11793

Современное состояние и перспективы развития токсикологии отравляющих и аварийно-опасных химических веществ (АОХВ)

Лекция

Безопасность труда и охрана жизнедеятельности

В настоящее время в РФ функционирует более 3.5 тыс. объектов, на которых имеются СДЯВ. Суммарная площадь загрязнения при потенциальных авариях может захватить территорию, на которой проживает более трети населения страны. Статистика последних лет свидетельствует, что ежегодно происходит около 50 крупных аварий с выбросов СДЯВ

Русский

2014-03-11

106 KB

24 чел.

14

PAGE  2

Тема № 1  Современное состояние и перспективы развития токсикологии отравляющих и аварийно-опасных химических веществ (АОХВ).

Учебные цели:

Ознакомить студентов с предметом, содержанием и задачами токсикологии как учебной и научной дисциплины.

  1.  Ознакомить студентов с основными видами токсического процесса, условиями их развития, механизмами формирования и основными проявлениями патологических состояний при остром и подостром воздействии ОВТВ.
  2.  Дать понятие о перспективах развития современной токсикологии.

Учебные вопросы:

    Введение

  1.  Предмет, цель, задачи и структура токсикологии.
    1.  Предмет токсикологии
    2.  Цель и задачи токсикологии
    3.  Структура токсикологии
  2.  Токсичность и токсический процесс.
  3.  Токсикокинетика
  4.  Пути проникновения ксенобиотиков в организм, метаболическое превращение и выделение
  5.  Токсикодинамика.
    1.  Химизм реакции токсикант-рецептор
    2.  Общие механизмы цитотоксичности
    3.  Развитие токсического процесса

Литература:

  1.  Военная токсикология, радиобиология и медицинская защита: Учебник / Под ред. С.А.Куценко.- СПб.: Фолиант, 2004.- 526 с.
  2.  Военная токсикология, радиобиология и медицинская защита: Учебник / Под ред. И.С.Бадюгина.- М.: Воениздат, 1992.- 336 с.
  3.  Военная токсикология и медицинская защита от ядерного и химического оружия: Учебник / Под ред. В.В.Жеглова.- М.: Воениздат, 1992.- 368 с.
  4.  Голиков С.Н., Саноцкий И.В., Тиунов Л.А. Общие механизмы токсического действия.- Л.: Медицина, 1986.- 356 с.
  5.  Лужников Е.А. Клиническая токсикология.- М.: Медицина, 1994.-
  6.  Указания по военной токсикологии / Под ред. И.М.Чижа.- М.: Воениздат, 2000.- 298 с.
  7.  Франке З. Химия отравляющих веществ. – М.: Химия, 1973.- Т.1.- 440 с.
  8.  Ефимова Л.К. Лекарственные отравления у детей. К. Здоровье, 1995 г.

Учебно-материальное обеспечение:

А) Наглядные пособия:

  1.  Разделы токсикологии
  2.  Взаимодействие организма с ксенобиотиками
  3.  Действие ядов на биомишени
  4.  Превращение ксенобиотиков в организме
  5.  Система детоксикации.
  6.  Стадии интоксикации
  7.  Категории токсодоз

Б) Технические средства обучения: кадаскоп

Время: 90 минут.

Расчет времени:

п/п

Содержание занятия

Время, мин.

1

Вступительная часть

5 мин.

2

Основная часть

Вопросы лекции:

Предмет, цель, задачи и структура токсикологии.

Токсичность и токсический процесс.

Токсикокинетика

Токсикодинамика

Химизм реакции токсикант – рецептор

15 мин.

15 мин.

15 мин.

15 мин.

20 мин.

3

Заключительная часть

5 мин.

Введение

Для современного человека стало привычным жить в обстановке токсикологической напряженности, обусловленной экологическими и технологическими катастрофами, профессиональными вредностями, несчастными случаями в быту и т.д.

