Фактор токсичности определение. Понятие токсического действия вредных веществ. Аллергия и дисбиоз

Токсичность веществ из группы зависит от их химического состава, количества, воздействующего на организм, пути поступления, механизмов и продолжительности действия, условий внешней среды, чувствительности, исходного состояния организма и ряда других факторов.

Виды токсичности

Разделяют острую и хроническую токсичность веществ, определяя, таким образом, их действие на организм и опасность для человека. В защите растений в основном используются , обладающие острой токсичностью, которая обеспечивает быстрый эффект в отношении вредных организмов. В специальных случаях, когда применение больших количеств представляет опасность для полезных организмов и человека, используют их хроническую токсичность, вводя в состав приманок малые доли отравляющих веществ и обновляя эти приманки каждый день в течение недели (например, применение антикоагулянтов крови - ).

Факторы, влияющие на токсичность

Для различных организмов мерой токсичности является доза - количество отравляющего вещества на единицу измерения объекта, вызывающее определенный эффект. Ее выражают в единицах массы по отношению к единице массы обрабатываемого объекта (мкг/г, мг/кг), объема (концентрация в мкг/мл, мг/л) или на объект (мкг/особь). При оценке токсичности того или иного вещества всегда учитывается общий биологический закон развития живых существ: жизнеспособность вида определяется степенью гетерогенности его популяции. Исходя из этого, оценка проводится с использованием определенного числа организмов и по некому усредненному показателю. Наиболее часто применяется доза, вызывающая 50%-ный эффект (угнетение какого-то жизненно важного процесса) или 50%-ную гибель подопытных организмов. В первом случае такую дозу обозначают, как эффективная доза ЕД 50 , во втором это называется смертельной, или СД 50 или 50 . Данные показатели также используются для определения степени устойчивости популяции к и избирательности действия на определенные виды организмов.

В соответствии с современными представлениями о ядов, любой химический агент после поступления в организм должен войти во взаимодействие с определенным химическим рецептором, который ответствен за прохождение жизненно важной биохимической реакции. Такой рецептор называют «местом действия». Токсичность вещества для организма будет зависеть от того, какое количество яда достигло места действия, насколько сильно и на какое время блокируется биохимическая реакция, а также каково значение этой реакции для жизнедеятельности организма. По этой причине любой фактор, который влияет на процессы поступления вещества в организм, его «поведения» в нем и взаимодействие с рецептором, вызывает изменение токсичности.

Также токсичность вещества для живого организма зависит от дозы токсиканта и продолжительности экспозиции. В определенном диапазоне с увеличением дозы и экспозиции пропорционально возрастает эффект.

Длительность экспозиции в наибольшей степени зависит от химической, термической стойкости и фотостабильности, а также от летучести вещества. Химически стойкие и малолетучие вещества долго сохраняются на растениях и в почве. Эффективность и продолжительность действия синтетических пиретроидов во многом определяется их фотостабильностью.

Из условий внешней среды наибольшее влияние на токсичность оказывает температура . Под ее воздействием возможно изменение активности как самого вещества, так и реакции организма. С увеличением температуры повышаются потери с обработанной поверхности, но токсичность его может одновременно возрастать, например, при образовании более токсичных веществ (переход тионовых изомеров в тиоловые). При этом, в условиях оптимальной температуры организм становится более чувствительным к токсическому веществу из-за усиления процессов обмена веществ.

Все почвенные факторы, которые влияют на сохранность в почве, будут иметь влияние на токсичность препаратов. С увеличением содержания органического вещества и илистых частиц в почве резко возрастает сорбция почвенным комплексом. В результате уменьшается количество вещества в почвенном растворе, снижается его эффективность и, как следствие, норму расхода приходится увеличивать.

Токсичность яда также зависит от скорости активной или пассивной диффузии веществ через различные ткани. Чем выше скорость проникновения, тем больше ядовитость соединения, поскольку уменьшаются возможности для его и депонирования. Во многих организмах также есть внутренние структурные барьеры, препятствующие проникновению токсических веществ к жизненно важным центрам.

