Классификация по «избирательной токсичности»
ТОКСИКОДИНАМИКА
Структурный компонент биосистемы, с к-рым вступает в хим. взаимодействие токсикант, наз-ся его «рецептором/мишенью». В качестве рецепторов могут выступать биополимеры клеток и их фрагменты. Пример: рецептором оксида углерода (СО2) в организме — молекула гемоглобина, а рецепторной областью (фрагмент гемоглобина) - ион двухвалентного железа, заключенный в порфирированное кольцо гема. Рецепторы осуществляют процесс связывания на биосубстрате ксенобитиков, под-чиняясь закону действующих масс, и подразделяются на: 1)селективные; 2)постоянные, 3)рецепторы с изменяющейся стр-рой. Мишенями (рецепторами) для токс. действия могут быть: 1)структ.элементы межклет-го пространства, 2)структ.элемент. клеток орг-ма,3)структ.элементы систем регуляции клет.акт-ти.
Формирование токсического эффекта включает 4 стадии: доставка токсиканта к органу- мишени; взаимодействие с эндогенными молекулами –мишенями и другими рецепторами токсичности; инициирование нарушений в структуре и/или функционировании клеток; восстановительные процессы на молекулярном, клеточном и тканевом уровнях.Мишени для токсикантов – практически все эндогенные соединения:1. Макромолекулы, наход-ся либо на пов-ти, либо внутри отдельных типов клеток . 2. Нуклеиновые кислоты (особенно ДНК). 3. Белки . 4. Клеточные мембраны. 5. Ферменты (мишень в основном для токсического метаболита), т.к. сам фермент ответственен за синтез этого метаболита.
Токсикокинетика – раздел биохимической токсикологии, в рамках которого изучаются закономерности, а также качественные и количественные характеристики резорбции, распределения, биотрансформации ксенобиотиков в организме и их элиминации.
Важнейшие характеристики веществ, влияющие на его токсикокинетические параметры:- коэффициент распределения в системе масло/вода; - размер молекулы;
- константа диссоциации; - химические свойства.
Свойства организма, влияющие на токсикокинетику ксенобиотиков:
Свойства компартментов:- соотношение воды и жира в клетках, тканях и органах;
- наличие молекул, активно связывающих токсикант.
Свойства биологических барьеров: - толщина; - наличие и размеры пор;
- наличие или отсутствие механизмов активного или облегченного транспорта химических веществ.
Физиологическая токсикокинетика учитывает анатомно-физиологические особенности органов и тканей у различных биологических видов (объем, масса органа, кровоток через органы, связывание с белками, интенсивность и характер метаболизма в органах и т.д.)
Общая характеристика вредных веществ и их лимитирующие признаки (санитарно-токсикологическая, органолептическая, общесанитарная х-ка ВВ; связь токсикологии, адаптации и стресса; концепция общих механизмов токсичности/стадии: тревоги, резистентности и ситощения)
Как правило, под «вредным» понимается вещ-во, к-рое при контакте с живым организмом / человеком может вызвать заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами как в процессе контакта с ним, так и в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений. Вредные хим.вещ-ва (орг., неорг.,элементорг.) в зависимости от их практического использования подразделяются на: 1)промышл.яды, используемые на производстве (орг.раств-ли, топливо, красители); 2)ядохимикаты, испол-мые в с/х (пестициды, инсектициды, пр.); 3)лекарственные средства; 4)бытов.химикаты (пищ.добавки, средства санитарии, личн.гигиены, косметики); 5)биол.раст.и жив.яды (растений, животных, насекомых); 6)отравляющие вещ-ва (зарин, иприт, фосген, пр.).
Яд - вещество, которое в малом кол-ве, при соприкосновении с живым организмом разрушает здоровье или уничтожает жизнь.
Яды обладают избирательной токсичностью. Их разделяют на: 1)сердечные с кардиотокс.действием /лекарств.преп-ты, раст.яды, соли Ме/; 2)нервные с наруш.псих.деят-сти /СО, алкоголь, наркотики, снотворн. лек.преп./; 3)печеночные /хлорир-ные УВ, ядовитые грибы, фенолы, альдегиды/; 4)почечные /соединения тяж.Ме, этиленгликоль, щавеливая к-та/; 5)кровяные /анилин и его произв-ные, нитриты, мышьяковист.водород/; 6)легочные /оксид азота, озон, фосген, пр./.
