Предмет общей и клинической токсикологии
1.1.1. Основные понятия
Токсикология (от греч. toxicon — яд и logos — учение) — область медицины, изучающая законы взаимодействия живого организма и яда. 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. Токсичность вещества тем больше, чем меньшее его количество (доза) вызывает расстройства жизнедеятельности организма. Вещество, вызывающее отравление или смерть при попадании в организм в малом количестве, называется ядом.
Предполагая это универсальное свойство химических веществ, знаменитый врач средневековья Парацельс (1493—1541) считал, что «все есть яд и ничто не лишено ядовитости. Яд от лекарства отличается дозой». Многие химические вещества, принятые внутрь в оптимальной дозе, приводят к восстановлению нарушенных какой-либо болезнью функций организма и тем самым проявляются их лечебные свойства. Другие вещества являются составной частью живого организма (белки, жиры, углеводы и т.д.), поэтому для проявления их токсических свойств нужны особые условия. Чаще токсическое влияние оказывают чуждые живому организму вещества, которые получили название «ксенобиотики» (от греч. xenos — чужой). Некоторые вещества, находясь в определенном количестве и состоянии в среде обитания или внутренней среде организма человека и животных, являются обязательным условием их существования, например микроэлементы (серебро, кадмий, литий, кобальт и т.д.).
Таким образом, одно и то же химическое вещество может быть ядом, лекарственным и необходимым для жизни средством в зависимости от ряда условий, при которых оно встречается и взаимодействует с организмом.
Патологическое состояние, развивающееся вследствие взаимодействия яда с организмом, называется интоксикацией, или отравлением. В соответствии с принятой терминологией отравлением обычно называют только те интоксикации, которые вызваны «экзогенными» ядами, поступившими в организм извне.
1.1.2. Задачи токсикологии. Токсикометрия
В основе общей токсикологии лежит учение о движении токсичных веществ в организме: пути их поступления, распределения, метаболического превращения (биотрансформация) и выведения. Поэтому первой' задачей токсикологии являются обнаружение и характеристика токсических свойств химических веществ, которые способны вызвать в организме животных или человека патологические изменения, а также изучение условий, при которых эти свойства возникают, наиболее ярко проявляются и исчезают.
Взаимодействие яда с организмом изучается в двух аспектах: как влияет вещество на организм (токсикодинамика) и что происходит с веществом в организме (токсикокинетика).
Второй задачей токсикологии является определение зоны токсического действия изучаемого химического вещества (токсикометрия).
Основными параметрами токсикометрии являются следующие:
Lim — порог однократного (острого) действия токсического вещества — минимальная пороговая доза, вызывающая изменения показателей жизнедеятельности организма, выходящие за пределы приспособительных физиологических реакций;
DL50 (DL100) — среднесмертельная (смертельная) доза, вызывающая гибель 50% (100%) подопытных животных при определенном способе введения (внутрь, на кожу и т.д., кроме ингаляции) в течение 2 нед последующего наблюдения. Выражается в миллиграммах вещества на 1 кг массы тела животного (мг/кг);
CL (CL100) — концентрация (доза), вызывающая гибель 50% (100%) подопытных животных при ингаляционном воздействии, выражается в миллиграммах на 1 м3 воздуха (мг/м3);
ПДК — предельно допустимая концентрация вещества в воз духе, выражается в миллиграммах на 1 м3 воздуха (мг/м3);
ОБУВ — ориентировочный безопасный уровень воздействия вещества, выражается также в миллиграммах на 1 м3 воздуха (мг/м3).
Токсическая опасность химического вещества характеризуется величиной зоны острого токсического действия:
Чем больше эта величина, тем безопаснее данное вещество.
Токсический эффект может быть оценен при помощи определения функциональных или структурных изменений органов и систем. Поэтому третьей задачей общей токсикологии является изучение клинических и патоморфологических признаков отравления при различных путях поступления яда в организм. В этом отношении отравление можно рассматривать как своеобразную химическую травму организма, и задача токсиколога — установить ее непосредственную локализацию и общую реакцию организма.