Токсичность яда, проникшего к месту действия, зависит от степени сходства молекулы токсина с молекулой рецептора. Необходимость подобного сходства молекул подтверждается тем, что токсичность многих веществ зависит от структуры молекулы и пространственного расположения атомов. Инсектицидная активность синтетических пиретроидов зависит от количества активных стереоизомеров в препарате. Такая зависимость отмечена у фунгицидов из группы триазолов (металаксил), у - производных арилоксифеноксипропионовой кислоты и др.

Показатели токсичности

Как уже говорилось, универсальной мерой токсичности для вредных организмов является доза отравляющего вещества - количество препарата, вызывающего определенный эффект. Она обычно выражается в единицах массы в отношении к единице массы вредоносного организма (в миллиграммах на килограмм).

Показатели токсичности обозначают буквенными символами с указанием величины эффекта:

• СД (смертельная доза) = (

Токсичность проявляется и может быть изучена только в процессе взаимодействия химического вещества и биологической системы (клетки, изолированного органа, организма, популяции).

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

Механизмы формирования и развития токсического процесса, его качественные и количественные характеристики, прежде всего, определяются строением вещества и его действующей дозой (рис. 1).

Рис. 1. Основные характеристики токсического действия

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

Внешние признаки называются проявлениями токсического 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 далеко не единственная форма.

Проявления токсического процесса прежде определяются уровнем организации биологического объекта, на котором токсичность вещества (или последствия его токсического действия) изучается:

§ клеточном;

§ органном;

§ организменном;

§ популяционном.

Если токсический эффект изучают на уровне клетки (как правило в опытах in vitro), то судят о цитотоксичности вещества. Цитотоксичность выявляется при непосредственном действии соединения на структурные элементы клетки.

Токсический процесс на клеточном уровне проявляется:

· обратимыми структурно-функциональными изменениями клетки (изменение формы, сродства к красителям, количества органелл и т.д.);

· преждевременной гибелью клетки (некроз, апоптоз);

· мутациями (генотоксичность).

Если в процессе изучения токсических свойств веществ исследуют их повреждающее действие на отдельные органы и системы , выносится суждение об органной токсичности соединений. В результате таких исследований регистрируют проявления гепатотоксичности, гематотоксичности, нефротоксичности и т.д., то есть способность вещества, действуя на организм, вызывать поражение того или иного органа (системы). Органотоксичность оценивают и исследуют, прежде всего, в процессе изучения свойств (биологической активности, вредного действия) новых химических веществ; в процессе диагностики заболеваний, вызванных химическими веществами.

Токсический процесс со стороны органа или системы проявляется:

· функциональными реакциями (миоз, спазм гортани, одышка, кратковременное падение артериального давления, учащение сердечного ритма, нейтрофильный лейкоцитоз и т.д.);

· заболеваниями органа;

· неопластическими процессами.

Токсическое действие веществ, регистрируемое на популяционном уровне, может быть обозначено как экотоксическое. Экотоксическое действие, как правило, исследуют врачи профилактики либо в порядке текущего планового надзора, либо в процессе заданных исследований.

Экотоксичность на уровне популяции проявляется:

· ростом заболеваемости, смертности, числа врожденных дефектов развития, уменьшением рождаемости;

· нарушением демографических характеристик популяции (соотношение возрастов, полов и т.д.);

· падением средней продолжительности жизни членов популяции, их культурной деградацией.

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

Ø Интоксикации - болезни химической этиологии;

Ø Транзиторные токсические реакции - быстро проходящие, не угрожающие здоровью состояния, сопровождающиеся временным нарушением дееспособности (например, раздражение слизистых оболочек);

Ø Аллобиотические состояния - наступающее при воздействии химического фактора изменение чувствительности организма к инфекционным, химическим, лучевым, другим физическим воздействиям и психогенным нагрузкам (иммуносупрессия, аллергизация, толерантность к веществу, астения и т.д.);

Ø ­Специальные токсические процессы - беспороговые, имеющие продолжительный скрытый период процессы, развивающиеся у части экспонированной популяции, при действии химических веществ, как правило, в сочетании с дополнительными факторами (например, канцерогенез).