ЗВ проникают в орг-зм через органы дыхания, жел.-кишечн.тракт и кожу.
Лимитирующие признаки вредности (ЛПВ) веществ (признак, характеризующийся наименьшей безвредной концентрацией ВВ):
санитарно-токсикологический(концентрацию, при превышении кот. ВВ становится токсичным для человека);
общесанитарный(конц., при превыш. кот. нарушается санитарное состояние объекта);
органолептический( конц, при превышении кот. возникает изменение характеристик объекта при восприятии человеком: цвет, вкус, запах…).
ПДК устанавливается на основании определения ЛПВ - по наименьшему из трех.Для этого необходимо: обоснование необходимости изучения биоэффективности того или иного соединения; первичная оценка максимальной эффективности на организмы в короткие сроки; осуществление хронического эксперимента (для малых и субмалых доз); обоснование ПДК/ПДУ для разных ландшафтных зон Земли.
Концепция «общих механизмов токсичности».
Согласно этой концепции процесс интоксикации в динамике можно рассматривать как двухфазный: первая фаза — это перв.токсикогенные реакции, не явл. ведущими и играют роль триггера, т. е. пускового механизма; вторая фаза — это клиническая картина, тяжесть и исход интоксикации, определяющие процессы «общих мех-мов токсичности, отв.за формирование «неспецифических синдромов». Эта концепция базируется на «теории функцион.систем» П.К.Анохина.
Первичные токсикогенные реакции
I
Структуры общих механизмов токсичности
(наборы неспециф.компенсаторных реакий)
I
Средства профилактики и терапии
Токсикология, адаптация, стресс
Токсикология ЗВ тесно связана с адаптационными возможностями организма, причем понятие «адаптация» - приспособительная реакция орг-ма на изменения ОС, основой к-рых является принцип целостности организма и единства орг-ма и ОС. Адаптация тесно связана с понятием «стресс» (напряжение) — неспецифической (общей) реакцией на любое сильное воздействие. Концепцию стресса выдвинул в 1936 г. канадский ученый Ганс Селье. Под «экологическим стрессом» понимают состояние напряжения организма, вызванное резкими изменениями ОС природн. и антропоген. происхождения. При стрессе возникает комплекс защитных реакций организма, носящий название адаптационного синдрома (современный термин – авторегуляция). Различают следующие защитные реакции орг-ма: 1)стадия тревоги (мобилизация защитных сил); 2)стадия резистентности (приспособл.к действующему фактору); 3)стадия истощения (при сильном и длительном стрессе может привести к болезни и смерти). Согласно Г.Селье, гибель организма наступает в том случае, когда «адаптационная энергия организма» меньше «активной энергии действующего агента». В наших работах (Козлов Ю.П., Чернышов В.И.) аналогичная трехпериодная схема наблюдалась при действии ЗВ (соли ТМе, гербициды, ПАВ, ПАУ) на ответные реакции рыб (по соотношению реакций АОА/СРО: 1) >> 1; 2) = 1; 3) > 1).
3.[ Основные понятия токсикологии (факторы вредного воздействия, физ., хим. и биол; понятие «токсичности», «толерантности»; классификация ВВ по «избирательной токсичности»:сердечно-сосуд, печеночные, почечные, кровяные, желудочно-кишечного, нервно-психологические «яды»; экспериментально-теоретическая, профилактическая, клиническая токсикология; токсикологическая химия (раздел «экотоксикологии»); промышленная и токсикологическая экология; зависимость токсич. Действия ВВ от условий внутренней и внешней окружающей среды; острое и хроническое отравление токсикантами и пр.)и токсикологические характеристики. Классификация токсикантов по: происхождению, использованию человеком, условиям воздействия.]
Можно выделить три группы факторов вредного воздействия: физические, химические и биологические. По этому же принципу классифицируются загрязнения и загрязнители. К физическим относятся механические, тепловые, шумовые, радиационные; к хим. - действие ЗВ; к биологическим – микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности.
ТОКСИЧНОСТЬ – как свойство (способность) химических веществ, действуя немеханическим путем, вызывать их повреждение или гибель. Вещества существенно различаются по токсичности. Чем в меньшем количестве химический агент способен вызывать повреждение биосистемы, тем он токсичнее.
На молекулярном уровне токсичность – это химическое взаимодействие между токсикантом и молекулой-мишенью;
Под токсичностью вещества понимают способность наносить вред живому.
