Глава 1. предмет, цель, задачи и структура токсикологии

Предмет токсикологии

Общепринятого определения предмета токсикологии в настоящее время не существует. Самым простым является, непосредственно вытекающее из названия науки: токсико — яд, логос — наука. Токсикология — наука о ядах и интоксикациях (отравлениях).

«Энциклопедический словарь медицинских терминов» (1982) дает развернутое определение: «Токсикология — область медицины, изучающая физические, химические свойства ядов (вредных и отравляющих веществ), механизмы их действия на организм человека и разрабатывающая методы диагностики, лечения и профилактики отравлений».

Близкими по сути являются и другие определения:

«Токсикология — наука, изучающая закономерности развития и течения патологического процесса (отравления), вызванного воздействием на организм человека или животного ядовитых веществ» (Голиков С. Н., 1972).

«Токсикология — это область медицины, изучающая законы взаимодействия живого организма и яда» (Лужников Е. А., 1994).

Однако определить токсикологию как науку о яде можно лишь при УСЛОВИИ четкого определения самого понятия «яд», но сделать это, несмотря на многочисленные попытки, не удается.

Еще в начале XIX в. основоположник научной токсикологии Матео Жозе Бонавентура Орфила (1814) писал: «Яд — вещество, которое в малом количестве, будучи приведенным в соприкосновение с живым организмом, разрушает здоровье или уничтожает жизнь». Так же определял яд», спустя практически сто лет, и один из пионеров отечественной токсикологии профессор Российской военно-медицинской академии Д. П. Косоротов (1907): «Ядами называются вещества, которые, будучи введены в организм в малых количествах, в силу своих химических свойств, могут причинить расстройство здоровья или самую смерть».

В этих определениях подчеркивается одна важная, по мнению авторов, характеристика ядов: малое количество, необходимое для провокации отравления. Однако, что считать малым количеством? Ответ на этот вопрос носит весьма субъективный характер. В настоящее время науке известны вещества, вызывающие смерть экспериментального животного при введении в дозах, равных нескольким нанограммам (ботулотоксин). Вместе с тем самым распространенным «ядом» современности является этиловый спирт и его суррогаты, вызывающие отравление при поступление в организм в количестве десятков и сотен грамм.

Вот почему существуют определения, в которых «малое количество» как свойство «ядов» упускают вовсе:

ядом называется всякое химическое вещество, способное причинить смерть или серьезный вред здоровью своим действием на ткани или соки тела» (Пеликан Е.,1878).

«Можно определить яд как меру (единство количества и качества) действия химического вещества, в результате которого при определенных условиях возникает отравление» (Саватеев Н. В., 1978).

Из этих определений вытекает, что при тех или иных условиях любое вещество может стать ядом. Один из основоположников отечественной промышленной токсикологии, выдающийся ученый и педагог Н. В. Лазарев пишет (1936): «Яды — суть вещества, вызывающие повреждение организма немеханическим путем».

В настоящее время человечеству известно около 10 млн. химических единений. Из них более 40 тыс. широко используются в быту, медицине, на производстве и в сельском хозяйстве. Этот перечень продолжает из года в год увеличиваться (по некоторым данным примерно на 1000 наименований ежегодно). Большая часть изученных соединений при определенных обстоятельствах может причинить «серьезный вред здоровью».

Подобное обстоятельство ставит под сомнение саму возможность вылить из всей совокупности химических веществ окружающего мира, естественных и синтезированных человеком, некую группу, обозначаемую к «яд». В наиболее категоричной форме эта мысль выражена еще в IX в. известным французским судебным медиком Тардье: «Ядов в научном смысле слова нет».

Накопленные человечеством знания привели к пониманию того, что практически любое химическое вещество, в зависимости от действующего количества, может быть либо безразличным, либо полезным, либо вредным я организма (т. е. выступать в качестве яда).

Впервые на это указал еще в XV в. известный врач и химик Теофраст Бомбаст фон Гогенгейм (Парацельс): «Все есть яд. Ничто не лишено ядо-1тости. И только доза отличает яд от лекарства».

