1 лекция.

Задачи и предмет дисциплины

В настоящее время в с/х используется около 11 млн в-в( из которых 100 тысяч представляют опасность для здоровья человека). Химические в-ва поступают в организм человека в результате загрязнения воздуха, воды, почвы, а также с пищевыми продуктами.

Ядами называют химические в-ва, которые даже в относительно небольших количествах могут вызывать различные нарушения в нормальной жизнедеятельности. С общебиологической точки зрения ядом называют всякое химическое вещество, которое при взаимодействии с живым организмом вызывает у него патологический процесс, иногда заканчивающийся смертью.

С юридической точки зрения к ядам относятся химические сильнодействующие в-ва, внесенные в законодательный список, которые могут в повышенных дозах вызвать заболевание или смерть, и поэтому подлежат особому хранению, учету и применению.

Яды также называют токсинами. Они могут быть:

-белковой природы( яды микроорганизмов и микроскопических грибов, называют микротоксинами).

-небелковой природы( тяжелые Ме ,нитраты, диоксины, цианиты).

-экзогенные токсины, которые поступают в организм извне.

-эндогенные токсины, которые образуются в организме.

Действие ядов вызывает отравление, которое может быть острым и хроническим. Острое отравление возникает при разовом воздействии токсиканта с возможным смертельным исходом. Хроническое отравление возникает в рез-те многократного воздействия токсиканта в относительно малых количествах, и выражается в медленно развивающемся нарушении нормальной жизнедеятельности. Возрастающая опасность действия токсикантов объясняется не только увеличением масштабов и уровней загрязнения, но и появлением новых, ранее не существовавших в природе соединений.

Поэтому необходимы знания: экологической обстановки, выявления масштабов и уровней загрязнения, свойств ядов, механизма действия яда на живые организмы, признаков отравлений, способов снижения и предотвращения токсичного действия.

Первоначально история токсикологии была связана с применением различных ядовитых растений для лечения болезней и отсюда возникла народная медицина. Начиная со 2ой половины 19 века появилось понятие промышленной токсикологии.

Токсикология - это наука о потенциальной опасности вредного действия веществ, ядов на живые организмы и экосистемы, о механизмах действия, диагностики, профилактики и лечении интоксикации.

В зависимости от практических задач различают токсикологию: промышленную, с\х, ветеринарную, судебно-медицинскую и токсикологию боевых отравляющих в-в.

В 1969 году был принят термин экотоксикология – наука, которая изучает механизмы взаимодействия ядов с живыми организмами на различных уровнях, в зависимости от различных экологических факторов (летучесть, растворимость).

Промышленная токсикология

Изучает действие вредных в-в, образующихся в производственных процессах, на организм человека. Специалисты по промышленной санитарии относят промышленную токсикологию к одному из разделов гигиены труда.

Вредное в-во – это такое в-во, которое при контакте с организмом человека в условиях производства или быта может вызвать заболевание или отклонение в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами как процесс контакта с веществом, так и в отдаленные сроки жизни наст и последующих поколений.

Задачи токсикологии:

1) Изучение путей поступления вредных веществ в организм человека, их распределение в организме, механизмах действия, накопления и выведения.

2) Токсическая оценка вредных в-в и разработка нормативов качества воздуха, воды и почвы. Например, в РФ в наст время установлены ПДК в воздухе рабочей зоны более чем для 600 химических в-в. Эти нормы являются исходными для проектирования предприятий, а для санитарного врача юридической основой текущего санитарного надзора.

3) Параллельно с разработкой ПДК вредных в-в промышленная токсикология занимается гигиенической стандартизацией, которая предусматривает ограничения в содержании вредных примесей или компонентах в смесях. Промышленная токсикология является наукой экспериментальной. Для исследований используются специфические и неспецифические ( интегральные) методы.

Специфические методы направлены на выявление действия, которое характерно, т.е. специфично для того или иного в-ва, соединения, класса соединений.

Например, нарушение кровотворения под действием бензола, нарушение порфирированного обмена под действием свинца.

Для установления специфического действия используют:

- Физиологические

- Клинические

- Биохимические методы, позволяющие выявить изменения в организме, вызванные действием яда.

Неспецифические или интегральные методы изучают функциональные сдвиги, происходящие в организме под действием ядов.

Например, в продолжительность или прямолинейность движения организма. Возможно изменение веса, изменение потребления кислорода.