Токсичность (toxicity) – это мера несовместимости вещества с жизнью (И. В. Саноцкий, 1970).)
Толерантность –способность организма переносить воздействие определенных количеств веществ без развития токсических эффектов.
Механизм воздействия
1.Проникновение элемента в липидорастворимой форме
2.Проникновение элементов в комплексе с белком
а) Ag+ + RS-H → RS-Ag↓ + H+
б) 2 МТ(SH)x + x Cd2+ (Cu, Zn, Hg, Ag)→
→ металлотионин →МТ(S-Cd-S)xМТ + 2х Н+
в) Транспорт ионов в виде комплексов с эндогенными лигандами
по транспортным структуроподобным системам
г) Перенос ионов в свободной форме
3. Комплексообразование с биолигандами, белками, в том числе
ферментами и конкурентное замещение ионов металлов – кофакторов ферментов
 |
1. Мышьяк (As).1.1. Антропогенные источники загрязнения.- металлургия (мышьяк – примесь во многих рудах): производство Pb, Zn, Ni, Cu, Sn, Mo, W; - производство серной кислоты и суперфосфата;- сжигание каменного угля, нефти, торфа;- производство мышьяка и As-содержащих ядохимикатов;- кожевенные заводы. Выбросы в воздух с дымом и со сточными водами. 1.2. Токсическое действие Тиоловый яд широкого спектра действия:- нарушение обмена веществ;- повышение проницаемости стенок сосудов; разрушение эритроцитов (гемолиз);- разрушение тканей в месте их прямого контакта с мышьяком;- канцерогенное действие;- эмбриотоксический и тератогенный эффект.1.3. Острое отравление. В легких случаях – общее недомогание, головная боль, тошнота; затем – боли в правом подреберье и пояснице, тошнота, рвота. Тяжелые отравления: При поступлении через рот – металлический привкус, жжение и сухость во рту, боли при глотании через несколько часов после отравления. При поступлении через органы дыхания – раздражение верхних дыхательных путей и глаз – слезы, чихание, кашель, кровохарканье, боль в груди, отек лица и век. Затем – сильная слабость, головокружение, головная боль, тошнота, рвота, боли в животе, онемение пальцев рук и ног. Затем – неукротимая рвота с кровью, судороги, носовые кровотечения, кровоизлияния в различных частях тела. Через 8-15 дней – резкие боли в конечностях, резкая слабость, сонливость, сильные головные боли, судороги, паралич, смерть от паралича дыхания. 1.4. Хроническое отравление.Повышенная утомляемость, исхудание, тошнота, головокружение, боли в конечностях, желудке, кишечнике, груди, горле, кашель, отек лица и век. Выпадение волос и ногтей, кровоизлияние, потемнение кожи. Раздражительность, рвота, неустойчивый стул, отсутствие аппетита. 1.5. Нормативы. Мышьяк и его неорганические соединения (в пересчете на мышьяк): ПДКс.с. - 0,003 мг/м3 ПДКв. (воды) - 0,05 мг/л 2-й класс опасности.
РТУТЬ
2.1. Антропогенные источники поступления: - получение ртути и ртутьсодержащих веществ;- сжигание органического топлива; - цветная металлургия; - коксование угля; - производство хлора и соды; - сжигание мусора. Поступление: в виде паров, водорастворимость солей и органических соединений. 2.2. Токсическое действие. Тиоловый яд широкого спектра действия. Проявление токсического эффекта зависит от формы, в которой ртуть поступила в организм. Особенность паров ртути – нейтротоксичноть, действие на высшую нервную деятельность. 2.3. Острое отравление .Пары ртути: симптомы появляются через 8-24 часа после отравления. Общая слабость, головная боль, боль при глотании, повышение температуры, кровоточивость, воспаление в полости рта, боли в животе, поражение желудка (тошнота, рвота, жидкий стул), поражение почек. 2.4. Хроническое отравление. В основном – действие на центральную нервную систему. Снижение работоспособности, быстрая утомляемость, повышенная возбудимость. Ослабление памяти, беспокойство, неуверенность в себе, раздражительность, головные боли. Далее – слабость, сонливость, апатия, эмоциональная неустойчивость, дрожание рук, языка, век (в тяжелых случаях всего тела). Повышенная психическая возбудимость, пугливость, общая подавленность, упрямость и раздражительность, ослабление памяти, невралгия.