Хотя ядов в научном смысле слова нет, практически всем веществам : окружающего нас мира присуща токсичность, т. е. способность, действуя на организм в определенных дозах и концентрациях, нарушать дееспособность, вызывать заболевания или даже смерть (или, в более обшей форме — действуя на биологические системы, вызывать их повреждение или гибель). Вещества существенно различаются по токсичности. Чем в меньшем количестве они оказывают на биологические системы повреждающее действие, тем они токсичнее (ядовитее). Изучение и оценка токсичности различных веществ составляет предмет науки токсикологии.

Действие веществ, приводящее к нарушению функций биологических систем, называется токсическим.

Химические вещества могут оказывать токсическое действие при взаимодействии с любым видом животных и растительных организмов. При этом токсическое действие может быть зарегистрировано и изучено на любом уровне организации живой материи: клеточном, тканевом, органном, организменном, популяционном, биоценологическом. Однако всегда в основе токсического действия веществ лежит их взаимодействие с биологическим объектом на молекулярном уровне.

Формирование на развитие реакций биосистемы на действие токсиканта, приводящих к ее повреждению (нарушению функций, жизнеспособности) или гибели, называется токсическим процессом.

Нередко полагают, что единственной формой токсического процесса является интоксикация. Именно поэтому и токсикологию определяют (см. выше), как «...науку, изучающую закономерности развития и течения ... отравления».

Однако в настоявшее время все очевиднее становится, что пагубные последствия действия веществ на биосистемы вообще, и организм человека в частности, более многообразны.

Все увеличивающееся разнообразие условий, в которых многочисленные химические вещества воздействуют на человека, обусловливает развитие множественности форм, в которых проявляются токсические процессы. Даже на уровне отдельного организма это не только острые, подострые, хронические интоксикации (болезни химической этиологии), но и химический канцерогенез, нарушения репродуктивных функций, явление эмбриотоксичности, тератогенез, снижение иммунитета, аллергизация организма, многообразные астенические состояния и т. д.

Еще более расширяются представления о токсическом процессе и множественности форм его проявления при изучении последствий действия химических веществ на иных уровнях организации живого: клеточном, органном, популяционном.

Закономерности развития токсического процесса, его качественные и количественные характеристики, зависимость от строения вещества, действующей дозы, условий взаимодействия с биологическими системами — также составляют предмет изучения науки токсикологии.

Таким образом, предметом изучения науки токсикологии являются токсичность химических веществ и токсический процесс, развивающийся в биосистемах. А науку токсикологию можно определить как учение о токсичности и токсическом процессе — феноменах, регистрируемых при взаимодействии химических веществ с биологическими объектами.

Хотя дать научное определение понятию «яд» не представляется возможным, вполне обоснованным можно считать следующее утверждение: ядом становится любое химическое вещество, если при взаимодействии с организмом оно вызвало заболевание (интоксикацию) или гибель.

Часть I ТОКСИКОПОГИЯ

В токсикологии используют и другие термины, характеризующие химические вещества как потенциальную или реализовавшуюся причину повреждения биологических систем.

Токсикант — более широкое, чем яд, понятие, употребляющееся для обозначения веществ, вызвавших не только интоксикацию, но провоцируюших и другие формы токсического процесса, и не только организма, но и биологических систем иного уровня организации (клетки, популяции).

Отравляющее вещество — химический агент, предназначенный для применения в качестве оружия в холе ведения боевых действий.

Токсин — как правило, высокотоксичное вещество бактериального, животного, растительного происхождения.

Ксенобиотик — чужеродное (не участвующее в пластическом или энергетическом обмене организма со средой) вещество, попавшее во внутренние среды организма.

Цель и задачи токсикологии

Объектом воздействия химических веществ могут быть самые разные организмы — растения, животные, человек, и сложные биологические системы — популяции, биоценозы. Поэтому выделяют разделы токсикологии, в рамках которых изучают токсичность веществ для данных биологических объектов и свойственные этим объектам особенности течения токсического процесса, — ветеринарную токсикологию, фитотоксикологию, экологическую токсикологию и т. д.

Если объектом исследования является токсичность химических веществ для человека и человеческих популяций, говорят о медицинской токсикологии.

Цель медицинской токсикологии как области человеческой деятельности — непрерывное совершенствование системы мероприятий, средств и методов, обеспечивающих сохранение жизни, здоровья и профессиональной работоспособности отдельного человека, коллективов и населения в целом в условиях повседневного контакта с химическими веществами и при чрезвычайных ситуациях.