В настоящее время в РФ функционирует более 3.5 тыс. объектов, на которых имеются СДЯВ. Суммарная площадь загрязнения при потенциальных авариях может захватить территорию, на которой проживает более трети населения страны. Статистика последних лет свидетельствует, что ежегодно происходит около 50 крупных аварий с выбросов СДЯВ. Химические катастрофы составляют 1/3 всех технологических аварий. Наиболее часто катастрофы связаны с такими химическими веществами, как аммиак (25%), хлор(20%), окислы азота и кислоты(15%).

Еще одним источником поражения СДЯВ являются пожары. При пожарах возможно возникновение отравлений угарным газом, а при горении синтетических материалов- дополнительно фосгеном, хлором, оксидами азота, цианистыми соединениями и другими СДЯВ.

По данным ВОЗ случаи острых отравлений составляют 10-15% от числа лиц, экстренно поступающих на стационарное лечение по неотложным показаниям (Для сравнения: почти вдвое больше, чем  с инфарктом миокарда). Общее число жертв от всех инфекционных  заболеваний, включая туберкулез. В структуре расхождения диагнозов по основному заболеванию доминирует неправильная диагностика отравлений (19%).

Врач, практически любой специальности, может столкнуться в своей деятельности с данной патологией. Об острых отравлениях необходимо думать при таких синдромах неясной этиологии, как “острый живот”, острая почечная, или печеночная , недостаточность, пищевое или желудочное кровотечение, отек легких, нарушения ритмв сердца, острое нарушение зрения и слуха, острые психозы, полиневриты, коллапс и др.

Поэтому в процессе подготовки врачей-специалистов различного профиля необходимо изучение воздействия ОВТВ на организм человека и средств оказания помощи пораженным.

1. Предмет, цель, задачи и структура токсикологии.

1.1 Предмет токсикологии.

Токсикология (toxicon - яд, logos - наука) – наука о ядах и интоксикациях (отравлениях). Общепринятого определения предмета токсикологии в настоящее время не существует.

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

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

 Яд – вещества вызывающие отравления в малых количествах. Понятие «малое количество» носит весьма субъективный характер. Некоторые яды вызывают смертельные исходы в дозах равных нескольким нанограммам (ботулотоксин), другие вещества (суррогаты алкоголя) вызывают отравления при поступлении в организм в количестве десятков, сотен грамм.

Существуют определения, в которых «малое количество» как свойства «ядов» упускают вовсе. Практически любое химическое вещество, в зависимости от действующего количества, может быть либо безразличным, либо полезным, либо вредным для организма (т.е. выступать в качестве яда).  Впервые на это указал еще в ХV в. известный врач и химик Теофраст Бомбаст фон Гогенгейм (Парацельс): «Все есть яд. Ничего не лишено ядовитости. И только доза делает это вещество или ядом, или лекарством». (Пример, О2 – эффективное лечение состояния гипоксии, но высокие концентрации, ГБО могут вызвать тяжелую кислородную интоксикацию; боевое ОВ иприт в разведение с вазелином 1:1000 – мазь «псориазин» и т.д.).

Каждому веществу присуща токсичность – т.е. способность, действуя на организм в определенных дозах и концентрациях, нарушать дееспособность вызывать заболевание или даже смерть (действуя на биологические системы вызывать их повреждение или гибель). Чем в меньшем количестве они оказывают на биологические системы повреждающее действие, тем они токсичнее (ядовитее).

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

Изучение и оценка токсичности веществ и токсического процесса составляет предмет науки токсикологии.

В основе токсического действия веществ лежит их взаимодействие с биологическим объектом на молекулярном уровне, что обуславливает развитие множественных форм, в которых проявляются токсические процессы. Многие химические вещества, воздействуя на человека, вызывают развитие не только острых, подострых, хронических интоксикаций (болезни химической этиологии), но и другие формы токсического процесса – химический канцерогенез, нарушение репродуктивной функции, явление эмбриотоксичности, тератогенез, снижение иммунитета, аллергизация организма, астенические состояниям и т.д.

Закономерности развития токсичности процесса, его качественные и количественные характеристики, зависимость от строения вещества, дозы, условий взаимодействия с организмом – также составляют предмет изучения науки токсикологии.