Интоксикация (отравление)

Из всех форм проявления токсического процесса наиболее изученной и значимой для врача является интоксикация. Механизмы формирования и особенности течения интоксикаций, зависят от строения ядов, их доз, условий взаимодействия с организмом и т.д. Однако можно выделить некоторые общие характеристики этой формы токсического процесса.

1. В зависимости от продолжительности взаимодействия химического вещества и организма интоксикации могут быть острыми, подострыми и хроническими.

Острой называется интоксикация, развивающаяся в результате однократного или повторного действия веществ в течение ограниченного периода времени (как правило, до нескольких суток).

Подострой называется интоксикация, развивающаяся в результате непрерывного или прерываемого во времени (интермитирующего) действия токсиканта продолжительностью до 90 суток.

Хронической называется интоксикация, развивающаяся в результате продолжительного (иногда годы) действия токсиканта.

Не следует путать понятие острой, подострой, хронической интоксикации с острым, подострым, хроническим течением заболевания, развившегося в результате контакта с веществом. Острая интоксикация некоторыми веществами (иприты, люизит, диоксины, галогенированные бензофураны, паракват и др.) может сопровождаться развитием длительно текущего (хронического) патологического процесса.

2. Периоды интоксикации.

Как правило, в течение любой интоксикации можно выделить четыре основных периода: период контакта с веществом, скрытый период, период разгара заболевания, период выздоровления. Иногда особо выделяют период осложнений. Выраженность и продолжительность каждого из периодов зависит от вида и свойств вещества, вызвавшего интоксикацию, его дозы и условий взаимодействия с организмом.

3. В зависимости от локализации патологического процесса проявления интоксикации могут быть местными и общими.

Местными называется проявления, при которых патологический процесс развивается непосредственно на месте аппликации яда. Возможно местное поражение глаз, участков кожи, дыхательных путей и легких, различных областей желудочно-кишечного тракта. Местное действие может проявляться альтерацией тканей (формирование воспалительно-некротических изменений - действие кислот и щелочей на кожные покровы и слизистые; ипритов, люизита на глаза, кожу, слизистые желудочно-кишечного тракта, легкие и т.д.) и функциональными реакциями (сужение зрачка при действии фосфорорганических соединений на орган зрения).

Общими называются проявления, при которых в патологический процесс вовлекаются многие органы и системы организма, в том числе удаленные от места аппликации токсиканта. Причинами общей интоксикации, как правило, являются: резорбция токсиканта во внутренние среды, резорбция продуктов распада пораженных покровных тканей, рефлекторные механизмы.

Если какой-либо орган или система имеют низкий порог чувствительности к токсиканту, в сравнении с другими органами, то при определенных дозовых воздействиях возможно избирательное поражение именно этого органа или системы. Вещества, к которым порог чувствительности того или иного органа или системы значительно ниже, чем других органов, иногда обозначают как избирательно действующие. В этой связи используют такие термины как: нейротоксиканты, нефротоксиканты, гапатотоксиканты, пульмонотоксиканты и т.д.

В большинстве случаев отравления носят смешенный характер, и сопровождаются признаками как местного, так и общего плана.

4. В зависимости от интенсивности воздействия токсиканта (характеристика, определяющаяся дозо-временными особенностями действия) интоксикация может быть тяжелой, средней степени тяжести и легкой.

Тяжелая интоксикация – состояние, угрожающее жизни. Крайняя форма тяжелой интоксикации - смертельное отравление.

Интоксикация средней степени тяжести - болезнь, при которой возможно длительное течение, развитие осложнений, необратимые повреждение органов и систем, приводящее к инвалидизации или обезображиванию пострадавшего.

Легкая интоксикация - заканчивается полным выздоровлением в течение нескольких суток.