Эта цель достигается путем решения фундаментальных и прикладных токсикологических задач:

1. Установление количественных характеристик токсичности, причинно-следственных связей между действием химического вещества на организм и развитием той или иной формы токсического процесса. Раздел токсикологии, в рамках которого совершенствуется методология и накапливаются данные о токсичности веществ, называется «токсикометрия». Результаты токсикометрических исследований в медицинской практике используютдля разработки системы нормативных и правовых актов, обеспечиваюших химическую безопасность населения; оценки риска дейстиия ксенобиотиков в условиях производства, экологичсских и быто-вых контактов с токсикантами; сравнительной оценки эффсктивности средств и методов обеспечения химической безопасности населения и т. д.

2. Изучение проявлений интоксикаций и других форм токсического процесса, механизмов, лежащих в основе токсического действия, закономерностей формирования патологических состояний. Эта задача решается с помощью методических приемов, разрабатываемых и совершенствуемых в рамках раздела токсикологии — «токсикодинамика». Данные о токсикодинамике различных химических веществ лежат в основе разработки средств профилактики и терапии интоксикаций, методов предупреждения развития иных форм токсического процесса; совершенствования диагностики интоксикаций и оценки функционального состояния лиц, подвергшихся воздействию сверхнормативных доз токсикантов; совершенствования методологии оценки токсичности ксенобиотиков и биотестирования исследуемых проб.

3. Выяснение механизмов проникновения токсикантов в организм, закономерностей их распределения, метаболизма и выведения. Совершенствование методологии исследований, анализа получаемых результатов, накопление соответствующей информации осуществляются в рамках раздела токсикологии — «токсикокинетика». Знания токсикокинетики ксенобиотиков необходимы для разработки надежной системы профилактики токсических воздействий; диагностики интоксикаций, выявления профессиональной патологии, проведения судебно-медицинской экспертизы; они широко используются в процессе создания новых противоядий и схем их оптимального использования; совершенствования методов форсированной детоксикации организма и т. д.

4. Установление факторов, влияющих на токсичность вещества (особенности биологического объекта, особенности свойств токсиканта, особенности их взаимодействия, условия окружающей среды). Знание факторов, влияющих на токсичность, позволяет объективизировать наши представления о химической опасности, уточнить нормативные акты применительно к конкретным условиям действия веществ, разработать систему мер, обеспечивающих сохранение жизни, здоровья, работоспособности людей, контактирующих с химическими вредностями.

Все упомянутые задачи решаются в ходе экспериментальных исследований на животных, в процессе лечения людей и эпидемиологических исследований среди профессиональных групп и населения, подвергшихся действию токсикантов.

1.3.

Структура токсикологии

Медицинская токсикологическая наука и практика представлена несколькими основными направлениями.

Профилактическая токсикология — изучает токсичность иовых хими-веществ; устанавливает критерии их вредности, обосновывает и Разрабатывает ПДК токсикантов, нормативные и правовые акты, обеспе-чиваюшие сохранение жизни, здоровья, профессиональной работоспо-

Часть I. ТОКСИКОЛОГИЯ

собности населения в условиях химических воздействий, и осуществляет контроль за их соблюдением.

Клиническая токсикология — область практической медицины, связан-ная с оказанием помоши при острых токсических поражениях, выявле-нием и лечением патологии, обусловленной действием профессиональ-ных вредностей. В рамках клинической токсикологии совершенствуются методы диагностики и лечения интоксикаций, изучаются особенности течения профессиональных болезней, вызванных действием химических веществ на организм.

Экстриментаяьная токсикология — изучает закономерности взаимо-действия веществ и биологических систем (зависимости: «доза токсикан-та — эффект», «строение токсиканта — эффект», «условия взаимодейст-вия — эффект»), рассматривает феномен токсичности в эволюционном аспекте; совершенствует методологию решения практических задач, сто-яших перед профилактической и клинической токсикологией; разраба-тывает новые средства диагностики, профилактики и лечения различных форм токсического процесса.

С учетом условий (преимущественно особенностей профессиональ-ной деятельности), в которых наиболее вероятно воздействие того или иного токсиканта на организм человека, а следовательно, и основного перечня наиболее актуальных для данных условий веществ в медицин-ской токсикологии иногда выделяют:

• промышленную токсикологию,

• сельскохозяйственную токсикологию,

• коммунальную токсикологию,

• токсикологию окружающей среды,

• токсикологию специальных видов деятельности и, в частности, военную токсикологню.