2.5.Нормативы /Металлическая ртуть (пары)/: ПДКр.з.- 0,01 мг/м3 ПДКс.с. - 0,0003 мг/м3
Класс опасности.
Свинец
3.1. Антропогенные источники поступления. - свинцовые и свинцово-цинковые заводы (цветная металлургия); - выхлопные газы автомобилей (тетраэтил свинец добавляют для повышения октанового числа); - сточные воды следующих производств: металлообрабатывающего, машиностроительного, нефтехимического, спичечного, фотоматериалов; - сжигание каменного угля и бытового мусора. 3.2. Токсическое действие. Тиоловый яд, но менее токсичен, чем ртуть и мышьяк. Поражает ЦНС, периферическую нервную систему, костный мозг, кровь, сосуды, генетический аппарат, клетки. 3.3. Острое отравление. Острые (отравление солями свинца): схваткообразные боли в животе, запор, общая слабость, головокружение, боли в конечностях и пояснице. 3.4. Хроническое отравление.Внешне: свинцовая (черная) кайма по краю десен, землисто-серая окраска кожи. Изменение нервной системы.: головная боль, головокружение, утомляемость, раздражительность, нарушение сна, ухудшение памяти, эпилептические припадки. Двигательные расстройства: параличи отдельных мышц, дрожания рук, век и языка; боли в конечностях, изменения системы крови – свинцовая анемия, обменные и эндокринные нарушения, нарушения желудочно-кишечного тракта, сердечно-сосудистой системы.3.5. Нормативы.
Pb металл. ПДКр.з. 0,01 мг/м3 , соли Pb ПДКс.с. 0,0003 мг/м3 , ПДКс.с. 0,003мг/м3. 2-й класс опасности
МЕДЬ
5.1. Антропогенные источники поступления. - предприятия цветной металлургии; - медь-содержащие пестициды; - гальванические производства; - сжигание угля и нефти. 5.2. Токсическое действие. Тиоловый яд. 5.3. Острое отравление. CuSO4 При попадании в желудок – тошнота, рвота с кровью, боль в животе, понос, нарушение координации движений, смерть от почечной недостаточности. При вдыхании аэрозоля – приступы кашля, боли в животе, носовое кровотечение. Повышение температуры. 5.4. Хроническое отравление. Расстройства нервной системы, печени почек, разрушение носовой перегородки. 5.5. Нормативы.
CuSO4 ПДКр.з. 0,5 мг/м3
ПДКм.р. 0,003 мг/м3
ПДКс.с. 0,001 мг/м3 2-й класс опасности.
Диоксины (Д)
2,3,7,8-тетрахлордибензо-n-диокс
Являются самыми опасными органическими загрязнителями окружающей природной среды. При этом для Д не существует понятия «безопасного порога воздействия». Даже одна молекула Д способна инициировать отклонение в развитие клеток организма. Поражают все виды живой материи - от бактерий до теплокровных. Д нарушают развитие клеток, отвечающих за работу гормональных систем организма. Способны провоцировать развитие опухолей. Вызывают нарушение эмбрионального развития с влиянием на следующие поколения, преждевременное старение организма. В ОС Д попадают как побочный продукты при химических реакциях с хлором: при производстве хлорированных фенолов и ПВХ, при отбеливании целлюлозы хлором на целлюлозно-бумажных комбинатах. Большое количество Д выделяется при сжигании отходов из ПВХ или осадков сточных вод, а также с выхлопными газами автомобилей, работающих на бензине со свинцовыми присадками (тетраэтилсвинцом и тетраметилсвинцом). Д активно «поставляются» и металлургической промышленностью. Д обнаруживаются во всех средах и свободно мигрируют из почвы и воздуха в воду. Очень устойчивы, не окисляются, практически нерастворимы в воде. Д быстро погл.растениями, образуют прочные комплексы с орг.вещ.почв, накапл.в останках погиб.почв. и водн.микроорг.в водной ср. Д активно включ.в пищ. цепи, мигр. от простейш.к планктону, ракообразным, рыбам. Согласно научн.исслед. 90% всех Д попад. в организм чел-ка с пищей, прич.более половины этого количества приход. на рыбу и морепрод. Время распада Д в почве- 10-20 лет, в чел.орг-ме- неск.месяцев. Кол-во Д без угрозы здоровью чел - не более 1-10 пикограмм/кг веса. Во многих странах в матер. молоке- 1-2пор.выше
