствительных лиц.

В ходе оценки риска, измеряют действующие дозы токсикантов, находящихся в окружающей среде (экспозиционные дозы - ЭД), после чего их сравнивают с величинами безопасных доз и концентраций и на этом основании судят о степени риска воздействия.

Часто для оценки риска используют еще одну величину - хронического ежедневного приема (ХЕП). ХЕП характеризует воздействия, при контакте с токсикантом на протяжение всей жизни. Единицей измерения ХЕП является величина массы токсиканта приходящаяся на величину массы тела в единицу времени (мг/кг/сут).

Для химических веществ с определенным порогом токсического действия оценка риска сводится к определению отношения ЭД к РД и т.д. Эти соотношения и называются "индекс опасности".

Порядок расчета индекса опасности, связанной с действием вещества, осуществляется следующим образом:

Индекс опасности = ЭД/РД,

где: ЭД - экспозиционная доза

РД - рекомендуемая доза

(при этом ЭД и РД должны выражаться в одинаковых величинах, применительно к одинаковым временным условиям воздействия - острому, подострому, хроническому).

Если индекс опасности выше 1, имеется риск связанный с действием токсиканта.

Риск развития эффектов, развивающихся по беспороговому принципу, должен быть охарактеризован другим способом. В частности, следует установить действующую дозу токсиканта, при которой частота возникновения вызываемого эффекта (канцерогенез) в экспонируемой популяции, находится на "допустимом" (выбранном субъективно) уровне. Эта доза рассчитывается путем математического моделирования. Обычно, в качестве "допустимого" принимают воздействие, при котором в популяции количество, например, смертей от новообразований увеличится не более чем на 1 случай на миллион (1х10-6), при условии контакта людей с токсикантом в течение всей жизни. Однако в зависимости от обстоятельств (особенности региона и т.д.) этот уровень может колебаться в диапазоне 1х10-3 - 1х10-6. Такой подход обозначается, как методология оценки риска беспорогового действия, а определенная таким образом доза токсиканта в зарубежной литературе получила название виртуальная безопасная доза (virtual safe dose - ВБД). В России, в соответствии с "Методическими рекомендациями по экспериментальному обоснованию гигиенических регламентов химических канцерогенных веществ" (1985), в основе регламентации канцерогенов лежит определение их ПДК.

За рубежом, для веществ, вызывающих беспороговые эффекты (канцерогенез и др.), риск выражают как вероятностную величину. В частности для оценки риска канцерогенеза используют "фактор канцерогенной активности вещества". Эта величина определяется с помощью расчетных методик на основе экспериментального материала и представляет собой угол наклона зависимости между величинами вероятности развития новообразования и действующей дозы токсиканта (q). Результат умножения величины ХЕП (см. выше) на q дает безразмерную величину риска развития новообразования. Если эта величина превышает установленный уровень, воздействие признается опасным.

Порядок расчета опасности воздействия веществ, связанной с развитием беспороговых эффектов, осуществляется следующим образом:

Риск = 1 - exp(-ХЕП) q,

где:

Риск - вероятность развития конкретной опухоли при анализируемой величине ХЭП;

exp - экспоненциал;

ХЕП - величина хронического ежедневного приема, усредненная на 70 лет жизни (мг/кг.сут);

q - фактор канцерогенной активности вещества.

Методика оценки опасности может быть упрощена, при условии, что безопасные концентрации вещества уже известны. В этом случае величину ХЕП просто сравнивают с величиной ВБД. Если ХЕП больше, это свидетельствует о превышении допустимого содержания вещества, установленного законодательством.

Целью определения риска иногда являются числовые характеристики вероятности развития определенных неблагоприятных эффектов, например фиброза легких, хронической печеночной недостаточности, новообразования, смерти и т.д.

In vivo (лат. — буквально «в (на) живом»), то есть «внутри живого организма» или «внутри клетки». В науке in vivo обозначает проведение экспериментов на (или внутри) живой ткани при живом организме. Такое использование термина исключает использование части живого организма (так, как это делается при тестах in vitro) или использование мёртвого организма. Тестирование на животных и клинические испытания являются формами исследования in vivo.

Тесты in vivo

А. Оценка острой токсичности:

-величины ЛД50 и ЛК50

Б. Подострое воздействие:

-токсичность при 90-суточном скармливании токсиканта

-токсичность при 30 - 90 суточном ингаляционном и/или чрезкожном воздействии

В. Хроническое действие:

- токсичность при пожизненном введении

Г. Специальные виды токсичности:

-раздражающее действие

-способность сенситизации кожных покровов

-тератогенность

-канцерогенность

-репродуктивная токсичность

Д. Избирательная токсичность:

-нейротоксичность

-гепатотоксичность

-пульмонотоксичность

-нефротоксичность и т.д.

In vitro (лат. «в стекле») — это технология выполнения экспериментов, когда опыты проводятся «в пробирке» — вне живого организма. В общем смысле этот термин противопоставляется термину in vivo — эксперимент на живом организме (на человеке или на животной модели). Многие эксперименты, имеющие отношение к молекулярной биологии, биохимии, фармакологии, медицине, генетике и др., проводятся вне организма, на культуре живых клеток или в бесклеточной модели.

Эксперименты in vitro, в тех случаях, когда альтернативой являются исследования на животных или человеке считаются менее достоверными, чем in vivo и часто бывают лишь необходимой предварительной стадией для оценки возможности и необходимости последующих исследований in vivo. Однако они часто удешевляют предварительные стадии исследования и позволяют сохранить жизнь подопытных животных.

Тесты in vitro

-мутагенность (исследования на прокариотах, эукариотах)

-способность вызывать хромосомные аберрации

-канцерогенность