N

Глава 2, ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

токсикологии

2.1. Токсикант (яд)

В качестве ядов (токсикантов) могут выступать практически лгобые сое-динения различного строения, если, действуя на биологические системы немеханическим путем, они вызывают их повреждение или гибель.

В настояшее время науке известны миллионы химических веществ, многие из которых широко используютсл человеком в быту, медицине, на производстве, в сельском хозяйстве и т. д. Поскольку, как следует из определения, по сути любое из них при тех или иных условиях может вы-звать развитие токсического процесса, единая, всеобъемлющая классификация токсикантов возможна только на основе особенностей химиче-ского строения. По этому принципу построены существующие справочные пособия по токсикологии («Вредные вешества в промышленности»; «Вредные химические вещества» и т. д.). Возможны и другие подходы к классификаиии веществ. С научных позиций они менее корректны, од-нако отчасти раскрывают сущность химической опасности на современ-ном этапе.

Классификации веществ

п

1. По происхождению м 1.1. Токсиканты естественного происхождения -ц 1.1.1. Биологического происхождения ;(ц

1.1.1.1. Бактериальные токсины л

1.1.1.2. Растительные яды

1.1.1.3. Яды животного происхождения 1.1.2. Небиологического происхождения 1.1.2.1. Неорганические соединения 1.2.2.2. Органические соединения

1.2. Синтетические токсиканты (огромное коли>Йбтво вешеств с ргй-личным строением)

2. По способу использования человеком

2.1. Ингредиенты химического синтеза и специальных видов произ-водств

2.2. Пестшшлы

Глава 2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТОКСИКОЛОГИИ

Часть I, ТОКСИКОЛОГИЯ

2.3. Лекарства и пишевые цобавки • ,

2.4. Косметика

2.5. Топлива и масла • ^ •- ••

2.6. Растворители, красители, клеи

2.7. Побочные продукты химического синтеза, примеси и отходы

3. По условиям возлействия

3.1. Профессиональные (производственные) токсиканты

3.2. Бытовые токсиканты

3.3. Вредные привычки и пристрастия (табак, алкоголь, наркотиче-ские средства, лекарства и т. д.)

3.4. Загрязнители окружаюшей среды (воздуха, воды, почвы, продово-льствия)

3.5. Поражающие факторы при специальных условиях воздействия

3.5.1. АвариЙно-катастрофального происхождения

3.5.2. Боевые отравляюшие вещества и диверсионные агенты

Подавляющее большинство вешеств, известных человеку в настояшее время, синтезировано в лабораторных условиях. Однако химические ве-шества естественного происхождения также имеют большое токсиколо-гическое значения.

Бактериалъные токсины

По большей части бактериалыше токсины представляют собой высоко-молекулярные соединения, как правило, белковой, полипептидной или липополисахаридной природы, обладаюшие антигенными свойствами. В настояшее время выделены и изучены более 150 токсинов.

Многие бактериальные токсины относятся к числу самых ядовитых из известных веществ. Это, прежде всего, ботулотоксин, холерные токсины, тетанотоксин, стафилококковые токсины, дифтерийные токсины и т. д. Ботулотоксин и стафилококковый токсины рассматривались как воз-можные боевые отравляющие вешества. Бактериальные токсины дейст-вуют на разные органы и системы млекопитающих и человека, однако преимущественно страдают нервная и сердечно-сосудистая системы, реже слизистые оболочки.

Бактерии могут продуцировать и токсические вещества относительно простого строения. Среди них: формальдегид, ацетальдегид, бутанол и т. д.

Микотоксины

Чи-

Химическое строение и биологическая активность микотоксинов чрез-вычайно разнообразны. Они не представляют собой некую единую в хи-мическом отмошении группу. С практической точки зрения наибольший интерес представляют вещсства, продуиируемые микроскопическими грибами и могущие заражать пищевые продукты. К таковым относятся, в

частности, некоторые эрготоксины, продуиируемые грибами группы С1а-угсеря (спорынья, маточные рожки), афлатоксины (В1, В2, О1, О2) и близкие им соединения, выделяемые грибами группы Азрег^Шиз, трихоте-ценовые микотоксины (более 40 наименований), продуцируемые неско-лькими родами грибов, преимущественно Гихапит, охратоксины (В, С), патулин и др.