НЕФТЬ И НЕФТЕПРОДУКТЫ
Нефт. загрязнение (НЗ) является повсеместным и постоянным, действие других ЗВ может проявляться на фоне НЗ ОС. В РФ в результате аварий и утечек ежегодно теряется до 25 млн.т нефти. В первую очередь от этого страдают почвы, внутр. водоемы и грунтовые воды, подверженные влиянию поверхн. стоков с нефтезагр.терр-рий. По мнению специалистов около 20% площади Мирового океана покрыта нефтяной пленкой. Последняя оказывает губительное действие на гидробионтов (особенно на ранних стадиях онтогенеза). Основным компонентом нефти являются углеводороды (У), кол-во к-рых достигает 98%. Сырые нефти делятся на следующие классы:парафиновые У (алканы, CnH2n+2), циклоалканы (нафтены, CnH2n), ароматические углеводороды, в т.ч. и ПАУ (ненасыщ. соед. рядабензола), олефины (алкены). Большие м-лы ПАУ, проникая в клетки, встраив. в липиды биомембран, приводя их к гибели. Ряд продуктов НЗ обладает мутаген.и канц. эффектом. НЗ ингиб. фотосинтез водорослей, изменяет вид. состав и размеры перв. продуц.- фитоплактона, структура его сообщества сдвиг. в сторону мелких форм. Хроническое НЗ сокращает видовое разнообразие растений и жив-ных, сказываясь на стабильности экосистем. Процесс биодегр. нефти осуществляется. микроорг.и водорослями. Зел.протококк.водоросли, потребл. раств. орг. соед.,очищают воду.Ускорение процессов бактериальной деструкции нефти и ее продуктов в присутствии водных растений объясняется симбиозом между бактериями и макрофитами. Последние своими выделениями стимул. жизнедеятельность нефтеокисл.бактерий, увеличивая поверхность контактирования Н с микрофлорой. Наличие в воде аммонийных солей фосфора (Р) стимулирует активность нефтеок. микроорг-мов (М). Поэтому, в комплексной переработке Н участвуют все жизненные формы: фитопланктон, зоопланктон, инфузории, фитобентос, зообентос. Углеводородокисляющие М — обычный компонент гетеротрофного бактериопланктона. Подобные процессы имеют место в почвах. Нахождение НЗ в отд.горизонтах явл-ся основанием для определения почв как хемопочв — хим.преобразованных почв (хемочерноземы битуминозные, хемоподзолистые солончаковые). При НЗ в завис.от дозы ЗВ изменяется сообщество почвенных М (низк.дозы-стимул.действ.на микроорганизмы, высокие- огран.вид.разнообр.с преоблад.углеродокисл.видов). Естественная деградация Н в природн.условиях протекает в течение длит. периода времени и включает последоват. разложение компонент-в возрастающей сложности и конденсацию промежут.продуктов. На разных этапах разложения Н ведущую роль играют разл. процессы: физ.хим. выветривание, разруш. соед. нефти в рез-те микробн.метаболизма и кометаболические процессы их деструкции (кометаболизм — обратное прямому эффекту явление). Эта последовательность строго детерминирует очередность и опред. своевременность применения тех или иных технологических операций — это один из основных принципов оптимизации биотехнологии нефтезагрязненных почв.
МОЛЕКУЛЯРНЫЕ СИСТЕМЫ
Рецептор, ДНК, липиды
КЛЕТКА И КЛЕТОЧНЫЕ СИСТЕМЫ
ОСОБЬ, ПОВЕДЕНИЕ ОСОБИ
ВИД, ПОПУЛЯЦИЯ
Активные формы кислорода.
Начальным звеном СР ПОЛ липидов при поврежд. клетки явл. образование активных форм кисл-да (АФК): •синглетного (02); •супероксидного радикала (02-); •перекиси водорода (Н2О2); •гидрокс-го радикала (ОН-).
Накопление в мембране липидных гидроперекисей приводит к их объединению в мицеллы, создающие трансмембранные каналы проницаемости, по которым возможен неконтролируемый ток катионов и других молекул органических и неорганических веществ в клетку и из неё, что, как правило, фатально для клетки.
Увеличение образования продуктов свободнорадикального перекисного окисления липидов и параллельно с этим ― кластеров может привести к фрагментации мембран (этот процесс получил название детергентного действия продуктов СПОЛ) и к гибели клетки.
