Средние смертельные дозы и концентрации

DL₅₀ – средняя смертельная доза при введении в желудок – доза вещества, вызывающая гибель 50% животных при однократном введении в желудок.

CL₅₀ – средняя смертельная концентрация – концентрация вещества, вызывающая гибель 50% животных при 2–4–часовом ингаляционном воздействии (2 ч – мыши, 4 ч – крысы).

Определение средних смертельных кон­центраций целесообразно произво­дить не менее чем на двух видах лабораторных жи­вотных. Обычно используются белые мыши (масса 18–24 г) и крысы (масса 180–240 г). Картина отравления регистри­руется в течение 2 недель. После двухнедельного срока на­блюдения отмечают количество погибших животных.

Определение DL50	Определение CL50
Каждая испытуемая доза вводится 6 белым мышам в чистом виде, в водном растворе или в 0,2 мл рафинированного подсолнеч­ного масла. За 3 ч до опыта мышей лишают корма и вновь дают его через 3 ч после отравления.	Затравка производится однократно в камерах при динамической подаче вредного вещества. Каждая концентрация испытывается не менее чем на 6 животных. Во время затравки регистрируют проявления раздражающего действия, потерю рефлексов на звуки, наступление бокового положения, судороги, наркоз.

Расчет средней смертельной концентрации и дозы может производиться по методу Першина, позволяющему вычислить или при разном числе жи­вотных в группах и разных интервалах между выбранными дозами: ,

где – смертельная концентрация для 50% мышей при ингаляци­онной затравке, мг/л;

а, b – величины смежных испытанных концентра­ций, мг/л;

m, n – соответствующие этим концентрациям частоты смертельных исходов в процентах.

При расчете по формуле Першина составляется специальная таб­лица, облегчающая проведение расчетов (см. работу 2).

2. Коэффициент возможности ингаляционного отрав­ления (КВИО)

КВИО – коэффициент возможности ингаляционного отравления – отношение максимально допустимой концентрации вредного вещества в воздухе при температуре 20оС к средней смертельной концентрации для мышей:

КВИО = , где – абсолютная летучесть при температуре 20°С, мг/м³;

–средняя смер­тельная концентрация, мг/м³.

Вещества, имеющие большое значение КВИО, опасны в отноше­нии развития ингаляционных отравлений.

3. Порог и зона острого действия

Минимальная разовая концен­трация, вызывающая измене­ния биологических показа­телей на уровне целостного организма при однократном поступлении вещества в организм, называется порогом острого действия (Lim_ac , мг/м³). Пороговая доза, вызывающая минимальный токсический эффект у 50% объектов, обозначается Dmin₅₀ (мг/г массы тела).

Lim_ac и зона острого действия (Z_ac) характеризуют опасность вещества и вероятность острого отравления. При определении порога острого действия используют не менее двух видов животных. Время воздействия для мышей составляет 2 ч, для крыс – 4ч.

Z_ac – зона острого действия – отношение средней смертельной концентрации к порогу острого действия:

,

где – сред­няя смертельная концентра­ция, мг/м³.

Узость зоны острого действия указывает на высокую вероятность острых отравлений, и, наоборот, чем шире зона острого действия, тем сильнее выражены компенсаторные реакции при действии данного яда (обнаружение и реагирование) и тем ниже потенциальная возможность острых отравлений.

4. Раздражающее, местное и кожно–резорбтивное действие

Раздражающее действие оценивается по изменению частоты дыхания у кроликов, изменениям в дыхательной системе у крыс, по появлению слюнотечения у кошек и субъективным ощу­щениям у человека.

Исследо­вание местного действия может производиться путем внесения изу­ча­емого вещества в конъюнктивальный мешок глаза кролика с последу­ющей реги­страцией гиперемии, отечности, инъекции сосудов склеры и роговицы, её про­зрачности и т.п.