Отравления зерном, зараженным спорыньей, в старые времена не-редко носили характер эпидемий. Заболевания проявлялись как гангре-нозными изменениями конечностей, так и психодислептическими эф-фектами («Антонов огонь», «пляска святого Вита»). В настояшее время подобные эпидемии среди населения практически не отмечаются, одна-ко возможно поражение рогатого скота. Одним из известнейших произ-водных эрготина, продуиируемого спорыньей, является диэтиламид ли-зергиновой кислоты (ДЛК.) — выраженный галлгоциноген.

Наиболее активным продуцентом афлатоксинов являются фибки Аз-регцШих /1ауиа (отсюда и название токсинов), нередко поражающие зерно-вые: пшеницу, кукурузу и т. д. Помимо высокой острой токсичности, аф-латоксины в опытах на животных проявляют свойства канцерогенов.

Трихотеценовые токсины также обладают высокой токсичностью. Вешества проявляют бактерицидную, фунгицидную, инсектицидную активность. Отравление человека сопровождается поносом, рвотой, яв-лениями атаксии. Некоторое время рассматривалась возможность испо-льзования этих веществ в качестве химического оружия.

Многие высшие грибы также продуцируют токсические вещества раз-личного строения с широким спектром физиологической активности. Наиболес опасными являются аманитин и фаллоидин, содержашиеся в бледной поганке и при случайном использовании в пишу гриба вызыва-ющие поражение печени и почек. Другими известными токсикантами яв-ляются мускарин, гиромитрин, иботеновая кислота. Вещества, синтези-рующиеся отдельными видами высших грибов, обладают выраженной галлюциногенной активностью, например псилоцин, псилоцибин, мус-и др.

Токсины высших растений

Огромное количество веществ, токсичных для млекопитаюших, человека и Других живых сушеств, синтезируется растениями (фитотоксины). Яв-ляясь продуктами метаболизма растений, фитотоксины порой выполня-^т защитные функиии, отпугивая потенциальных консументов. Однако п° большей части их значение для жизнедеятельности растения остается неизвестным. Фитотоксины представляют собой вещества с различным стРоением и неодннаковой биологической активностью. Среди них: ал-калоцды, органические кислоты, терпеноиды, липиды, гликозиды, сапо-"ины, флавоноиды, кумарины, антрахиноны и др. Особенно многочис-Лен кдасс алкалоидов (табл. 1).

Часть 1. ТОКСИКОЛОГИЯ

Глава 2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТОКСИКОЛОГИИ

Таблица 1

Основные фуппы алкалоидов, продуцируемые растениями

Группы алкалоидов Важнейшие представители Растения

Пиридиновые и пиперидиновые Кониин Никотин Лобелин Болиголов Табак Лобелия

Пирролидиновые Гиосцмамин Скополамин Белена Скополия

Пирролизидиновые Платифиллин Сенецифиллин Крестовник

Хинолиновые Эхинопсин Мордовник

Бензилизохинолиновые Папаверин Мак

Ф е на нт ре н-изо хи н о л иновые Морфин Кодеин Мак . '.

Дибензил-иэохинолиновые Даурицин Луносемянник

Бензофенантридиновые Хелидонин Сангвинарин Чисготел

Индольные Галантамин Винкамин Подснежник • Барвинок

Имидазольные Пилокарпин Пилокарпус

Пуриновые Кофеин Теофиллин Кофе Чай

Дитерпеновые Аконитин .^ Борец ,. )Г

Стероидные Сопанин Картофель > -

Ациклические Эфедрин Эфедра

Колхициновые Колхицин Безвременнщс

Алколоиды — азотсодержашие органические основания, как правило, с гетероциклической структурой. В настояшее время известно несколько тысяч алкалоидов, многие из которых обладают высокой токсичностью для млекопитающих и человека.