 Таким образом, науку токсикологию можно определить как учение о токсичности и токсическом процессе – феноменах, регистрируемых при взаимодействии химических веществ с биологическими объектами.

Вполне обосновано можно считать, что ядом становится любое химическое вещество, если при взаимодействии с организмом оно вызвало заболевание (интоксикацию) или гибель.

 Токсикант – более широкое, чем яд, понятие, обозначающее вещества, вызывающие не только интоксикацию, но провоцирующие и другие формы токсического процесса, и не только организма, но и биологических систем иного уровня организации (клетки, популяции).

 Отравляющее вещество (ОВ) – химический агент, предназначенный для применения в качестве оружия в ходе ведения боевых действий.

 Токсин – как правило, высокотоксичное вещество бактериального, растительного происхождения.

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

1.2 Цель и задачи токсикологии.

Объектом воздействия химических веществ могут быть растения, животные, человек и сложные биологические системы – популяции, биоценозы. Поэтому выделяют такие разделы токсикологии как ветеринарную, фитотоксикологию, экологическую токсикологию и т.д. (в рамках течения токсического процесса).

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

 Цель медицинской токсикологии – непрерывное совершенствование системы мероприятий, средств и методов, обеспечивающих сохранение жизни, здоровья и профессиональной трудоспособности отдельного человека, коллектива и населения в целом в условиях повседневного контакта с химическими веществами и при чрезвычайных ситуациях.

Эта цель достигается решением 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 (токсикометрия).

Результаты данных исследований необходимы для разработки нормативных и правовых актов, обеспечивающих химическую безопасность населения; оценка риска действия ксенобиотиков в условиях производства, быту; экологическую безопасность.

2. Изучение проявлений интоксикаций и других форм токсического процесса, механизмов, лежащих в основе токсического действия, закономерностей формирования патологических состояний (токсикодинамика).

Результаты данных лежат в основе разработки средств профилактики и терапии интоксикаций, методов предупреждения развития форм токсического процесса, совершенствование диагностики интоксикаций, функционально состояние пораженных и т.д.

3. Выяснение механизмов проникновения токсикантов в организм, закономерностей их распределения, метаболизма и выведения (токсикокинетика).

Полученные результаты необходимы для разработки надежной системы профилактики токсических воздействий, диагностики интоксикаций, выявление профессиональной патологии, проведении судебно-медицинской экспертизы, создание новых противоядий, детоксикации организма.

4. Установление факторов, влияющих на токсичность вещества (особенности свойств токсиканта, условия окружающей среды, особенности организма).

1.3 Структура токсикологии.

Медицинская токсикология представлена несколькими основными направлениями.

 Профилактическая токсикология – изучает токсичность новых химических веществ (примерно 1000 наименований ежегодно), устанавливает критерии их вредности, ПДК токсикантов, нормативные и правовые акты и осуществляет контроль за их соблюдением.

 Клиническая токсикология – область практической медицины, связанная с оказанием помощи при острых токсических поражениях, выявлением и лечением патологии, обусловленной действием профессиональных вредностей. В рамках клинической токсикологии совершенствуются методы диагностики и лечения интоксикаций, изучаются особенности течения профессиональных болезней, вызванных действием химических веществ на организм.

 Экспериментальная токсикология – изучает закономерности воздействия веществ и биологических систем, рассматривает феномен токсичности в эволюционном аспекте, разрабатывает новые методы диагностики, профилактики и лечения различных форм токсического процесса.

С учетом условий (преимущественно особенностей профессиональной деятельности), в которых наиболее вероятно воздействие того или иного токсиканта на организм, иногда выделяют:

 - промышленную токсикологию;

 - сельскохозяйственную токсикологию;

 - коммунальную токсикологию;

 - токсикологию окружающей среды;

 - военную токсикологию.

2. Токсичность и токсический процесс.

Механизм формирования и развития токсического процесса, прежде всего, определяется строением вещества и его действующей дозы. Проявление токсического процесса (или последствия его токсического действия) исследуются на клеточном, органном, организменном, популяционном уровне.