Процесс свободно-радикального перекисного окисления липидов является эффективным инструментом дезинтеграции биологических мембран клеток, было показано, что этот процесс является важным звеном механизма разрушения структурного следа в печени организмов – органе детоксикации.
Свободно-радикальный баланс (отношение концентрации свободно-радикальных состояний к количеству антиоксидантов в системе) существенно изменяется при различных физиологических воздействиях и патологических состояниях организма : Е-авитаминоз, ишемия и реоксигенация конечностей, эмоционально-болевой стресс, злокачественный рост, гематологические заболевания, лучевое поражение, интоксикация биологически активными веществами и т.д. Выявленные изменения антиокислительных систем в тканях больных были антибатны по отношению к развитию свободно-радикального окисления субстратов при тех же заболеваниях. Этим, по своей сути, иллюстрируются авторегуляторные механизмы ответных реакций организма на молекулярном уровне.
Антиоксиданты (антиокислители) — ингибиторы окисления, природные или синтетические вещества, способные замедлять окисление (рассматриваются преимущественно в контексте окисления органических соединений).
Различным организмам (биосистемам) или экосистемам присущ разный стационарный уровень концентрации свободных радикалов (отражающих разную степень интенсивности протекания окислительных свободно-радикальных реакций), регулируемый другой системой – антиокислительной (молекулами–антиоксидантами).
Для разных типов морских беспозвоночных показано, что при изменении солености среды происходит повышенный расход антиоксидантови развитие окислительных свободно-радикальных перекисных реакций в липидной фазе клеток организмов. Организмы, неустойчивые к опреснению (морские ежи, морские звезды) в результате быстрого израсходывания антиоксидантов и резкого возрастания окислительных радикальных реакций при изменении солености быстро погибали. Наоборот, у организмов, более устойчивых к опреснению (актинии, балянусы) этот процесс протекал более медленно. Различная степень эвригалинности морских организмов оказалась тесно связанной с мощностью антиокислительных систем липидной природы.
Сравнительное изучение организмов с различной способностью выдерживать опреснение и переходить из моря в реки показало, что у организмов, способных осуществлять такой переход (проходные рыбы), мощная антиокислительная система, не дающая развиваться «разрушительным» окислительным реакциям.
В клетках протекают процессы и действуют факторы, которые ограничивают или даже прекращают СР и перекисные реакции (ПР), т.е. оказывают антиоксидантный эффект. Одним из таких процессов является взаимодействие радикалов и гидроперекисей липидов между собой, что ведёт к образованию «нерадикальных» соединений. Ведущую роль в системе антиоксидантной защиты клеток играют механизмы ферментной, а также неферментной природы.
В реакциях преобразования кислородных свободных радикалов принимают участие такие антиоксидантные ферменты, как:
супероксиддисмутаза (E-Cu2+, E-Mn3+, E-Fe3+): Е-Сu2+ + О2- →Сu+ + О2; Е-Сu+ + О2- +2H+→Е-Си2+ +Н2О2;
каталаза и пероксидаза: E - Fe3+ - ОН- + Н2О2 → Е – Fe3+ - ООН- + H2О
E-Fe3+ - OOH- + H2O2→E-Fe3+ - OH- + H2O + O2.
В реакциях ПОЛ при радикал-радикальной аннигиляции происходит обрыв цепей с образованием молекулярных продуктов реак-ции: RO + O2- + H+ →RОH + О2; ROO + O2- →ROOH + O2;
RO2 +RO2 → R = O + O2 +hv.
Следствием обрыва цепей в этих преобразованиях будет образование пероксида водорода и кислорода. По мере накопления пероксид водорода в реакциях дисмутации содействует образованию de novo свободных радикалов, которые снова могут вступать в вышеуказанные преобразования с образованием Н2О2 и выделением кислорода: О2- + Н2О2 → О2 + ОН- + ОН’; ОН’ +Н2О2 → H2O +H+ +О2-; Н2О2 +ē→ОН + ОН-.
С целью повышения адаптивных способностей организма и предупреждения вредных последствий действия на организм различных факторов среды все шире применяются фармакологические средства, среди которых заметное место занимают химические соединения, обладающие антиокислительным действием. В первую очередь, это относится к витаминам – антиоксидантам (альфа-токоферол, аскорбиновая кислота и др.).
Канцерогенез
Канцерогенаминазываются химические вещества, воздействие которых достоверно увеличивает частоту возникновения опухолей или сокращает период их развития у человека или животных.