Токсичность – это свойство некоторых химических соединений и веществ биологической природы при попадании в определенных количествах в живой организм (человека, животного и растения) вызывать нарушения его физиологических функций, в результате чего возникают симптомы отравления (интоксикации, заболевания), а при тяжелых отравлениях – гибель. Показателем Т. является токсическая доза. Выделяют экзогенные и эндогенные отравления. При экзогенных отравлениях яд поступает в организм из окружающей человека среды. При эндогенных интоксикациях отравление происходит токсическими метаболитами, которые могут образовываться или накапливаться в организме при различных заболеваниях, чаще связанных с нарушением функции внутренних органов (почек, печени и др.). В токсикогенной фазе отравления, когда токсический агент находится в организме в дозе, способной оказывать специфическое действие, выделяют два основных периода: период резорбции, продолжающийся до момента достижения максимальной концентрации яда в крови, и период элиминации, от указанного момента до полного очищения крови от яда. Токсический эффект может возникнуть до или после всасывания (резорбции) яда в кровь. В первом случае он называется местным, а во втором – резорбтивным. Различают также косвенный рефлекторный эффект.

В медицинской практике термин Т. имеет и второе значение в качестве меры несовместимости вещества с жизнью и представляет собой величину, обратную среднесмертельной дозе (концентрации), т.е. 1/LD 50 (1/LC 50). При определении параметров токсичности экспериментально на животных в стандартных условиях (см. табл.) исследуют зависимость эффект – доза, которую затем анализируют с помощью статистических методов (например, пробит-анализа).

Стандартные условия проведения экспериментов для получения параметров токсикометрии

В клинической токсикологии отдельно исследуется Т. лекарственных средств – как выраженность возможных вредных влияний лекарственных средств на организм. Чем интенсивнее эти влияния, тем выше Т. лекарственного средства. При лечебном применении фармакологический (биологический) эффект препарата направлен на нормализацию нарушенных функций организма. В случае же передозировки лекарственных средств или повышенной чувствительности к ним основной фармакологический эффект проявляется в усиленном виде и превращается в токсическое действие. В тех случаях, когда токсический эффект явился результатом избирательного влияния препарата, говорят об избирательной Т. У одних препаратов расстояние между лечебными и минимальными токсическими дозами (терапевтическая широта) является небольшим, в связи с чем их практическое применение требует особой осторожности, у других, напротив, терапевтическая широта достаточно велика для обеспечения безопасного варьирования доз в значительных пределах. Т. – обобщенный показатель реакции организма на действие вещества, который во многом определяется механизмом и особенностями характера его токсического действия. Под характером токсического действия вещества обычно подразумевают особенности механизмов токсического действия, особенности патофизиологических процессов и симптомов интоксикации, динамику развития их во времени, а также другие стороны токсического действия вещества. Эти особенности положены в основу токсикологической (физиологической) классификации веществ. Установление Т. веществ позволяет оградить человека от их вредного влияния и имеет большое значение в решении вопросов охраны его здоровья и охраны окружающей среды.

Источники: Методы определения токсичности и опасности химических веществ, под редакцией Саноцкого И.В. –М., 1970; Клиническая токсикология. Учебное пособие. Лужников Е.А. –М., 1982.

Концентрация токсикантов в компонентах биоты в силу аналитической доступности и возможности простого количественного выражения эффекта часто рассматривается в качестве экотоксикологического ответа на загрязнение природной среды. Однако судьба биологической системы в конечном счете определяется не тем, каковы уровни ее загрязненности, а тем, насколько выражены отклонения основных популяционных и биоценотических характеристик, обусловленных токсической нагрузкой.

Несмотря на то что до настоящего времени единого понятия "популяция " не существует, мы будем придерживаться того мнения, что в качестве таковой следует рассматривать устойчивую группу особей, объединенных территориально, имеющих единый жизненный цикл, а применительно к организмам с перекрестным оплодотворением - единый генофонд, в какой-то мере репродуктивно изолированную от других аналогичных группировок и обладающую способностью к гомеостазу в изменяющихся условиях среды. В качестве экотоксикологической реакции систем популяционного уровня рассмотрим эффекты прямого токсического влияния и эффекты, опосредованные (модифицированные) популяционными механизмами и природной средой.