Если токсический эффект изучают на уровне клетки (как правило в опытах in vitro), то судят о цитотоксичности вещества.

Токсический процесс на клеточном уровне проявляется:

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

   - преждевременной гибелью клетки (некроз, апоптоз);

   - мутациями.

Проявления токсического процесса на отдельных органах и системах при исследовании позволяет судить об органной токсичности соединений. В результате таких исследований регистрируют проявление гепатотоксичности, гематотоксичности, нефратоксичности и т.д., т.е. способность вещества, действуя на организм, вызывать поражение того или иного органа (системы).

Токсический процесс со стороны органа или системы проявляются:

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

   - заболевание органа (как установлено, различные вещества способны  инициировать самые разные виды патологических процессов);

    - неопластическими процессами.

Токсическое действие веществ, регистрируемое на популяционном и биогеоценотическом уровнях, может быть обозначено как экотоксическое.

Экотоксичность на уровне популяции проявляется:

   - ростом заболеваемости, смертности, числа врожденных дефектов,  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:

    - интоксикации – болезни химической этиологии;

    - транзиторные токсические реакции – быстро проходящие, не угрожающие здоровью населения, 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 и т. д.).
  •  специальные токсические процессы – беспороговые, имеющие длительный скрытый период, развивающиеся, как правило, в сочетании с дополнительными факторами ( например канцерогенез).

3. Токсикокинетика

Токсикокинетика – раздел токсикологии, в рамках которого изучаются закономерности резорбции ксенобиотиков в организме, их распределение, биотрансформация и элиминация. Токсикокинетические характеристики вещества обусловлены как его свойствами, так и особенностями структурно-функциональной организации клеток, органов, тканей и организма в целом.

К числу важнейших свойств вещества, определяющих его токсикокинетику относятся :

- агрегатное состояние (твердое, жидкое, газообразное);

- коэффициент распределения в системе масло \ вода;

- размер молекулы (чем больше молекула, тем меньше скорость её диффузии, тем в большей степени затруднены процессы фильтрации);

- наличие заряда в молекуле (заряженные молекулы плохо проникают через ионные каналы, не проникают через липидные мембраны);

- химические свойства (сродство токсикантов к структурным элементам клеток различных тканей и органов).

Важнейшими характеристиками организма, влияющими на токсикокинетику ксенобиотиков являются:

- Соотношение воды и жира. Биологические структуры, ткани, органы могут содержать большое количество липидов (биомембраны, жировая ткань, мозг) либо преимущественно состоять из воды (мышечная ткань, соединительная ткань и т.д.). Чем больше жира в структуре, тем больше в ней накапливаются жирорастворимые вещества. Так, жирорастворимые ФОС, хлорорганические пестициды легко проникают в мозг, накапливаются в жировой клетчатке и сальнике.

- Наличие молекул активно связывающих токсикант. Например, клетки тканей с высоким содержанием цистеина (кожа и её придатки) активно накапливают вещества, образующие прочные связи с сульфгидрильными группами (мышьяк, таллий и т.д.). Белки костной ткани активно связывают двухвалентные металлы (стронций, свинец).

- Особенности структуры биологических барьеров (клеточные и внутриклеточные мембраны, гистогематологические, покровные ткани).

Все барьеры – гидрофобные образования богатые липидами (поэтому их легко преодолевают вещества хорошо растворимые в жирах). Чем тоньше барьер и чем больше площадь его поверхности (альвеолярно – каппилярная  мембрана легких), тем большее количество вещества может через него пройти в единицу времени. Многие барьеры содержат поры. Диаметр пор и их суммарная площадь не одинаковы. Через поры диффундируют и фильтруются водорастворимые соединения. С большей скоростью, чем диффузия происходит активный транспорт веществ через биологические мембраны. Он осуществляется специальными транспортными белками и следует закономерностям ферментативных реакций. Активный транспорт обеспечивает ток малых молекул и ионов против градиента их концентрации.

