Министерство образования и науки Российской Федерации
Муромский институт (филиал)
федерального государственного бюджетного образовательного учреждения
высшего профессионального образования
«Владимирский государственный университет
имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»
(МИ (филиал) ВлГУ)
Кафедра техносферной безопасности
ОСНОВЫ ТОКСИКОЛОГИИ
Методические указания к выполнению практической работы по дисциплине «Токсикология»
для студентов направления 280700.62 «Техносферная безопасность»
Муром 2012
Основы токсикологии
Существует много определений (понятий) токсикологии как науки. Самое простое понятие токсикологии (от toxicon – яд, logos – наука) – это наука, изучающая взаимодействие организма и яда.
В медицине понятие токсикология трактуется как наука, изучающая физические, химические свойства ядовитых веществ, механизмы их действия, выведения из организма, закономерности развития и течения патологического процесса, наука, разрабатывающая методы профилактики, диагностики, лечения отравлений. В то же время нет четкого определения понятия «яд», хотя бесспорно, что при определенных условиях любое вещество может быть ядом. Практически любое токсическое химическое вещество (токсикант), в зависимости от действующего количества, может быть безразличным, полезным, вредным или опасным для организма. Выдающийся врач и химик Парацельс еще в XV в. говорил: «Все есть яд и ничто не лишено ядовитости. И только доза отличает яд от лекарства».
Химико-биологическая классификация – это яды небиологической и биологической природы.
К ядам небиологической природы относят:
а) неорганические вещества – металлы и неметаллы (ртуть, свинец; мышьяк, фосфор) и химические соединения: соединения металлов (соли тяжелых металлов) и неметаллов (кислоты и основания, цианиды, соли мышьяка и фосфора);
б) органические вещества – это углеводороды и их галогенопроизводные: метан, этан; дихлорэтан, четыреххлористый углерод; спирты и гликоли (метанол, этиленгликоль); эфиры, альдегиды, кетоны (диоксан, ацетон, формальдегид); циклические и гетероциклические соединения: амидо- и нитросоединения бензола (фенол, хлорированные нафталины, фенилгидразин); элементоорганические соединения (фосфорорганические и хлорорганические); полимеры: акрилопласты, фенопласты, эпоксидные смолы.
Яды биологической природы – это яды бактерий, растений, животных: а) яды бактерий (ботулиновый, столбнячный, дифтерийный, холерный токсины); б) яды низших растений (грибов и паразитических грибов); высших растений (алкалоиды, гликозиды); в) яды животных – яды беспозвоночных (простейших, кишечнополостных, членистоногих) и яды позвоночных (рыб, пресмыкающихся, земноводных).
В основу биохимической классификации положен тип взаимодействия ядов с ферментами. В связи с тем, что ферменты не единственная мишень действия ядов, этот вид классификации дополняют физиологической (медиаторные и синаптические яды). Иногда действие яда определяется по фармакологическому эталону – курареподобный, холиномиметический виды активности.
По патофизиологической классификации яды группируются в зависимости от ведущего патогенетического механизма отравления; наибольшую группу здесь составляют гипоксические яды.
Клиническая классификация ядов предусматривает деление ядов по принципу органотропного действия (гепатоксические, нефротоксическое, нейротоксические) и их преимущественному воздействию на различные биологические структуры (мембранотоксические и цитотоксические). В условиях хронической интоксикации проявляется эмбриотоксическое, тератогенное, мутагенное, онкогенное действие ядов.
Токсичность, т.е. способность химических соединений оказывать вредное действие немеханическим путем, – это свойство (способность) их действовать на биологические системы (клетки, ткани, органы, организм в целом) и вызывать их повреждение, что приводит к заболеванию или гибели биологической системы. Анализ табл. 1 показывает, что токсичность веществ зависит от их дозы: чем меньше доза, вызывающая эффект, тем вещество токсичнее. Поэтому токсикология – это наука, изучающая токсические свойства, присущие всем веществам окружающей среды.
Действие веществ на молекулярном уровне, которое нарушает функции биологических систем, называется токсическим действием. А сам процесс взаимодействия называется механизмом токсического действия.
Развитие и формирование реакций биосистемы на действия токсического вещества, вызывающего нарушения ее функций, жизнеспособности вплоть до гибели, называется токсическим процессом. Механизмы формирования, качественные и количественные характеристики этого процесса определяются строением вещества и действующей дозой, а формы проявления зависят от вида и свойств биологического объекта (рис. 1).
Рис. 1. Основные характеристики токсического действия.
Основные параметры токсикометрии
Токсикометрия – это раздел токсикологии, где приводятся методология оценки токсичности химических веществ (совокупность методов и приемов исследований для количественной оценки токсичности и опасности ядов).
Токсический эффект проявляется при действии вредных веществ в виде нарушений функций или деятельности всего организма, включая его гибель. Результаты исследований используют для разработки системы нормативно-правовых актов, обеспечивающих химическую безопасность и оценки риска действия химических веществ (ксенобиотиков) в производственно-бытовых условиях; для сравнительной оценки эффективности средств и методов обес-
печения химической безопасности населения.
Проявления токсического эффекта определяются строением и количеством поступающего токсического вещества – токсиканта. Для обозначения количества введенного в организм вещества используют понятие «доза» – количество вещества на единицу массы тела (мг/кг) исследуемого объекта.
Напр., в желудок кролика весом 2 кг и морской свинке весом 0,3 кг ввели 600 мг токсиканта. Расчет показывает, что кролику введена доза 300 мг/кг, а морской свинке – 2000 мг/кг веса.
Задание 1. Сравнить токсичность ядовитых веществ согласно варианта задания (таблица 1). Определить их класс опасности.