Эффекты прямого токсического действия . Очевидно, что признаки поражения, обусловленные накоплением токсикантов в организмах млекопитающих и подробно рассматриваемые в рамках токсикологии, должны иметь место не только у млекопитающих из природных популяций, но и с определенной спецификой в других объектах биоты. В наибольшей степени такие эффекты прямого токсического влияния могут быть выделены на молекулярном и клеточно-тканевом уровнях функционирования биологических систем. Это связано с тем, что при наличии мощных эндогенных гомеостатических механизмов суборганизменные показатели в наименьшей степени подвержены влиянию изменяющихся условий обитания. Важно и то, что в настоящее время имеются хорошо разработанные количественные методы диагностики таких отклонений.

Одним из наиболее четких показателей прямого токсического действия являются биохимические изменения, в наибольшей степени специфичные к воздействию конкретных токсикантов. Из токсикологии известно, что поступление в организмы теплокровных животных многих ксенобиотиков стимулирует генерацию активных форм кислорода. При нарушении или перегрузке молекулярных механизмов инактивации этих радикалов возможно усиление процессов свободнорадикального окисления и накопление продуктов перекисного окисления липидов.

Блокировка этих процессов осуществляется за счет эндогенных антиоксидантов - витаминов А и Е. Накопление продуктов перекисного окисления липидов теплокровными в условиях токсического загрязнения среды связано с этим истощением ресурсов эндогенных протекторов. Следствием этого является нарушение структуры биомембран и ферментных систем метаболизма ксенобиотиков, т.е. проявление признаков интоксикации. Наиболее четко биохимические нарушения можно диагностировать у животных, постоянно обитающих в условиях токсического воздействия.

Показано, например, что в печени птенцов большой синицы в зонах загрязнения интенсивность перекисного окисления липидов почти в два раза превышает аналогичные показатели на чистых участках. Аналогичная картина - у мухоловки-пеструшки. Отмеченные уровни хорошо коррелируют с накоплением свинца, цинка, меди в скелете птенцов. Для этих же видов отмечено достоверное, почти двукратное снижение уровней витаминов Е и А в печени птенцов на загрязненных участках. Последние показатели также коррелируют с содержанием тяжелых металлов в организмах.

Оценивая подобные эффекты прямого токсического воздействия , необходимо иметь в виду, что обсуждаемые показатели регистрируются у организмов, обитающих в природных условиях. Это значит, что отдельные особи с максимальным проявлением признаков интоксикации, не удовлетворяющие по этой причине жестким требованиям среды обитания, могут элиминироваться из популяции. В отличие от лабораторных или виварных экспериментов анализируемые выборки в этом случае отражают результат отбора, обусловленного как механизмами внутрипопуляционными, так и качеством среды обитания. В этом отношении цитируемые данные наиболее удачны для птенцов, поскольку упомянутые факторы отбора в гнездовой период у птиц выражены в наименьшей степени.

Имеются многочисленные сведения , полученные в том числе и на других объектах, согласно которым возможна диагностика самых разнообразных признаков поражения (биохимических, физиологических, функциональных и др.), вызванных прямым токсическим влиянием. Однако в любом случае природная среда выступает в качестве своеобразного фильтра, корректирующего эти показатели. Именно поэтому в отличие от лабораторных экспериментов в природных условиях при равных с лабораторными уровнях токсической нагрузки, определяемой по содержанию токсичных веществ в объектах окружающей среды, часто не удается диагностировать у животных наличие специфических прямых токсических признаков.

Приведем еще пример , иллюстрирующий сказанное. Известно, что большинство загрязнителей природной среды ведет к проявлению у животных четко выраженных признаков поражения как периферической, так и ЦНС. Нейротоксические проявления наблюдаются, как правило, при низких уровнях воздействия, предшествующих другим клиническим признакам. Проявляющиеся при этом определенные неиропсихические сдвиги, выраженные в изменении скорости реакции на внешний раздражитель и поведения животных, ведут не только к изменению зоосоциального статуса животного, но и к неадекватной реакции зверьков на опасность. Это показано на оленьих хомячках, когда животные, отравленные дильдрином, резко снижали реакцию на появляющуюся тень хищника. Уже поэтому такие животные должны преимущественно элиминироваться из популяции.