Деление на эти методы является условным. Опыты проводят на насекомых( тараканах) и подопытных животных на разных стадиях развития( от эмбрионального состоянияя до зрелого возраста).

Эксперимент является только моделью произв. условий, которые воспроизводит главным образом такие условия, в которых изучается действие только 1 в-ва. А в произв. условиях чаще всего действует несколько химических в-в и физические факторы, т.е. комбинированное действие.

Реакция организма человека на воздействие химического агента, может быть отлична от полученной в экспериментах на животных. Показатели токсичности зависят не только от свойств ядов, но и от видовой, половой, возрастной и индивидуальной чувствительности.

Адаптация – реакция взаимодействия орг-ма с окружающей средой, процесс приспособления орг-ма к изменяющимся условиям окружающей среды.

Детоксикация – образование из исходного соединения менее токсичных или нетоксичных продуктов превращения.

Алергенное действие – возникновение аллергических р-ий и заболеваний.

Биомагнификация- накопление токсиканта в тканях организмов за счет процессов питания.

Биоконцентрирование – накопление токсиканта из окружающей среды без учета его поступления с пищей.

1 стадия – поступление токсиканта через покровные ткани или с вдыхаемым воздухом.

Мутагенное действие – способность в-ва вызывать мутации в соматических и половых клетках.

2 Лекция

Большинство токсичных в-в подвергается в окружающей среде различным превращениям. Характер и скорость этих превращений определяют их стойкость. Абиотическая трансформация токсикантов включает фотолиз, гидролиз и окисление.

При фотолизе ультрафиолетовые лучи способны разрушать химические связи и следовательноно вызывать деградацию химических в-в.

Фотолиз происходит главным образом на поверхности почвы и воды и в атмосфере. Скорость фотолиза зависит от интенсивности света и способности в-ва его поглощать. Ненасыщенные ароматические соединения наиболее чувствительны к фотолизу, т.к. активно поглощают энергию света.

Вода, особенно при нагревании быстро разрушает многие в-ва, особенно чувствительные к действию воды эфирные связи. Скорость гидролиза сильно зависит от РН, в результате образуются новые в-ва, токсичность которых может быть выше, чем у исходных. В кислой среде в почве нитраты могут взаимодействовать с пестицидами и образуются канцерогенные нитрозосоединения.

При абиотическом разрушении химических в-в процессы идут с малой скоростью. Значительно быстрее разложение ксенобиотиков происходит при участии микроорганизмов, главным образом бактерий и грибов, которые используют их как питатательные в-ва. В основе биопревращения в-в лежат процессы окисления, гидролиза, дегалагинирования, расщепления циклических структур молекул.

Деградация может измениться полным разрушением в-ва до воды, СО2 и простых солей или образований более токсичных в-в. Превращения неорганических соединений ртути, фитопланктона может приводить к образованию более токсичной метилртути. В окружающей среде токсиканты могут перемещаться ветром на частичках почвы на которые они адсорбированы.

Например, бензопирен в составе мелкодисперстной пыли (1-10 мкм) может длительно сохраняться в воздухе, а более крупные частицы оседают на почву и воду в местах образования. Сорбция в-ва на взвешенных частицах в воде приводит к накоплению их в донных отложениях и следовательно осаждение резко снижает биодоступность загрязнителя. Перераспределению растворенных ч-ц способствуют дожди и движения грунтовых вод. Водная среда обеспечивает наилучшие условия для биоаккумуляции соединений. Гидробионты накапливают в-ва в концентрациях в 1000 раз больше чем в воде. Наиб способностью к биоакуумуляции обладают жирорастворимые в-ва, в рез-те возникают не только хронические,но и отсроченные,острые токсические эффекты. Большое кол-во токсикантов приводят к выходу их в кровь. Среди структурных компонентов экосистемы,продуцентов,консументов и редуцентов наиболее чувствит к промыш выбросам растения.

Чувствительность растений к одному из основных загрязнителей атмосферы SO2 на порядок выше, чем у человека и теплокровных. При прямом влиянии атм загрязнителей на растения происходит:1)снижение прироста биомассы 2)отмирание побегов 3)преждевременное старение растений

Влияние на биологич организмы связано с изменением 2х показателей:продуктивность,т е кол-во биомассы на единицу плотности,и устойчивость,т е способность орг-ма сохранять свою структуру и функцион особенности при взаимодействии внешних факторов (толерантность)

Основные показатели,определяющие устойчивость системы почва-растения:

1)уменьшение величины биологической продуктивности не более чем на 50%

2) отсутствие накопления в биомассе Эл-ов в концентрациях,нарушаемых жизненные ф-ии организма.