  1.  Пути проникновения ксенобиотиков в организм, метаболическое превращение и выделение

 Ксенобиотики, попав в организм через желудочно – кишечный тракт (ЖКТ), легкие, кожу,  всасываются в кровь и разносятся по организму в свободной или в связанной форме.

Способностью связывать ксенобиотики обладают альбумины, гликопротеиды и липопротеиды плазмы крови. В основе лежит образование между ними свободных водородных и ионных связей. Положительно заряженные ксенобиотики могут адсорбироваться на отрицательно заряженной мембране эритроцитов. Характер распределения токсикантов в организме определяется общими закономерностями (вышеизложенное). Дополнительными факторами, влияющими на процесс являются интенсивность кровоснабжения органов, а также суммарная площадь их капиллярного русла.

Важным элементом распределения некоторых ксенобиотиков является их депонирование. Депонирование – это накопление и длительное сохранение химического вещества в одном или нескольких органах (тканях). В основе депонирования лежат два явления:

- высокое физико-химическое сродство ксенобиотика к неким компонентам биосистемы;

- кумуляция благодаря избирательному, активному захвату токсиканта клетками органа (ткани).

Многие ксенобиотики в организме подвергаются метаболическим превращениям (биотрансформации). Основной биологический смысл биотрансформации – превращение исходного токсиканта в форму, удобную для скорейшей экскреции. Биотрансформация – ферментативный процесс.

Выделяют две фазы метаболических превращений чужеродных соединений.

  1.  Фаза окислительной, восстановительной, либо гидролитической трансформации молекулы
  2.  Фаза синтетических превращений

В  1-ой  фазе происходят следующие реакции биотрансформации :

- окисление - гидроксилирование, декарбоксилирование, образование оксидов, десульфирование, дегалогенирование молекул, окисление спиртов и альдегидов;

- восстановление – восстановление альдегидов, азо-, нитровосстановление;

- гидролиз - расщепление эфиров, амидных связей.

Основные энзимы, активирующие процессы 1-ой фазы : цитохром Р-450, зависимые оксидазы смешанной функции, флавинсодержащие монооксигеназы смешанной функции, алкогольдегидрогеназа,  альдегиддегидрогеназы.

Нередко в результате метаболизма вещества, на первом этапе образуются промежуточные продукты, обладающие высокой биологической активностью.

Во 2-ой фазе происходят реакции биотрансформации:

- конъюгация промежуточных продуктов с глюкуроновой, серной кислотой, с глутатионом;

- метилирование;

- ацетилирование;

- образование меркаптосоединений.

Присоединение осуществляется к функциональной группе токсического вещества. В результате этого молекула становится более полярной, менее липидорастворимой и поэтому легко выводится из организма.

Одним из важнейших моментов является изучение метаболических процессов, в результате которых нетоксичное или малотоксичное вещество превращается в соединение более токсичное, чем исходное. Такое явление называется «летальный синтез».

Основным органом, метаболизирующим ксенобиотики, является печень. В меньшей степени – легкие, почки, кишечник, кожа. Некоторые вещества метаболизируют в крови.

Выделение токсиканта из организма происходит как в неизмененном виде (например, летучие соединения могут выводиться легкими, низкомолекулярные высокоионизированные соединения выводятся с мочой) или в виде конъюгатов. При этом продукты метаболизма с молекулярной массой до 300 выводятся мочой, а свыше 300 – желчью.

  1.  Токсикодинамика

Токсикодинамика – раздел токсикологии, в рамках которого изучается и рассматривается механизм токсического действия, закономерности развития и проявления различных форм токсического процесса.

Механизмом токсического действия называется взаимодействие на молекулярном уровне токсиканта с организмом, приводящее к развитию токсического процесса.

В основе механизма действия могут лежать физико–химические и химические реакции взаимодействия токсиканта с биологическим субстратом.