Гликозиды — соединения, представляюшие собой продукты конденса-ции циклических форм моно- или олигосахаридов со спиртами (фенола-ми), тиолами, аминами и т. д. Неуглеводная часть молскулы называется агликоном, а химическая связь агликона с сахаром — гликозидной. Гли-козидная связь достаточно устойчива и не разрушается в водных раство-рах вешеств. Наиболее известны сердечные (стероидные) гликозиды, в которых в качестве агликона выступают производные циклопентанпер-гидрофенантрена. Эти соединения, продуцируемые растениями самых разнообразных видов, обладают высокой токсичностью, обусловленной

тчасти избирательным действием на сердечную мышцу. Известны гли-козиды и более простого строения (амигдалин — содержит в качестве аг-

ликона С^~).

Сапонины — наиболее часто встречаются в виде стероидов спироста-нового ряда и пентациклических терпеноидов. Сапонины обладают раз-лоажаюшим действием на слизистые оболочки млекопитающих, а при попадании в кровь вызывают гемолиз эритроиитов.

Кумарины — кислородсодержащие гетероциклические соединения, часто определяются в растениях и обладают антикоагулянтным и фото-сенсибилизируюшим действием. Известно несколько сот веществ, отно-сяшихся к классу кумаринов.

Многие вешества растительного происхождения широко используют-ся в медицине, например: атропин, галантамин, физостигмин, строфан-тин, дигитоксин и многие другие. Ряд соединений вызывают вредные пристрастия и являются излюбленным зельем токсикоманов и наркома-нов. Среди них: кофеин, никотин, кокаин, гармин, морфин, канабинои-ды и др. Нередко продукты жизнедеятельности растений являются аллер-генами. Некоторые фитотоксины обладают канцерогенной активностыо. Например: сафрол и близкие соединения, содержашиеся в черном перце; соланин, обнаруживаемый в проросшем картофеле; хиноны и фенолы, широко представленные в многочисленных растениях. Отдельные токси-канты содержатся в растениях в ничтожных количествах и могут оказы-вать токсический эффект только в форме спеииально приготовленных препаратов, другие вызывают интоксикаиию при использовании в пишу растений, содержаших их.

Токсины животных (зоотоксины) >*•>:•

Любой живой организм синтезирует офомное количество биологически активных вешеств, которые после выделения, очистки и введения другим организмам в определенных дозах могут вызывать тяжелые интоксика-Ции (в том числе и при введении в организм, продуцирующий это соеди-нение). Часть биологически активных веществ, вырабатываемых живот-ными, — пассивные зоотоксины. Они оказывают действие при поедании животного-продуцента. Другие — активные токсины. Они вводятся в ор-ганизм жертвы с помошью специального аппарата (жала, зубов, игл и т- д.).

Некоторые животные самых разных семейств, родов и видов продуци-РУЮт настолько токсичные вешества, что это позволяет выделить их в особую группу — ядовитых (опасных) животных. Часть из них являются ^торично-ядовитыми, поскольку не продуцируют, но аккумулируют яды, "оступаюшие из окружаюшей среды (например, моллюски, накапливают в тканях сакситоксин, синтезируемый одноклеточными организмами, ^Торыми эти моллюски питаются). Химическое строение зоотоксинов чРезвычайно разнообразно. Это — энзимы и другие протеины, олиго- и липиды, биогенные амины, гликозиды, терпены и др.

Часть I, ТОКСИКОПОГИЯ

Очень часто активный зоотоксин представляет собой сложную смесь бо-льшого числа биологически активных веществ. Так, в состав яда скорпи-онов входят: фосфолипаза А, фосфолипаза В, ацетилхолинэстераза, фос-фатаза, гиалуронидаза, рибонуклеаза и др. В состав яда змей входят вещества, имеющие сложное белковое строение. Ежегодно от укусов ядо-витых животных в мире погибает несколько тысяч человек.

Высокотоксичные соединения относительно простого строения обна-ружены втканях некоторых насекомых, моллюсков, рыб и земноводных. Отдельные представители этой группы вешеств рассматривались как воз-можные боевые отравляющие вещества или диверсионные агенты (сак-ситоксин, тетродотоксин, батрахотоксин, буфотенин и др.)- Сакситоксин и тетродотоксин, являясь избирательными блокаторами натриевых кана-лов возбудимых мембран, широко используются в лабораторной практи-ке. Буфотенин — известный галлюциноген. Кантаридин — вешество, продуцируемое жуком-нарывником, способно вызывать гибель клеток, с которыми приходит в контакт, и потому его действие зависит от способа аппликации.