Таблица 1. Варианты заданий
№ варианта |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
№№ токсикантов из таблицы 2 |
1,6,12 |
2,7,13 |
3,8,14 |
4,9,15 |
5,10,16 |
2,11,17 |
1,7,14 |
2,6,15
|
3,9,16 |
4,10,17 |
№ варианта |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
№№ токсикантов из таблицы 2 |
1,8,15 |
1,9,17 |
2,8,13 |
3,9,14 |
4,10,15 |
5,11,16 |
6,10,17 |
7,9,17 |
2,8,13 |
3,10,14 |
№ варианта |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
№№ токсикантов из таблицы 2 |
1,8, 12 |
1,9,15 |
1,5,12 |
2,5,15 |
1,10,17 |
8,13,17 |
7,11,15 |
1,3,9 |
2,7,10 |
9,14,17 |
Таблица 2
Сравнительная токсичность для белых мышей при внутрибрюшинном введении веществ
№ пп |
Вещество |
Источник |
DL50 , мг/кг |
1 |
Ботулотоксин |
Бактерии |
0,0003 |
2 |
Тетанотоксин |
Бактерии |
0,001 |
3 |
Батрахотоксин |
Земноводные |
2 |
4 |
Тайпоксин |
Змеи |
2 |
5 |
Рицин |
Растения |
3 |
6 |
Тетродотоксин |
Рыбы |
8 |
7 |
Сакситоксин |
Простейшие |
9 |
8 |
Латротоксин |
Пауки |
10 |
9 |
Бунгаротоксин |
Змеи |
14 |
10 |
Диоксин |
Синтетический |
200 |
11 |
Курарин |
Растения |
500 |
12 |
ДФФ |
Синтетический |
1000 |
13 |
Иприт |
Синтетический |
8600 |
14 |
Цианид натрия |
Синтетический |
10000 |
15 |
Таллия сульфат |
Соль |
35000 |
16 |
Атропин |
Растения |
90000 |
17 |
Метанол |
Синтетический |
1000000 |
Задание 2. Зарисовать схему зависимости токсического действия ядовитых веществ (рис. 1) и дать пояснения этой зависимости. Для ядовитых веществ согласно варианта задания охарактеризовать качество действия и выраженность действия.
Задание 3. Рассчитать дозы ядовитых веществ согласно варианта задания (таблица 1) на 1 килограмм веса согласно варианта задания (таблица 3), определить класс опасности химических веществ и пояснить от каких обстоятельств зависит опасность данных химических веществ.
Таблица 3
№ варианта |
Вес тела кг |
Количество вводимого вещества мг |
Расчетная доза вещества мг/кг |
Класс опасности вещества |
||||||
1 в-о |
2 в-о |
3 в-о |
1 в-о |
2 в-о |
3 в-о |
1 в-о |
2 в-о |
3 в-о |
||
1 |
0,5 |
0,05 |
1,0 |
1000,0 |
|
|
|
|
|
|
2 |
0,6 |
0,009 |
1,1 |
1500,0 |
|
|
|
|
|
|
3 |
0,75 |
0,1 |
1,5 |
5000,0 |
|
|
|
|
|
|
4 |
0,8 |
0,3 |
5 |
7000,0 |
|
|
|
|
|
|
5 |
1,0 |
0,15 |
3,0 |
9500,0 |
|
|
|
|
|
|
6 |
0,5 |
0,05 |
1,0 |
1000,0 |
|
|
|
|
|
|
7 |
0,6 |
0,009 |
1,1 |
1500,0 |
|
|
|
|
|
|
8 |
0,7 |
0,1 |
1,5 |
5000, |
|
|
|
|
|
|
9 |
0,75 |
0,3 |
5 |
7000,0 |
|
|
|
|
|
|
10 |
0,8 |
0,15 |
3,0 |
9500,0 |
|
|
|
|
|
|
11 |
1,0 |
0,05 |
1,0 |
1000,0 |
|
|
|
|
|
|
12 |
1,2 |
0,009 |
1,1 |
1500,0 |
|
|
|
|
|
|
13 |
1,3 |
0,1 |
1,5 |
5000, |
|
|
|
|
|
|
14 |
1,4 |
0,3 |
5 |
7000,0 |
|
|
|
|
|
|
15 |
1,5 |
0,15 |
3,0 |
9500,0 |
|
|
|
|
|
|
16 |
1,0 |
0,05 |
1,0 |
1000,0 |
|
|
|
|
|
|
17 |
1,2 |
0,009 |
1,1 |
1500,0 |
|
|
|
|
|
|
18 |
1,3 |
0,3 |
5 |
7000,0 |
|
|
|
|
|
|
19 |
1,4 |
0,15 |
3,0 |
9500,0 |
|
|
|
|
|
|
20 |
1,5 |
0,4 |
7,0 |
8000,0 |
|
|
|
|
|
|
21 |
2,0 |
0,05 |
1,0 |
1000,0 |
|
|
|
|
|
|
22 |
2,2 |
0,009 |
1,1 |
1500,0 |
|
|
|
|
|
|
23 |
2,4 |
0,1 |
1,5 |
5000, |
|
|
|
|
|
|
24 |
2,6 |
0,3 |
5 |
7000,0 |
|
|
|
|
|
|
25 |
2,8 |
0,15 |
3,0 |
9500,0 |
|
|
|
|
|
|
26 |
2,0 |
0,05 |
1,0 |
1000,0 |
|
|
|
|
|
|
27 |
2,2 |
0,009 |
1,1 |
1500,0 |
|
|
|
|
|
|
28 |
2,4 |
0,1 |
1,5 |
5000, |
|
|
|
|
|
|
29 |
2,6 |
0,3 |
5 |
7000,0 |
|
|
|
|
|
|
30 |
2,8 |
0,15 |
3,0 |
9500,0 |
|
|
|
|
|
|