Кожно–резорбтивное действие изучают путем аппликаций вещества на вы­стриженные участки кожи живота крыс или кроликов. Место ап­пликации яда за­крывают колпачком. Наблюдения за животными про­должают 2 недели. Для веществ, вызывающих гибель животных, опреде­ляют среднюю смертельную концентрацию при нанесении на кожу. Для экспресс–оценки местного и кожно–резорбтивного действия применя­ют метод аппликаций яда на кожу хвостов мышей. При изучении кожно–резорбтивного действия на лабораторных животных исследуют состояние кожных покровов, определяют количество вещества в крови, моче и фекалиях, накопление вещества в подкожной жировой клетчатке.

1.4. °Оценка кумулятивного действия

Количественная оценка кумуляции производится на уровне действия смертельных доз путем опреде­ления коэффициента кумуляции (Кcum).

Коэффициент кумуляции – отно­шение суммарной средней смертельной дозы , полученной в опыте с повторным введением веще­ства, к таковой же при однократ­ном введении :

.

Чем ниже коэффициент кумуля­ции, тем меньше вещество выво­дится из ор­ганизма, тем больше оно депонируется и тем оно опаснее. Иногда для нагляд­ности используют обратную величину – степень куму­ляции . Чем степень кумуляции выше, тем опаснее вещество.

Методики изучения кумуляции:

Обычно затравки производят ежедневно (или в рабочие дни) дозами, равными 1/10, 1/20 или 1/50 от .     В итоге каждое животное получает суммарно за 4 месяца соответственно 10; 5 и 2 .	По методике “субхронической токсичности” первые 4 дня животные получают по 0,1 , следующие 4 дня по 0,15 , затем с 9 по 12 день – по 0,22 , с 13 по 16–й день – по 0,34 с 17 по 20 – по 0,50 , и с 21 по 24 по 0,75 , с 25 по 28 день – 1,12 . В итоге суммарная доза – 12,8 (Lim R.K. с соавторами [3]).

При оценке не смертельных, а эффективных доз, если они могут быть учтены альтернативно (есть эффект – нет эффекта), для оценки куму­лятивных свойств на пороговом уровне пригодны оба изложенных метода. Однако по второму методу (“субхронической токсичности” Lim R.K. at al. [3]) выявляется как кумуляция, так и привыкание, то есть выявляется адаптивная возможность организма к данному виду яда. Поэтому величина Кcum, найденная по второму методу, может быть выше, чем по первому.

Для качественной оценки величины Кcum можно пользоваться шкалой Л.И.Медведя и соавт. в модификации Б.И.Люблиной [4].

Шкала для оценки кумулятивного действия

Коэффициент кумуляции	Оценка действия
<1	Сверхкумуляция
1–2,2	Выраженная кумуляция
2,2–5	Средняя кумуляция
>5	Слабая кумуляция

Вещества с выраженным кумулятивным эффектом более опасны в отноше­нии развития хронических отравлений, чем отравлений острых.

1.5.°Оценка токсичности веществ в условиях хронического воздействия

О степени потенциальной опасности возникновения хронических интоксикаций судят по зоне хронического действия ( ).

Зона хронического действия – отношение пороговых концентраций при остром и хроническом воздействиях: , где – пороговая концентрация по интегральному показателю при однократном воздействии, мг/м³; – пороговая концентрация по интегральному или специ­фическому показателю при хроническом воздействии, мг/м³.

Если зона хронического дейст­вия широка (интервал между Lim_ac и Lim_ch велик), то хронические инток­сикации развиваются часто. Широ­кая зона хронического дейст­вия свиде­тельствует, с одной стороны, о выра­женности кумулятивных свойств яда, с другой стороны, является показате­лем развития компенсаторных реак­ций организма при воздей­ствии на пороговом уровне.

1.6.° Гигиеническое нормирование веществ

Гигиеническое нормирование новых химических веществ, внедряе­мых в произ­водство, производится в несколько этапов. Первоначаль­но устанавливают вре­менные ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ). Этот показатель рассчитывают по физико–химическим константам, показа­телям острой токсичности или путем ин­терполяций и экстраполяций в рядах соединений, близких по строению и свойст­вам. В дальнейшем на основе всестороннего токсикологического изучения вещества ОБУВ заменяют предельно допустимыми концентрациями (ПДК), которые, в свою очередь, корректируются путем сравнительного изучения усло­вий труда на производстве и состояния здоровья работающих.