Особенность  физико–химического взаимодействия – отсутствие специфичности в действии токсиканта. Токсический процесс в данном случае обусловлен растворением токсиканта в определенных компартментах клетки, ткани , организма. Происходит изменение удельного объема, вязкости, проницаемости мембран для ионов, pН среды. При интенсивном воздействии это может привести к денатурации макромолекул, их разрушению.

Чаще в основе токсичности лежат химические реакции токсикантов с определенными субстратами – компонентами биологической системы организма. В токсикологии любой структурный элемент биосистемы, с которым вступает в химическое взаимодействие токсикант, обозначают терминами «рецептор», «мишень».

Мишенями для токсического действия могут быть:

  •  структурные элементы межклеточного пространства;
  •  структурные элементы клеток организма;
  •  структурные элементы систем регуляции клеточной активности.

Мишенями могут являться структурные белки, ферменты; нуклеиновые кислоты, липиды биомембран, витамины, гормоны, нейромедиаторы, селективные рецепторы эндогенных биорегуляторов и т.д.

 Спектр взаимодействия токсикант – рецептор необыкновенно широк: от образования слабых, легко разрушаемых связей до формирования необратимых комплексов. В результате такого взаимодействия клетки либо повреждаются (цитотоксическое действие), либо в той или иной степени нарушаются механизмы регуляции их функций.

5.1 Химизм реакции токсикант – рецептор

Подчиняется тем же закономерностям, что  и любая химическая реакция, во многом зависит от свойств вещества.

Химически активные соединения при контакте с покровными тканями немедленно вступают с ними во взаимодействие и, вызывая лишь местные повреждения, не проникают во внутренние среды организма. Большинство высокотоксичных соединений – инертные в химическом отношении молекулы. Сила межмолекулярного взаимодействия между токсикантом, проникшим во внутренние среды организма, и биологической молекулой – мишенью действует, как правило, локально. Образующаяся связь чаще способна к диссоциации. Высвободившаяся из связи с токсикантом биомишень восстанавливает исходные свойства ( ингаляции гексана, толуола и др. сопровождаются нарушением сознания, развитием наркотического эффекта).

Некоторые токсиканты образуют с молекулами – мишенями прочные комплексы, разрушить которые возможно только с помощью других средств, образующих с ядом ещё более прочную связь (ФОС-оксимы). Иногда в процессе метаболизма ксенобиотика в клетках образуются химически активные промежуточные продукты. При действии на биомолекулы они образуют с ними чрезвычайно прочные связи, разрушить которые, практически невозможно: биомишень повреждается необратимо ( иприт – пуриновые основания ДНК).

5.1.1. Взаимодействи токсикантов с белками.

Основными функциями белков являются: транспортная, структурная, энзиматическая. Токсический эффект может развиваться при нарушении каждой из этих функций. Поскольку подавляющее большинство процессов, протекающих в организме, имеет ферментативную природу, угнетение активности ферментов происходит различными путями, зависящими от строения токсиканта. При этом возможны следующие процессы:

Денатурация  ( изменение конформации ) белковой части фермента. В основе денатурации лежит нарушение внутрибелковых связей, стабилизирующих вторичную, третичную, четвертичную структуру апофермента. Наиболее часто токсиканты взаимодействуют с COOH -, NH-, OH-, SH- группами белков. К таким  веществам относятся крепкие щелочи, кислоты, окислители, соли тяжелых металлов.

Блокада активных центров ферментов. Целый ряд высокотоксичных соединений, структурно напоминая субстрат, способны взаимодействовать с активными «центрами» энзимов, угнетая их активность. К таким веществам относятся ингибиторы холинэстеразы ( ФОС, карбаматы и т. д.), ингибиторы аконитазы ( метаболиты фтор-, хлоруксусной кислоты). Многие токсиканты взаимодействуя м простетической группой энзимов, блокируют их активность ( сульфиды, цианиды). Известно, что целый ряд ферментов «работает» лишь в присутствии активаторов. К числу последних  часто относятся ионы металлов: Mg, Mn, Co, Zn, Cu, Ca и т. д. Удаление указанных ионов из среды сопровождается существенным снижением активности ферментов. Представителем веществ, реализующих токсическое действие по этому механизму, являются хелатирующие агенты. Дитиокарбонаты связывают ион Cu, активирующий важнейший энзим метаболизма спирта – альдегид дегидрогеназу и т. д.