Неорганические соединения : естественного происхождения

Среди многочисленных неорганических соединений естественного про-исхождения, вероятно, наибольшее токсикологическое значение имеют металлы и их соединения, а также газообразные вещества — поллютанты атмосферного воздуха и воздуха производственных помещений.

В естественных условиях металлы встречаются в форме руд и минера-лов. Они определяются в воздухе, почве и воде. Выплавка металлов из руд и использование в самых разнообразных отраслях человеческой деятель-ности привели к существенному увеличению их содержания в окружаю-щей среде. Наибольшее токсикологическое значение имеют ртуть, кад-мий, хром, мышьяк, свинец, бериллий, цинк, медь, таллий и др. Ртуть нашла применение в электронной промышленности и производстве фун-гицидов. Кадмий воздействует на человека при проведении сварочных работ и в ходе других производств. В настояшее время кадмий рассматри-вается как один из опаснейших экотоксикантов (вещества, загрязняющие окружающую среду). Широчайшее использование свинца в хозяйствен-ной деятельности также приводит к постепенному накоплению металла в окружающей среде. Большую опасность представляют некоторые орга-нические соединения металлов (ртути, свинца, олова, мышьяка).

В группу газообразных токсикантов входят вещества, находяшиеся о газообразном виде при нормальной температуре и атмосферном давле-нии, а также пары летучих жидкостей. Среди вешеств, представляюших наибольшую опасность: монооксид и диоксид углерода (СО, СО3), серо-водород (Н25), оксиды азота (Ы„Оу), озон (О3), оксиды серы ($„6У) и др. Обмен многих поллютантов в атмосфере происходит естественным пу-тем. Так, в процессе вулканической актиьности в атмосферу выбрасыва-

Глава 2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТОКСИКОЛОГИИ

сй оксиды серы, галогены, сероводород. В ходе лесных пожаров выде-

яется огромное количество СО, оксидов азота, сажи. Основным источ-

ником газообразных веществ в атмосфере являются растения. Источни-

ми газообразных загрязнителей антропогенного происхождения явля-

ются:

• продукты сгорания топлива;

• отходы эксплуатации транспортных средств;

.1.1

• промышленные производства;

• добываюшая и горнорудная промышленность.

Результатом горения топлива является образование большого количе-ство оксидов углерода, азота, серы. Эксплуатаиия транспортных средств также приводит к выбросу в атмосферу свинца, СО, N0, углеводородов. Производства — основной источник кислот, растворителей, хлора, амми-ака, а также металлов. Некоторые виды добываюшей промышленности сопряжены с выходом в атмосферу высокотоксичных веществ (например, при экстракции золота из руды в большом количестве используется си-нильная кислота).

Газообразные вещества в бытовых условиях образуются при приготов-лении пиши, эксплуатации бытовой техники.

Органические соединения естественного происхождения

1..

Основными природными источниками органических соединений явля-ются залежи угля, нсфти, вулканическая деятельность. Помимо предель-ных и непредельных алифатических углеводородов, большое токсиколо-гическое значение среди представителей группы имеют полиииклические ароматические углеводороды (ПАУ). Эти вещества также выделяются при неполном сгорании органических материалов и обнаруживаются в дыме при горении древесины, угля, нефти, табака, а также в каменноугольной смоле и жареной пище.

Поскольку некоторые из ПАУ являются канцерогенами, они рассмат-риваются как опасные экотоксиканты.

2.2.

Токсический

процесс

оксичность проявляется и может быть изучена только в процессе взаи-одействия химического вешества и биологической системы (клетки, золцрованного органа, организма, популяции).

Формирование и развитие реакций биосистемы на действие токсиканта, РИВОДЯЩИХ к ее ловрежцению (т. е. нарушению ее функций, жизнеснособ-^и) или гибели, иазывается токсическим процессом.

Механизмы формирования и развитим токсического проиесса, его ка-ственные и количественные характеристики, прежде всего, определя-ся строением веи^ества и сго действуюшей дозой (рис. 1).

Часть I. ТОКСИКОЛОГИЯ

Глава 2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯТОКСИКОЛОГИ»

Зависимость «структурэ — активкостьв

ТОКСИКАНТ

КАЧЕСТВО ДЕИСТВИЯ ВЫРАЖЕННОСТЬ ДЕЙСТВИЯ

ТОКСИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС

Зависимость «доза — эффект» Рис. 1. Основмые характеристики токсмческого д*йствия

Однако формы, в которых токсический процесс проявляется, несо-мненно, зависят также от вида биологического объекта, его свойств.

