Токсикологія та ії завдання

Токсикологія та ії завдання

Токсикологія (toxicon – отрута; logos – вчення) – наука, яка вивчає закони взаємодії живого організму та отрути.

Отрути – хімічні сполуки, які за певних умов (надмірна доза, зміна реактивності організму та ін.) можуть мати шкідливий вплив на людей і тварин, порушуючи життєво важливі функції організму, викликаючи патологічні зміни, а у ряді випадків і смерть.

Припускаючи цю універсальну властивість хімічних речовин, знаменитий лікар стародавності Парацельс вважав, що “Усе є отрутою й ніщо не позбавлене отруйності”. З іншого боку, давно відомо, що багато хімічних речовин, прийняті усередину в оптимальній дозі, призводять до відновлення порушених якою-небудь хворобою функцій організму й тим самим проявляють лікувальні властивості. Багато речовин є складовою частиною живого організму (білки, жири, вуглеводи та ін.), тому для прояву їхніх токсичних властивостей потрібні особливі умови. Частіше токсичну дію викликають далекі живому організму речовини, які одержали назву “ксенобіотики” (від грец. хenos – чужий). Деякі речовини, перебуваючи в певній кількості й стані в середовищі перебування або внутрішньому середовищі організму людини й тварин, становлять обов’язкову умову їхнього існування, наприклад мікроелементи (срібло, кадмій, літій, кобальт та ін.).

Токсичність речовини тим більша, чим більша доза, яка викликає по рушення життєвої діяльності організму.

Інтоксикація організму – порушення життєво важливих функцій організму під дією отрути.

Завдання токсикології – Виявлення й характеристика токсичних властивостей хімічних речовин, які здатні викликати в організмі тварин або людини патологічні зміни, а також вивчення умов, при яких ці властивості виникають, найбільше яскраво проявляються й зникають. Взаємодія отрути з організмом вивчається у двох аспектах: як впливає речовина на організм і що відбувається з речовиною в організмі.

На перше питання можна відповісти при вивченні токсикодинаміки, а на другий – токсикокінетики речовини.

Токсикодинаміка вивчає вплив токсичної речовини на організм, ії здатність уражати органи, тканини та їх функції.

Токсикокінетика вивчає зміни властивостей токсичної речовини, які відбуваються в організмі під час ії надходження в організм, розподілу, метаболізму та виведення.

Спеціальними аспектами токсикокінетики, які мають велике практичне значення, є об’єм розподілу і кліренс. Зокрема, об’єм розподілу (Vd) визначається як такий об’єм внутрішнього середовища організму, в якому розподіляється будь-яка хімічна речовина. Його розраховуються за введенною дозою речовини і кінцевоою концентрацією її в плазмі, тобто Vd = доза: концентрація. Якщо ця речовина легко зв’язується тканинами або швидко видаляється із плазми, то її концентрація в ній буде низькою, а Vd — дуже великим. У такій ситуації досліджувана речовина буде важкодоступною для заходів, спрямованих на очищення крові, зокрема для гемодіалізу, і навпаки. До препаратів з великим об’ємом розподілу (> 5-10 л/кг) належать антидепресанти, похідні фенотіазину тощо, відносно малим Vd (< 1 л/кг) — теофілін, саліцилати, фенобарбітал, сполуки літію, дифенін.

Кліренс — це величина об’єму плазми, який очищається від хімічної речовини за одиницю часу. Для більшості із таких речовин загальна кількість будь-якої з них, що виділяється з організму, як і кліренс, визначається концентрацією в плазмі. Загальний кліренс — це сума кліренсів через екскрецію нирками, метаболізм у печінці, видалення з потом, фекаліями і з видихуваням повітрям. Звідси при плануванні стратегії детоксикації лікарю важливо знати долю кожного органа в загальному кліренсі. Наприклад, якщо 95 % якоїсь токсичної речовини знешкоджується в печінці і лише 5 % виводиться шляхом ниркової екскреції, то навіть значне підвищення сечовиділення суттєво не збільшить його елімінацію. В такому випадку стимуляція нирок сечогінними засобами буде зайвою.

Саме тому в основі загальної токсикології лежить навчання про рух токсичних речовин в організмі: шляхи їхнього надходження, розподілу, метаболічного перетворення (біотрансформація) і виведення. Патологічний стан, що розвивається внаслідок взаємодії отрути й організму, називається інтоксикацією, або отруєнням. Відповідно до прийнятої термінологією отруєнням звичайно називають тільки ті інтоксикації, які викликані “екзогенними” отрутами, що надійшли в організм ззовні.

Беручи до уваги велике значення кількісного фактора як однієї з неодмінних умов розвитку отруєння, другим не менш важливим завданням токсикології є визначення зони токсичної дії досліджуваної хімічної речовини (токсикометрія).

Основними параметрами токсикометрії є:

Lim ac - поріг одноразової (гострої) дії токсичної речовини – мінімальна гранична доза, що викликає зміни показників життєдіяльності організму, що виходять за межі пристосувальних фізіологічних реакцій;

DL 50 (DL 100) – середньосмертельна (смертельна) доза, що викликає загибель 50% (100%) піддослідних тварин при певному способі введення (у шлунок, на шкіру та ін., крім інгаляції) і двотижневому строку наступного спостереження. Виражається в міліграмах речовини на 1 кг маси тіла тварини (мг/кг);

CL 50 (CL 100) – концентрація (доза), що викликає загибель 50% (100%) піддослідних тварин при інгаляційному введенні, виражається в міліграмах на 1 м 3 повітря;

ПДК – гранично допустима концентрація речовини в повітрі, виражається в міліграмах на 1 м ³ повітря;

ОБРВР – орієнтовний безпечний рівень впливу речовини, виражається також у міліграмах на 1 м 3 повітря;

Токсичну небезпеку хімічної речовини характеризують також величина зони гострої токсичної дії:

Чим більше ця величина, тим безпечніше дана речовина.

Токсичний ефект може бути оцінений за допомогою визначень функціональних або структурних змін органів і систем. Тому третє завдання загальної токсикології – вивчення клінічних і патоморфологічних озн ак отруєння при різних шляхах надходження отрути в організм. Щодо цього отруєння можна розглядати як своєрідну хімічну травму організму, і завдання токсиколога – встановити її безпосередню локалізацію й загальну реакцію організму.

Теоретичне й практичне значення має визначення “вибіркової токсичності” отрути, тобто її здатності більшою мірою пошкоджувати певні клітини або тканини, не зачіпаючи при цьому інші, з якими вона перебуває в безпосередньому контакті.

Одержання такої інформації необхідно для вишукування ефективних протиотрут (антидотів) і інших засобів лікування, а також способів попередження отруєнь.

Варто підкреслити, що показники токсичності залежать не тільки від властивостей отрути, але й від видової, статевої, вікової й індивідуальної чутливості до неї організму. Тому іншим важливим завданням токсикології є розробка основ екстраполяції отриманих в експерименті даних на людину. Відомо, що при випуску нового лікарського препарату його клінічні випробування на людині обов’язкові. При цьому пророкування його лікувальної й токсичної дії на підставі досвідів на тваринах виявляється правильним при вивченні на пацюках не більш ніж в 35% випадків, а на собаках – в 53%. Точні значення смертельних доз і концентрацій для людини, природно, не встановлені. Тому при екстраполяції експериментальних даних на людину рекомендується керуватися наступними правилами. Якщо смертельні дози для звичайних чотирьох типів лабораторних гризунів (миші, пацюки, морські свинки й кролики) розрізняються незначно (в 3 рази і менше), існує висока ймовірність (70%) того, що для людини смертельна доза буде тією ж.