5.1.2. Взаимодействие токсикантов с нуклеиновыми кислотами.

ДНК – основной компонент хромосомного аппарата клеток. РНК в клетках образуют три пула – информационной, транспортной, рибосомальной РНК. Их функции – участие в синтезе белка.

К числу веществ, вступающих в химическое взаимодействие с нуклеиновыми кислотами, относятся: иприты, этиленоксид, гидразин, ареноксиды, полициклические углеводороды, соединения мышьяка, ртути, золота и многие другие вещества. Эти токсиканты образуют ковалентные связи с аминогруппами пуриновых и пиримидиновых оснований и с углеводно – фосфатной основой молекул нуклеиновых кислот. При этом происходит нарушение их свойств.

Многие ксенобиотики образуют не ковалентные связи с ДНК. При этом меняется конформация макромолекул. Производные акридина, встраиваясь в молекулу ДНК, между соседними парами оснований изменяют её структуру (хлорахин, актиномицин и некоторые другие антибиотики).

Последствия повреждения ДНК и РНК зависят от дозы токсиканта и сопровождаются нарушениями процессов синтеза белка, клеточного деления и передачи наследственной информации.

5.1.3. Повреждение мембранных структур

Повреждение токсикантами липидного слоя биомембран, в основном носит физико–химический характер. Липиды – инертные в химическом отношении молекулы. Токсикант накапливается в липидных биослоях, происходит изменение удельного объема, вязкости,  pН–среды, нарушается взаимодействие между молекулами липидов (гидрофобные связи). Вследствие этого повышается проницаемость мембран для ионов, мембрана из гидрофобной становится гидрофильной. При интенсивном воздействии этого может привести к денатурации макромолекул, их разрушению.

 Помимо непосредственного действия на липидный биослой возможны другие механизмы повреждения токсикантами биомембран – активация перекисного окисления липидов, активация фосфолипаз. Данные механизмы мы будем подробно изучать в разделе «ОВТВ пулмонотоксического действия».

Ряд токсикантов воздействует на реактивные структуры мембран нервных клеток ЦНС – ионные каналы и селективные рецепторы для эндогенных биологически активных веществ (нейромедиаторов, гормонов и т.д.). Токсиканты могут нарушать передачу сигнала на любом из этапов его проведения, действие на рецептор, аденилатциклазу и т.д. Интоксикация развивается как при перевозбуждении, так и блоке рецепторов. Эти многочисленные лекарственные  средства (холинергические, катехоламинергические, серотонинергические препараты),  Bz, ДЛК и т.д.

5.2 Общие механизмы цитотоксичности

Повреждение клеток функционального, либо структурно – функционального характера часто лежит  в основе токсического действия веществ. Особенности структуры и функции отдельных клеточных типов различных органов и тканей, настолько существенны, что чувствительность  различных клеток к токсикантам может отличаться в тысячи раз. Тем не менее существует общность фундаментальных свойств, что позволяет выделить некоторые общие механизмы, лежащие в основе цитотоксичности:

  •  нарушение энергетического обмена; 
  •  активация свободнорадикальных процессов в клетке;
  •  повреждение клеточных мембран;
  •  нарушение гомеостаза внутриклеточного кальция;
  •  нарушение процессов синтеза клеточного белка и клеточного деления.      

Все эти механизмы тесно связаны друг с другом. Порой один из них является пусковым, но в дальнейшем особую значимость для судьбы поврежденной клетки приобретают другие. Очень часто два или несколько механизмов связаны между собой по типу «порочного круга».