1)Роль повреждающего действия СР, образую-щихся при действии ксенобиотиков на организм, - одна из вероятностных основ возникновения канцерогенеза.Взаимодействия различных типов СР и других проду-ктов СР реакций с биополимерами, следствием чего является канц-генез.
2)Percival Pott в 1775 году обнаружил,чтодлительный контакт кожи с сажей, может приводить к развитию рака.
рак кожи-каменноугольная смола (основной ингредиент сажи)
веществами, содержащимися в смолах, и обладающими канцерогенной активностью, являются полициклические ароматические углеводороды (ПАУ).
3)производства по синтезу аминов (рак мочевого пузыря), обработка изделий из хрома(рак лёгких), кадмия (рак простаты),никеля (рак слизистой полости носа и лёгких), резины (рак легких),гематитовые шахты (рак лёгких). канцерогенез есть результат сочетанного действия ксенобиотиков. Так, ведущим канцеро-генным фактором для человека является табачный дым.
4)Канцерогенными свойствами обладают некоторые вещества природного происхождения, например афлатоксины (провоцируют развитие рака печени).
Канцерогенная активность свидетельствует о способности вещества индуцировать развитие злокачественных новообразований, позволяет осуществлять сравнение веществ по этому признаку при непосредственном воздействии их на биоло-гический объект.
Канцерогенная опасность включает в себя дополни-тельные условия: распространенность вещества, возможность кон-такта с ним, его стабильность в окружающей среде или в местах потенциальных контактов и др.
Происхождение канцерогенов.
1.1.Природные канцерогены: полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) (метеоритная пыль), бенз(а)пирена (вулканы,лесные пожары), мышьяк, асбест, афлатоксины, радионуклиды и др.
1.2. Канцерогены антропогенного происхождения:продукты пиролиза белков,производство бензола (Кроветворная система) , полихлорированные бифенилы и др.
1.3. Канцерогенные лекарственные препараты: Азатиоприн (лимфатическая система, мезенхима, кожа, гепатобиллиарная система), Мелфалан (Кроветворная система), Стероидные эстрогены (Матка, молочная железа), Хлорамбуцил (Кроветворная система), Циклоспорины (Лимфатическая система) и др.
Стадии химического канцерогенеза.Индукция опухолевого роста химическими веществами - сложный, многостадийный процесс, включа-ющий взаимодействие факторов окружающей среды и эндогенных фак-торов. Особенностью химического канцерогенеза является длительный период, отделяющий воздействие вещества, вызывающего опухолевый рост, от появления опухоли. Длительность периода не может быть объ-яснена медленным процессом созревания опухоли, т.е. превращением её из микро- в макрообразование. В ходе этого периода в "повреж-денной" клетке осуществляются сложные процессы, течение которых иногда не возможно без действия дополнительных веществ (или факторов), приводящие, в конечном итоге, к её неопластической трансформации. Канцерогенез проходит через несколько стадий перед тем, как окончательно сформируется собственно опухоль. В экспери-менте, как правило, выделяют три таких стадии развития опухоли: инициации, промоции, прогрессии. Роль СРв опухолевом .процессе.
Иммунотоксичность
Это понятие следует рассматривать в двух аспектах: 1)собственно повреждающее действие ксенобиотиков на иммунную систему; 2) участие иммунной системы в реализации механизмов токсического действия веществ.
Иммунная система включает кровеносное русло и лимфотические сосуды, пронизывающие все ткани орг-ма, по к-рым перемещают-ся мириады иммунокомпетентных клеток(клеточный - Т и Б лим-фоциты и гуморальный иммунитет). Функция системы — выявить чужеродные элементы (антигены), изолировать и уничтожить их.
Это реализуется в несколько этапов:
1)накопление чужеродных элементов в лимфоидной ткани,
2)прохождение иммунокомпетентных клеток через лимфоидные стр-ры и их трансформация в антиген-специфические за счет кон-такта с чужеродными элементами (антигенами),
3)взаимодействие продуктов трансформации с антигеном,
4)манифестация процесса, к-рый м.б. местным и общим, острым и хроническим, обратимым и необратимым, отчетливо проявляю-щимся и скрытым.
Наиболее известные иммунотоксичные пром.вещ-ва:
беррилий, платина, хром, кадмий, никель, этиленоксид, фор-мальдегид, ПАУ, ДДТ, диэльдрин, карбарил, бензофураны, диоксины, метилртуть, оловоорг.соед., эпоксидные смолы, изоцианаты, эфиры гликоля. Органы и ткани иммунной системы: тимус, селезенка, лимфотические узлы, печень.
