Общая характеристика токсикантов (ядов)

Токсикант –более широкое понятие и обозначает вещества, вызывающие не только интоксикацию, но и провоцирующие развитие других форм токсического процесса не только на уровне организма, но и на всех уровнях организации живого (цитотоксикант –на уровне клетки, экотоксикант –на уровне популяции).

Ксенобиотик –чужеродное вещество, попавшее в организм из вне и не участвующее в обменных процессах (пластических и энергетических).

В качестве токсикантов могут выступать практически любые соединения различного строения. В наст. время известны тысячи химических веществ, используемых в быту, медицине, на производстве, в с/х, при этом любое из них при определенных условиях может вызывать токсический процесс.

Все их можно классифицировать по нескольким признакам.

По происхождению -

а) естественного происхождения - биологические (бактериальные токсины, растительные яды, яды животных), - неорганические соединения,- органические соединения небиологического происхождения,

б) синтетические.

По способу применения - промышленные (производные химического синтеза специфических производств, топлива и масла, примеси, отходы химического синтеза, растворители, краски, клеи, хладагенты-фреон), -пестициды (ядохимикаты),

-лекарства и пищевые добавки, - косметика, -бытовые химические вещества: средства ухода за мебелью, автомобилем, одеждой, личной гигиены и др.

. По степени токсичности

-чрезвычайно токсичные, -высокотоксичные, -умеренно-токсичные, -малотоксичные

1 – высокотоксичные (DL50-50мкг/кг)

II – токсические сильнодействующие – 50-100мкг/кг

III- средней токсичности 200-1000мкг/кг

IV- малотоксичные > 1000мкг/кг.

По виду токсического действия

-нервно-паралитического действия (спазмы, судороги, параличи)

-кожно-резорбтивного (местное), -общетоксического действия (кома, отек мозга), - слезоточивые и раздражающие, -удушающего действия (отек легких),

-психотического действия (нарушение сознания).

По избирательной токсичности-

-кардиотоксические (сердечные яды) –сердечные гликозиды - дигиталис, растительные яды черемицы, заманихи, животные яды, соли Ва, К

-нейротоксические (нервные яды) –наркотики, транквилизаторы, снотворные, угарный газ, алкоголь и его суррогаты

-гепатотоксические (печеночные яды) – хлорированные углеводороды, яд белой поганки, фенолы, альдегиды

-нефротоксические (почечные яды) –соединения тяжелые металлы, этиленгликоль, щавелевая кислота

-гематотоксические (кровяные яды) – анилин, нитриты, мышьяковистый водород

-гастротоксические (желудочно-кишечные яды) –крепкие соли и кислоты, соединения мышьяка, тяжелые металлы..

Токсичность вещества зависит от: свойств токсиканта и свойств биосистемы и определяется: 1/ способностью вещества достигать структуры-мишени, 2/ характером и прочностью связи между ними и 3/значением этой структуры-мишени для поддержания гомеостаза в организме.

1. Основные факторытоксиканта:

а/физико-химические свойства

-размеры молекулы: низкомолекулярные вещества в виде газов или растворов легко приникают в кровь через легкие, ЖКТ, кожу, быстро распределяются в тканях, проходя через гистогематические барьеры,

-молекулярная масса: с увеличением молекулярной масс увеличивается число возможных изомерных форм молекулы токсиканта, что повышает специфичность действия, Многие высокотоксичные вещества существуют в форме изомеров - чем отчетливее различия в действии изомеров, тем выше токсичность вещества,

- растворимость: чтобы достичь структуры-мишени токсикант должен попасть в водную фазу, так как. вода – основа межклеточной жидкости; растворимость в липидах имеет основное значение для проникновения и распространения больших молекул в организме. Чем выше это свойство вещества, тем хуже оно выводится из организма. Нерастворимые в липидах вещества, как правило, относятся к малотоксичным.

-стабильность - токсикант оказывает биологическое действие лишь при условии его стабильности в окружающей среде и средах организма и др.),

б/токсическая доза, в/характер связи с рецепторами, г/особенности распределения, д/степень химической чистоты.

2. Основные свойствабиомишеней: видовая чувствительность, наследственность, пол, возраст, масса тела, влияние биоритмов и др.

Характеристика некоторых токсикантов.

Бактериальные токсины. Высокомолекулярные соединения белковой или липо-полисахаридной природы, выделено и изучено более 150 токсинов. Многие относятся к числу самых ядовитых веществ - ботулотоксин, холерный, столбнячный, стафилококковый и др., действуют на ССС и НС.

Фитотоксины –продукты метаболизма растений, различные алкалоиды, органические кислоты, гликозиды, сапонины, флавоноиды, кумарины и др.

Алкалоиды –азотсодержащие гетероцикличные основания, высокотоксичные для человека и животных (табака - никотин, белены –гиосциамин, мака- папаверин, морфин, кодеин, болиголова –кониин, чая –теофиллин, чистотела –хелидонин и др.).