Предельно допустимые концентрации (ПДК) устанавливаются с учетом коэффициента запаса. Коэффициент запаса берется большим для веществ с высо­кой токсичностью (малые средние смертельные концентра­ции), высокой летучестью, при узких зонах ост­рого действия, при выраженных кумулятив­ных и аллергизирующих свойствах и резком кожно–резорбтивном действии. В настоящее время для воздуха рабочей зоны промышленных пред­приятий определены предельно допустимые концент­рации более чем для 646 веществ.

Основные токсикометрические показатели используются, чтобы охарактеризовать опасность вредных веществ, используемых в про­мышленности. По степени воздействия на организм вредные вещества делятся на четыре класса опасности:

1–й – вещества чрезвычайно опасные; 2–й – высокоопасные; 3–й –умеренно опасные; 4–й – малоопасные.

Класс опасности изучаемого вещества устанавливается по тому показателю, где выявлена максимальная опасность.

Перечень используемых с этой целью токсикометрических показателей представлен в таблице 1.1.

1.7.°Контрольные вопросы и задания

1. Охарактеризуйте задачи промышленной токсикологии. Приведите примеры веществ, встречающихся на предприятиях текстильной промышленности.

2. Проработайте материал в учебном пособии [2, с. 84–86]. В чем отличие острого отравления от отравления хронического?

3. Дайте определение абсолютной летучести.

4. Дайте определение коэф­фициента распределения в сис­теме артериальная кровь/альвеолярный воз­дух.

5. Какой показатель характеризует вероятность проникновения вещества через кожу?

6. Какие показатели токсичности используются для оценки вероятности острого отравления?

7. Дайте определение средней смертельной дозы при введении в желудок.

8. Дайте определение средней смертельной концентрации.

Установление классов опасности по различным показателям (извлечение из ГОСТ 12.1.007) с дополнениями [1]

Таблица 1.1.

Наименование показателя	Нормы для класса опасности
1–го	2–го	3–го	4–го
Средняя смертельная доза при введении в желудок, мг/кг	< 15	15–150	151–5000	> 5000
Средняя смертельная доза при нанесении на кожу, мг/кг	< 100	100–500	501–2500	>2500
Средняя смертельная концентрация в воздухе, мг/м3	< 500	500–5000	5001–	>50000
Коэффициент возможности ингаляционного отравления (КВИО)	>300	300–30	29–3	< 3
Зона острого действия	< 6,0	6,0–18,0	18,1–54,0	> 54
Зона хронического действия	> 10,0	10,0–5,0	4.9–2,5	< 2,5
Предельно допусти­мая концентрация вредного вещества в воздухе рабочей зоны, мг/м3	< 0,1	0,1–1,0	1,1–10,0	> 10,0
Порог раздражающего действия, мг/м3
Субъективные ощущения у человека	<20	20–200	201–2000	>2000
Изменения частоты дыхания у кроликов	<500	500–5000	5001–50000	>50000
Изменения дыхательной системы у крыс	<50	50–500	501–5000	>5000
Слюнотечение у кошек	<900	900–9000	9001–90000	>90000

9. Дайте определение коэффициента возможности ингаляционного отравления.

10. Как оценивают раздражающее действие?

11. Какие показатели токсичности используются для оценки вероятности хронического отравления?

12. Дайте определение порога и зоны острого действия.

13. Дайте определение зоны хронического действия.

14. Дайте определение коэффициента кумуляции. Какие вещества более опасны – с низким или высоким коэффициентом кумуляции?

15. Как оцениваются адаптивные и компенсаторные возможности организма?

16. Какие этапы изучения токсичности необходимо пройти при постановке на производство новых веществ или препаратов?

17. Дайте определение ПДК. Перечислите критерии при выборе коэффициента запаса.

18. На какие классы опасности делят вредные вещества по степени их воздействия на организм человека?