В основе иммунодефицита лежит накопление свободных радикалов, образующихся в результате метаболизма клеток. При антигенной нагрузке фагоцитирующие клетки (поглощающие антигены) являются источником окислительного стресса. Окислительный стресс угнетает пролиферативную способность (новообразование) клеток и в первую очередь клеток иммунной системы, вырабатывающей антитела. Свободные радикалы повреждают пролиферирующие клетки и образуют окислительный стресс иммунной системы организма. Разрушительное влияние свободных радикалов уравновешивается действием антиоксидантов. Антиоксиданты – биологически активные вещества, устраняющие свободнорадикальное окисление путем захвата свободного радикала и выведения его из организма. Для повышения иммунитета человека необходимо назначение препаратов содержащих антиоксиданты (дигидрокверцетин)
ТОКСИНЫ ВЫСШИХ ГРИБОВ
Многие высшие грибы также продуцируют токсические вещества различного строения с широким спектром физиологической активности. Наиболее опасными являются аманитины, аманины и фаллоидины, содержащиеся в бледной поганке и при случайном использовании в пищу гриба вызывающие поражение печени и почек. Другими известными токсикантами являются мускарин, гиромитрин, иботеновая кислота и др. Вещества, синтезирующиеся отдельными видами грибов обладают выраженной галлюциногенной активностью, например псилоцин, псилоцибин и др.(см.след.рисунок).
ТОКСИНЫ ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ
Огромное количество веществ, токсичных для млекопитающих, человека и других живых существ, синтезируется растениями (фитотоксины). Являясь продуктами метаболизма растений, фитотоксины порой выполняют защитные функции, отпугивая потенциальных консументов. Однако по большей части их значение для жизнедеятельности растения остается неизвестным. Фитотоксины представляют собой вещества с различным строением и неодинаковой биологической активностью. Среди них: алкалоиды, органические кислоты, терпеноиды, липиды, гликозиды, сапонины, флавоноиды, кумарины, антрахиноныи др. (см.след.рисунок).
Структуры фитоксинов
Алкалоиды (группы, представители, растения)
Пиридиновые:Кониин,никотин,лобелин
Билиголов, табак
Пуриновые: Кофеин, теофилин Кофе, чай
ФенантренизоХЛ:Морфин, кодеин Мак
Стероидные:Соланин Картофель
ДибензилизоХЛ:Лаурицин Луносемянник
Пирролидиновые:Гиосциамин, скополамин Белена, скополия
Хинолиновые(ХЛ):Эхинопсин Мордовик
ЗООТОКСИНЫ
Химическое строение зоотоксинов чрезвычайно разнообразно. Это и энзимы, и другие протеины, олиго- и полипептиды, липиды, биогенные амины, гликозиды, терпены и др. Очень часто активный зоотоксин представляет собой сложную смесь большого числа биологически активных веществ. Так, в состав яда скорпионов входят: фосфолипаза А, фосфолипаза В, ацетилхолинэстераза, фосфатаза, гиалуронидаза, рибонуклеаза и др. В состав яда змей входят вещества, имеющие сложное белковое строение. Ежегодно от укусов ядовитых животных в мире погибает несколько тысяч человек. Высокотоксичные соединения относительно простого строения обнаружены в тканях некоторых насекомых, моллюсков, рыб и земноводных. Отдельные представители этих веществ - возможные БОВ (сакситоксин, тетродотоксин, батрахотоксин (см.рис.).
Примеры зоотоксинов
Буфотенин - известный галлюциноген.
Кантаридин - вещество, продуцируемое жуком-нарывником, способно вызывать гибель клеток, с которыми приходит в контакт, и потому его действие определяется способом аппликации.
Классификация прекурсоров
Прекурсоры, включенные в Список IV «Перечня наркотических средств, психотропных веществ и их прекурсоров», можно классифицировать по следующим признакам:
1.По химической природе.
2.По назначению
Некоторые выды наркотиков: опий, морфин, кодеин, героин, метадон, фентанил, каннабиноиды, марихуана,амфетомин,кокаин)
4) Лекаства, косметика,пищевые добавки
Практически любое лекарственное средство обладает токсичностью и при неправильном его использовании и у людей с повышенной чувс