Большое теоретическое и практическое значение имеет определение «избирательной токсичности» яда, т.е. его способности в большей степени повреждать определенные клетки или ткани, не затрагивая при этом другие, с которыми он находится в непосредственном контакте.
Получение такой информации необходимо для изыскания эффективных противоядий (антидотов) и других средств лечения, а также способов предупреждения отравлений.
Следует подчеркнуть, что показатели токсичности зависят не только от свойств яда, но и от видовой, половой, возрастной и индивидуальной чувствительности к нему организма. Поэтому четвертой задачей токсикологии является разработка основ экстраполяции на человека полученных в эксперименте данных. Известно, что при выпуске нового лекарственного препарата его клинические испытания на человеке обязательны. При этом предсказание его лечебного и токсического действия на основании опытов на животных оказывается правильным при изучении на крысах не более чем в 35% случаев, а на собаках — в 53%. Точные значения смертельных доз и концентраций для человека, естественно, не установлены. Поэтому при экстраполяции экспериментальных данных на человека рекомендуется руководствоваться следующим правилом: если смертельные дозы для обычных 4 типов лабораторных грызунов (мыши, крысы, морские свинки и кролики) различаются незначительно (в 3 раза и меньше), существует высокая вероятность (<70%) того, что для человека они будут такими же.
Токсикология решает широкий круг задач с привлечением знаний и методов исследования многих смежных естественных наук, особенно общей и органической химии, биохимии, физиологии, иммунологии, генетики и т.д. Основным ее методическим приемом служит эксперимент на животных, тщательно спланированный и технически хорошо оснащенный, для выявления наиболее тонких механизмов действия ядов на организ-менном, системном, органном, клеточном, субклеточном и молекулярном уровнях.
1.1.3. Разделы токсикологии
В настоящее время в токсикологии определяются следующие направления: теоретическое (экспериментальное), профилактическое (гигиеническое) и клиническое.
Основные направления и разделы токсикологии
I. Теоретическая токсикология (экспериментальное моделирование)
Токсикокинетика
Токсикодинамика
II. Профилактическая (гигиеническая) токсикология
Коммунальная
Промышленная
Сельскохозяйственная
Пищевая
Бытовая и др.
Ш. Клиническая токсикология
Химические болезни: острые, хронические
Лекарственные болезни: острые, хронические
Токсикомания (клиническая наркология)
IV. Специальные виды токсикологии
Военная
Авиационная
Космическая
Подводная
Судебная и др.
Теоретическая токсикология решает проблемы выявления основных законов взаимодействия организма и ядов, их токсикокинетики и токсикодинамики.
Профилактическая (гигиеническая) токсикология изучает проблемы определения степени опасности и разрабатывает меры и способы предотвращения и защиты от токсического воздействия химических веществ в окружающей человека среде. Поэтому она носит экологический характер и включает следующие основные разделы: коммунальный, пищевой, промышленный, сельскохозяйственный и бытовой.
Клиническая токсикология — раздел токсикологии, исследующий заболевания химической этиологии, т.е. химические болезни человека, возникающие вследствие токсического влияния химических соединений окружающей его среды. Основными разделами клинической токсикологии являются:
1) токсикология острых химических болезней (отравлений), развивающихся вследствие одномоментного воздействия токсической дозы химических соединений;
2) токсикология хронических химических болезней (отравлений), возникающих при длительном и многократном воздействии токсических веществ;
3) наркологическая токсикология, Предметом изучения которой являются механизмы болезненного пристрастия человека к некоторым видам токсичных веществ, именуемых наркотиками, и меры борьбы с ними;
4) лекарственная токсикология, задача которой — определение широты терапевтического индекса лекарственных средств, их побочного и вредного действия на организм(лекарственная болезнь), разработка способов предупреждения и лечения лекарственных отравлений.
5) В последнее время к клиническому направлению токсикологии относят учение о биологическом действии синтетических материалов, имплантируемых в организм человека (сосудистые протезы, искусственные клапаны сердца и т.д.).