Внешние, регистрируемые признаки называются проявлениями токси-ческого процесса. В ряде упомянутых выше определений токсикологии просматривается представление, согласно которому единственной формой проявления токсического процесса является интоксикация (отравление). Интоксикация действительно основная и наиболее изученная, однако да-леко не единственная форма. Глубокое понимание множественности форм проявлений токсического процесса современным врачом совершенно не-обходимо для:

• правильной организации изучения токсичности новых химиче-ских веществ и интерпретации получаемых результатов;

• выявления пагубных последствий действия токсикантов на чело-века и окружающую природу;

• планирования и проведения мероприятий по санации выявлен-ных очагов химической опасности для отлельного человека, кол-лективов, населения в иелом.

Проявления токсического процесса прежде всего определяются уров-нем организации биологического объекта, на котором токсичность веще-ства (или последствия его токсического действия) изучается:

• клеточным;

• органным;

• организменным;

• популяционным.

Если токсический эффект изучают на уровне клетки (как правило, в опытах т ^Пго), то судят о цитотоксичности вещества. Цитотоксичность выявляется при непосредственном действии соединения на структурные элементы клетки. На практике к изучению цитотоксичности прибегают при использовании культур клеток для оценки свойств новых вешеств в опытах /л У//ГО и исследования механизмов их токсического действия; для выявлеиия токсикантов в объектах окружаюшей среды (биотестирова-ние) и т. д.

Токсинескии процесс на клеточном уровне проявляется:

• обратимыми структурно-функциональными изменениями клет-ки (^тзменение формы, сродства к красителям, количества орга-нелл и т. д.);

• преждевременной гибелью клетки (некроз, апоптоз);

• мутациями (генотоксичность).

Если в процессе изучения токсических свойств вешеств исследуют их повреждаюшее действие на отдельные органы и системы, выносится суж-дение об органной токсичности соединений. В результате таких исследо-ваний регистрируют проявления гепатотоксичности, гематотоксичности, нефротоксичности и т. д., т. е. способность вещества, действуя на орга-низм, вызывать поражение того или иного органа (системы). Органоток-смчность оценивают и исследуют, прежде всего, в процессе изучения свойств (биологической активности, вредного действия) новых химиче-ских веществ; в процессе диагностики заболеваний, вызванных химиче-скими вешествами.

Токсический процесс со стороны органа или системы проявляется:

• функииональными реакциями (миоз, спазм гортани, одышка, кратковременное падение артериального давления, учашение сердечного ритма, нейтрофильный лейкоцитоз и т. д.);

• заболеваниями органа (как установлено, различные вешества, при соответствующих условиях, способны иниииировать самые разные виды патологических процессов);

• неопластическими процессами.

Токсическое действие веществ, регистрируемое на популяционном и бногеоценологическом уровне, может быть обозначено как экотоксиче-ское. Экотоксическое действие, как правило, исследуют врачи-профи-лактики либо в порядке текущего планового надзора, либо в процессе за-данных исследований.

Экотоксичность на уровне популяции проявляется:

• ростом заболеваемости, смертности, числа врожденныхдефектов развития, уменьшением рождаемости;

• нарушением демографических характеристик популяции (соот-ношение возрастов, полов и т. д.);

• падением средней продолжительности жизни членов популяции, их кулыурной деградацией.

Особый интерес для врача представляют формы токсического процесса, вЬ1являемые па уровне целостного организма. Они также множественны и могут быть классифицированы следующим образом:

• Интоксикации — болезни химической этиологии;

• Транзиторные токсическиереакции — быстро проходящие, не уг-рожаюшие здоровью состояния, сопровождающиеся временмым нарушением дееспособности (например, раздражение слизистых оболочек);

aЧадть 1. ТОКСИКОЛОГИЯ

• Аллобиотические состояная — наступающее при воздействии химического фактора изменение чувствительности организма к инфекиионным, химическим, лучевым, другим физическим воз-действиям и психогенным нагрузкам (иммуносупрессия, аллер-гизация, толерантность к веществу, астения и т. д.);

• Спецаальные