Несмотря на очевидную в этих случаях прямую обусловленность токсических эффектов поступлением загрязнителей в организмы животных, обсуждаемые показатели нельзя рассматривать в качестве эффектов надорганизменного уровня, т.е. строго говоря, эффектов экотоксикологических. Скорее другое. Экотоксикологический ответ системы будет определяться не столько выраженностью биохимических или иных отклонений, сколько вызываемыми ими изменениями структуры популяции за счет, например, снижения численности наиболее чувствительных к токсикантам групп организмов.

Токсическим процессом называется формирование и развитие реакций биосистемы на действие токсиканта, приводящих к её повреждению (т.е. нарушению её функций, жизнеспособности) или гибели называется токсическим процессом.

Механизмы формирования и развития токсического процесса, его качественные и количественные характеристики, прежде всего, определяются строением вещества и его действующей дозой Однако формы, в которых токсический процесс проявляется, несомненно, зависят также от вида биологического объекта, его свойств.

Проявления токсического процесса прежде определяются уровнем организации биологического объекта, на котором токсичность вещества (или последствия его токсического действия) изучается:

Клеточном;

Органном;

Организменном;

Популяционном.

Формы токсического процесса, выявляемые на уровне целостного организма могут быть классифицированы следующим образом:

ИНТОКСИКАЦИИ - болезни химической этиологии;

ТРАНЗИТОРНЫЕ ТОКСИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ - быстро проходящие, не угрожающие здоровью состояния, сопровождающиеся временным нарушением дееспособности (например, раздражение слизистых оболочек);

АЛЛОБИОТИЧЕСКИЕ СОСТОЯНИЯ - наступающее при воздействии химического фактора изменение чувствительности организма к инфекционным, химическим, лучевым, другим физическим воздействиям и психогенным нагрузкам (иммуносупрессия, аллергизация, толерантность к веществу, астения и т.д.);

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ТОКСИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ - беспороговые, имеющие продолжительный скрытый период процессы, развивающиеся у части экспонированной популяции, при действии химических веществ, как правило, в сочетании с дополнительными факторами (например, канцерогенез).

В зависимости от продолжительности взаимодействия химического вещества и организма интоксикации могут быть острыми, подострыми и хроническими.

Острой называется интоксикация, развивающаяся в результате однократного или повторного действия веществ в течение ограниченного периода времени (как правило, до нескольких суток).

Подострой называется интоксикация, развивающаяся в результате непрерывного или прерываемого во времени (интермитирующего) действия токсиканта продолжительностью до 90 суток.

Хронической называется интоксикация, развивающаяся в результате продолжительного (иногда годы) действия токсиканта.

Не следует путать понятие острой, подострой, хронической интоксикации с острым, подострым, хроническим течением заболевания, развившегося в результате контакта с веществом. Острая интоксикация некоторыми веществами (иприты, люизит, диоксины, галогенированные бензофураны, паракват и др.) может сопровождаться развитием длительно текущего (хронического) патологического процесса

Сущность и доктрина системы ЛЭО.

Система лечебно-эвакуационного обеспечения, принятая службой медицины катастроф, называется системой этапного лечения пораженных и больных с их эвакуацией по назначению.

Сущность этой системы состоит в последовательном и преемственном оказании пораженным (больным) медицинской помощи в очаге поражения и на этапах медицинской эвакуации в сочетании с эвакуацией до лечебного учреждения, обеспечивающего оказание исчерпывающей медицинской помощи в соответствии с имеющимся поражением (заболеванием).

Для эффективности функционирования системы этапного лечения пораженных (больных) с эвакуацией по назначению необходимо соблюдение ряда требований. Основными из них являются следующие:

1. Руководящая роль положений единой медицинской доктрины, включающей единые взгляды всего медицинского персонала службы на этиопатогенез поражений и заболеваний населения в ЧС и принципы этапного оказания медицинской помощи и лечения пораженных и больных при ликвидации медико-санитарных последствий ЧС.

2. Наличие на каждом эвакуационном направлении13 лечебных учреждений с достаточным количеством специализированных (профилированных) госпитальных коек.

3. Наличие краткой, четкой, единой системы медицинской документации, обеспечивающей последовательность и преемственность в лечебно-эвакуационных мероприятиях.