Зоотоксины представляет сложную смесь биологически активных веществ (яд скорпионов содержит фосфолипазы, эстеразы, гиалуронидазу, ДНК-азу, фосфотазу и др.).

Естественные неорганические соединения. Наибольшее значение имеют металлы, их соединения и газы –поллютанты атмосферного воздуха и производственных помещений. Из металловнаибольшее значение имеют ртуть, кадмий, хром, мышьяк, свинец, бериллий, цинк, медь, таллий и др.

Бериллий широко используется в металлургической промышленности, ртуть применяется в электронной промышленности, на целлюлозно-бумажном производстве, свинец широко используется в хозяйственной деятельности, пары кадмия, образующие при плавлении являются основной причиной острых смертельных интоксикаций металлами.

В группу газообразных токсикантов входят монооксид –СО и диоксид углерода СО₂, сероводород, оксиды азота, серы, озон и др. Обмен многих поллютантов в атмосфере происходит естественным путем (процессы вулканизации –сероводород, оксиды серы, лесные пожары – СО, оксиды азота, сажа. Антропогенные источники газообразных загрязнителей –продукты сгорания топлива, отходы эксплуатации транспорта, выбросы промышленных производств, добывающая и горнорудная промышленность. Результатом горения топлива является образование большого кол-ва оксида углерода СО, азота, серы. Транспорт – свинец, СО, NО, углеводороды. Производства –источник кислот, хлора, аммиака, растворителей.

Органические соединения естественного происхождения.

Основными источниками являются залежи угля, нефти, вулканическая деятельность. Большое значение имеют полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Они также выделяются при неполном сгорании органических материалов, присутствуют в дыме при горении древесины, угля, нефти, табака, жареной пище, могут образовываться при хлорировании воды, термическом разложение химических продуктов, сжигании отходов и осадков сточных вод, деятельности металлургической промышленности, в выхлопных газах Поскольку часть из них являются канцерогенами, то их рассматривают как опасные экотоксиканты. В настоящее время их насчитывается более 1тыс. Самый известный диоксин отличается необычайной стойкостью, накапливается в объектах ОС и организмах, передается по пищевым цепям.

Боевые отравляющие вещества (БОВ)- хлор, фосген, хлорпикрин, синильная кислота, люизит, сернистый иприт, зарин и др. В 1993 г. в Париже принята «Конвенция о запрете применения, разработки и накопления химического оружия», ее подписали более 150 государств.

Пестициды– (пестис –зараза, цидо –убивать) химическиевещества, применяемые в народном хозяйстве в целях борьбы с вредными животными и растениями. В отличие от других поллютантов пестицидами умышленно обрабатывают окружающую среду, чтобы уничтожить некоторые виды живых организмов. Поэтому наиболее важным свойством пестицидов является избирательность их действия, которая не бывает абсолютной. Поэтому многие из них представляют опасность для человека. Основной риск связан с накоплением пестицидов в окружающей среде и перемещением по пищевым цепям. Имеются случаи острых отравлений и хронических интоксикаций у лиц, работающих с ними. Поскольку организмы-мишени быстро адаптируются к действию химических веществ, во всем мире постоянно синтезируются и внедряются в практику все новые соединения.

Фунгициды (против грибов)

Гербициды (против сорняков)

Инсектициды (против насекомых)

Акарициды (против клещей)

Родентициды –зооциды (против грызунов).

Самым известным хлорорганическим инсектицидом является ДДТ (дихлор дифенил трихлор метилметан), за него швейцарский химик Пауль Мюллер получил Нобелевскую премию. Другие инсектициды этой группы мирекс, хлордан, линдан.

В настоящее время наиболее широко используются фософорорганические инсектициды (ФОИ) - паратион, хлорофос, карбофос, малатион. Они токсичнее хлорорганических, но менее стойки в окружающей среде.

С токсичностью связаны такие свойства как персистентность (длительная сохранность в среде), кумуляция (накопление в организме), способ выделения, метаболизм.

Причинами оcтрых отравлений пестицидами являются: -небрежное хранение и транспортировка их с нарушением инструкций, - неправильное применение, -несоблюдение сроков обработки.

Химизация сельского хозяйства способствует возникновению хронических отравлений пестицидами.

В целях предупреждения отравлений пестицидами разработаны инструкции по применению, хранению и транспортировке их, установлены ПДК для многих видов пестицидов в различных пищевых продуктах. В профилактике отравлений пестицидами большое значение имеют методы анализа пищевых продуктов и биологических материалов (кровь, моча и др.) для выявления и определения в них пестицидов. Они проводятся по общей схеме:

1. изолирование (выделение), 2. очистка, 3. качественное обнаружение (какой?), 4. количественное определение (сколько?).