Кроме того, выделяются специальные виды токсикологии, которые изучают отравления людей и животных в особых условиях или обстоятельствах при воздействии определенного вида токсичных веществ. Это военная, ациационно-кос-мическая, судебная и прочие виды токсикологии, которые обычно включают в себя элементы всех основных направлений — теоретического, гигиенического и клинического.
1.4. Клиническая токсикометрия
Клиническая токсикология отличается тем, что в сфере ее применения возможность проведения контролируемого эксперимента представляет большую редкость. Условия взаимодействия яда с организмом разных людей неидентичны вследствие вариабельности предшествующих отравлению болезней, постоянно изменяющейся чувствительности к ядам вследствие привыкания или проводимого медикаментозного лечения, наличия хронических отравлений (алкоголизм, курение и т.д.), больших различий в возрастном составе больных, климатических условий и социальных обстоятельств. Даже такое классическое положение общей токсикологии, как прямая зависимость токсичности от дозы химических соединений и пути поступления, в клинической токсикологии не всегда справедливо. Здесь на первое место выходят особенности данного организма и характер оказанной медицинской помощи, а не доза токсичного вещества. В этом отношении показательны примеры отравлений алкоголем и некоторыми наркотиками, токсическая доза которых для людей, к ним привыкших, в несколько десятков раз выше, чем для лиц, впервые их употребивших.
В клинической токсикологии расчет, подобный экспериментальному расчету (DL50), естественно, невозможен. Традиционно используется понятие условной смертельной дозы, которое соответствует минимальной дозе, вызывающей смерть человека при однократном воздействии данного вещества. Эта величина, как правило, может быть определена весьма приблизительно, так как регистрируется по анамнестическим или другим, обычно косвенным, данным при случайных или преднамеренных острых отравлениях.
Более информативны объективные данные о токсической концентрации химических соединений в крови больных (мкг/мл, или мэкв/л), полученные при специальных исследованиях в химико-токсикологических лабораториях центров по лечению отравлений.
Основными параметрами клинической токсикометрии являются пороговая концентрация ядов в крови, при которой обнаруживаются первые симптомы отравления; критическая концентрация, соответствующая развернутой клинической картине отравлений, и смертельная концентрация, при которой обычно наблюдается смертельный исход.
1.5. Задачи и методы клинической токсикологии
Среди задач клинической токсикологи можно выделить три основные группы: диагностические, лечебные и профилактические.
Диагностические задачи касаются разработки и исследования способов клинической и лабораторной диагностики отравления, причем в последней имеется в виду клиническая интерпретация полученных лабораторных данных.
Лечебные задачи заключаются в разработке и применении комплексного метода лечения отравлений, включающего мероприятия по ускоренному удалению ядов из организма, снижению токсичности при помощи противоядий (антидотов), и проведении симптоматической терапии- направленной на поддержание функций органов и систем организма, наиболее пострадавших при воздействии токсичной.вещества.
Профилактические задачи Обязательно включают изучение эпидемиологии отравлений, причин их развития и способов предотвращения. При этом Следует учитывать, что большинство отравлений развивается вслеледствие несчастных случаев, предотвращение которых являетсясложной социальной проблемой.
Основной диагностической задачей клинической токсикологии является определение признаков, свойственных данному отравлению. Для этого используются как объективное наблюдение за больными в клинике, так и инструментальный контроль. К нему относятся специфические методы токсикологической химии, используемые для лабораторного определи шя концентрации токсичных веществ в биологических среда(кровь, моча, лимфа, спинномозговая жидкость и т.д.), и неспецифические методы инструментальной диагностики и регистр щии функций сердечно-сосудистой системы (ЭКГ, реограф и т.д.), центральной нервной системы (ЭЭГ) и других систем организма, применяемых в настоящее время в терапии, реаниматологии и т.д.
Научная и практическая ценность полеченной в клинической практике информации превышает пo значению экспериментальную, так как отравления человека представляют собой патологический процесс взаимодействия токсичного
вещества и систем организма, протекав щии в естественных условиях, который невозможно моделировать в эксперименте на животных. Вот почему результаты клинического исследования являются решающими в определении степени токсичности химических соединений, Hanример лекарственных средств, пищевых добавок и т.д.