3)сохранение в почве полезного генофонда

Проявление токсичности ксенобиотиков в окруж среде.

-прямое действие токсикантов, приводящее к массовой гибели представителей чувствит видов

- обработка посевного сырья ртутьсодержащими препаратами приводит к гибели птиц.

-прямое действие ксенобиотика приводящее к развитию особых форм токсического процесса. Наблюдается массовая гибель тюленей от вирусных инфекций, при этом в тканях животных обнаружены ПХБ-ослабляющий иммунитет

- эмбриотоксической действие-воздействие на эмбрионы. ДДТ накапливаясь в тканях птиц привел к источению скорлупы яиц и птенцы не могли быть высижены

- прямое действие продукта биотрансформации токсиканта с необычным эффектом. Например смена половой ориентации у рыб при загрязнении воды фитостеренов

-опосредованное(косвенное) действие путем сокращения пищевых ресурсов среды обитания

-взрыв численности популяции из-за уничтожения вида конкурента

Воздействие вредных в-в на человека.

Теоретически не сущ в-в не токсичных,чем в меньшем кол-ве токсикант способен вызвать повреждения биосистемы,тем он токсичней. В основе токсического действия нах-ся взаимодействие в-ва с организмом на молекулярном уровне,в любой интоксикации выделяют 4 основных периода:

-период контакта с в-м

-скрытый период

-период разгара заболевания

-период выздоровления

В зависимости от локализации патологич процесса токсическое действие может быть местным или общим. Местное действие-патология развивается непосредственно на месте аппликации яда.Возможно местное поражение глаз,участков кожи и дыхат.путей. Общим наз действие,при котором в патологич процесс вовлекаются многие органы,в том числе удаленные от места аппликации. Если какой-либо орган имеет низкий порог чувствит к токсиканту по сравнению с др органами, то при определенных дозах возможно избират положение именно этого органа. Но в больш-ве случаев интоксикация носит смешанный характер. В зависимости от интенсивности возд-я интоксикция может быть следующей:

-тяжелая,угрож жизни состояние

-средней тяжести,происх длительное развитие осложнений,необратимое повреждение органови систем,приводящее к инвалидизации

-легкая, закнчивается полным выздоровлением в течении нескольких суток.

Выделяют след этапы взаимодействия ксенобиотиков организмом:

-опликация

-резорбция

-распределение(связывание и действие)

-биотрансформация

-экскрекция

Многие ксенобиотики попав в организм подвергаются биотрансформации и выделяются в виде метаболитов. Биологич смысл этого явления- это превращение в-ва в форму, удобную для выведения из организма и тем самым сокращение времени их действия.

Структурным элементом с кот взаимод токсиканты явл белки,нуклеиновые кислоты, липидные элементы биомембран. В-ва попадая в клеточ мембрану изменяют их след параметры:

1)проницаемость, т е изменяется поступление в-в в клетки и выделение продуктов метаболизма, т е изменяется обмен в-в.

2) изменяется электрич заряд и значит нарушается раздражиморсть возбудимых клеток.

3) нарушается структура клетки и возможна клеточная гибель.

Чаще всего в промыш условиях мы имеем дело с острыми отравлениями, вызыв вдыханием паров или аэорозолей и это мы оцениваем коэффициентом КОВОИО

КОВОИО = С20/ЛД50*Л Л-коэф распределения газа м/у кровью и воздухом

С»)= P*M/18,3 где Р-давление насыщ паров, М-молек масса в-ва

Значение КОВОИО<1 говорит о малой опасности острого отравления, а значение >1 о реальной опасности острого отравления. Однако в совр условиях более вероятны хронич отравления. В этом случае для газов и паров в воздухе устанавливают пороговые концентрации,а не дозы,которые служат для сравнения токсич-ти в-в на относит низком уровне. Пороговые конц. Определяются в опытах на подопытных животных и людях. И здесь различают порог токсичности и физиологич порог.

Физиологич порог вызывает чисто внешние р-ии,а порог токсичности очень нечеток.