5.3 Рвзвитие токсического процесса

Любая клетка, ткань, орган содержит огромное количество потенциальных рецепторов (структур – мишеней) различных типов с которыми могут вступать во взаимодействие химические вещества. Повреждение биологических систем в наиболее общей форме реализуется нарушением основных функций организма:

  •  нарушение энергетического обмена – приводит к быстрому формированию нарушений наиболее энергоёмких органов (ЦНС, сердечная мышца, почки);
  •  нарушение пластического обмена сопровождается медленным развитие  длительно текущих патологических процессов в наиболее чувствительных органах и системах;
  •  нарушение системы физиологической регенерации тканей проявляется поражением прежде всего системы крови, эпителия слизистой оболочки ЖКТ, органов дыхания, кожи и её придатков;
  •  нарушение информационного обмена приводит к нарушению механизмов нервной и гуморальной регуляции процессов, происходящих в организме. Вещества, нарушающие нервную регуляцию, как правило, вызывают быстро развивающиеся эффекты.

     Клиническая картина интоксикации зависит прежде всего от того, какие органы и ткани будут вовлечены в патологический процесс.

Проявления токсического процесса, инициируемого токсикантами различных групп, Вам предстоит изучать на занятиях по частной токсикологии.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

11858. Думи мої, думи мої 58 KB
  Думи мої думи мої. Літературний вечір 1. Ведуча. Я вас вітаю з березневим днем. І всетаки зійдуть сніги і нам привітно усміхнуться дерева своїм листям трава і квіти. І прилетять гусилебеді. Такого ж березневого дня колись принесли лемки до кріпацької хати малень
11859. Хімія - світ кави 92 KB
  Тема: Хімія світ кави. Мета: поглибити знання з хімії. Форма проведення: хімічний вечір Оформлення сцени: фізична карта світу прапорцями відмічено країни де виробляють каву: Бразилія Колумбія Уганда КостаРіка Камерун Сальвадор Гватемала Мексика Перу Інд
11860. Земля у нас одна 94 KB
  Пресконференція Земля у нас одна Предмет – хімія Клас – 10 Кількість учнів у класі – 17 Кількість присутніх – 17. Навчальна мета: сформувати знання про сучасний стан навколишнього середовища та вплив діяльності людини на природу; Виховна мета: виховувати дбай...
11861. День матері 111 KB
  Виховний захід на тему: День матері Мета. Закріплення в учнів навичок виразного читання віршованих творів та розвитку їхніх артистичних здібностей. Виховувати глибоку любов і повагу до матері – засновниці і продовжувачки роду людського чуйність і доброту до на
11862. Досягнення алхіміків 72.5 KB
  Виховний захід у молодших класах: Досягнення алхіміків Предмет хімія Клас 56 Кількість учнів у класі 29 Кількість присутніх 29. Навчальна мета: сформуватиі та поглибити знання про хімію і алхімію Виховна мета: виховувати дбайливе ставлення хімічних ре...
11863. КВК Знавці хімії 176.5 KB
  КВК Знавці хімії Для 9го класу Цілі: узагальнити знання з тем Періодичний закон і періодична система Д.І. Менделєєва. Будова атома та Хімічний зв'язок і будова речовини; розширити інтерес учнів до вивчення хімії логічне мислення вміння аналізувати. Обладнанн
11864. Український рушнику житті людини 184 KB
  тема. Український рушнику житті людини МЕТА: Домогтися глибокого осмислення учнями значення рушника в житті рідного народу. Вироблення духовної потреби берегти його як сімейний скарб як оберіг. Розширити поповнити знання про традиції примінення рушника призн
11865. Світ пахощів 59 KB
  Тема: Світ пахощів. Форма проведення: святковий вечір для учнів 10х класів. Тривалість вечора: 60 хв. Мета: ознайомити учнів із духмяними речовинами найрізноманітніших типів: естерами альдегідами спиртами насиченого ненасиченого й ароматичного рядів; розкрити значе...
11866. Буквы н и нн в именах прилагательных, образованных от имен существительных 1.63 MB
  Муниципальный конкурс Симфония урока Тема урока: Буквы н и нн в именах прилагательных образованных от имен существительных Предмет: русский язык Учитель: Ракитина Марина Геннадьевна Квалификационная категория: высшая Название ОУ: Муниципальное общеоб