1. Теоретическая токсикология. Общие вопросы

Токсикология (от греч. Toxicon – яд и logos – учение) – наука, изучающая взаимодействия живого организма и яда. Ядом может оказаться любое химическое соединение, попавшее в организм, если оно способно вызвать нарушения жизненно важных функций и создать опасность для жизни. Токсичность вещества тем больше, чем меньшее его количество (доза) вызывает расстройство жизнедеятельности организма. Одно и то же химическое вещество может быть ядом, лекарством и необходимым для жизни средством. Это зависит от ряда условий, при которых оно встречается и взаимодействует с организмом (например, соли меди, цинка, железа, кобальта и т.д.).

Одна из основных задач токсикологии - обнаружение и характеризация токсических свойств химических веществ, которые способны вызвать в организме животных или человека патологические изменения, а также изучение условий, при которых эти свойства возникают, наиболее ярко проявляются и исчезают. Взаимодействие яда с организмом изучается в двух аспектах: как влияет вещество на организм и что происходит с веществом в организме. На первый вопрос можно ответить при изучении токсикодинамики, а на второй – токсикокинетики вещества. Именно поэтому в основе общей токсикологии лежит учение о движении токсических веществ в организме: пути их поступления, распределения, метаболическое превращение (биотрансформация) и выведения. Патологическое состояние, развивающееся вследствие взаимодействия яда и организма, называется интоксикацией, или отравлением.

Основными параметрами токсикометрии являются:

Lim_ac – порог однократного (острого) действия токсического вещества – минимальная пороговая доза, вызывающая изменения показателей жизнедеятельности организма, выходящие за пределы приспособительных физиологических реакций;

DL₅₀(DL₁₀₀) – среднесмертельная (смертельная) доза, вызывающая гибель 50% (100%) подопытных животных при определенном способе введения (в желудок, на кожу и пр., кроме ингаляции) и двухнедельном сроке последующего наблюдения. Выражается в миллиграммах вещества на 1 кг массы тела животного (мг/кг);

CL₅₀(CL₁₀₀) – концентрация (доза), вызывающая гибель 50% (100%) подопытных животных при ингаляционном воздействии, выражается в миллиграммах на 1 м³ воздуха;

ПДК – предельно допустимая концентрация вещества в воздухе, выражается в миллиграммах на 1 м³ воздуха;

ОБУВ – ориентировочный безопасный уровень воздействия вещества, выражается также в миллиграммах на 1 м³ воздуха.

Токсическую опасность химического вещества характеризуют также величиной зоны острого токсического действия: DL₅₀/Lim_ac.

Чем больше эта величина, тем безопаснее данное вещество.

Токсический эффект оценивается при помощи изучения функциональных или структурных изменений органов, систем и тканей. Поэтому следующая задача общей токсикологии – изучение клинических и патоморфологических признаков отравления при различных путях поступления яда в организм. С этой точки зрения отравление – это своеобразная химическая травма организма, и задача токсиколога – установить ее непосредственную локализацию и общую реакцию организма.

Большое теоретическое и практическое значение имеет определение “избирательной токсичности” яда, т.е. его способности в большей степени повреждать определенные клетки или ткани, не затрагивая при этом другие, с которыми он находится в непосредственном контакте. Это необходимо для нахождения эффективных противоядий (антидотов) и других средств лечения, способов предупреждения отравлений.

Показатели токсичности зависят не только от свойств яда, но и от видовой, половой, возрастной и индивидуальной чувствительности к нему организма, задаваемой его наследственными свойствами. Поэтому другой важной задачей токсикологии является разработка основ экстраполяции полученных в эксперименте данных на человека. Известно, что при выпуске нового лекарственного препарата его клинические испытания на человеке обязательны. При этом предсказание его лечебного и токсического действия на основании опытов на животных оказывается правильным при изучении на крысах не более чем в 35% случаев, а на собаках – в 53%. Точные значения смертельных доз и концентраций для человека, естественно, не установлены. Поэтому при экстраполяции экспериментальных данных на человека рекомендуется руководствоваться следующими правилами.

Если смертельные дозы для обычных четырех типов лабораторных грызунов (мыши, крысы, морские свинки и кролики) различаются незначительно (<3 раз), существует высокая вероятность (<70%) того, что для человека смертельная доза будет той же.

Ориентировочная смертельная доза для человека может быть найдена путем построения линии регрессии из нескольких точек в системе координат, где а – смертельная доза для данного вида животного; б – масса его тела.

Токсикология является фундаментальной наукой, которая решает широкий круг задач с привлечением знаний и методов исследования многих смежных естественных наук, особенно общей органической химии, биохимии, физиологии, иммунологии, генетики и пр. Основным ее методическим приемом служит эксперимент на животных, тщательно спланированный и технически хорошо оснащенный для выявления наиболее тонких механизмов действия ядов на организменном, системном, органном, клеточном, субклеточном и молекулярном уровнях.

В настоящее время в токсикологии определяются следующие основных направления: теоретическое (экспериментальное), профилактическое (гигиеническое), клиническое, а также экотоксикология.

Теоретическая токсикология изучает основные законы взаимодействия организма и ядов, их токсикокинетики и токсикодинамики.

Профилактическая (гигиеническая) токсикология изучает степени опасности (риска) и разрабатывает способы предотвращения и защиты человека от токсического воздействия химических веществ в окружающей среде. Поэтому она имеет экологический характер и включает следующие основные разделы: коммунальный, пищевой, промышленный, сельскохозяйственный и бытовой.

Клиническая токсикология—медицинская наука, исследующая болезни человека, возникающие вследствие токсического влияния химических соединений. Основными разделами клинической токсикологии являются:

1) изучение острых химических болезней (отравлений), возникающих после однократного воздействия токсиканта;

2) изучение хронических химических болезней, возникающих при длительном и многократном воздействии токсических веществ;

3) наркологическая токсикология изучает воздействие на человека токсических веществ, именуемых наркотиками, и меры борьбы с ними;

4) лекарственная токсикология изучает побочное и вредное действие на организм лекарственных препаратов (лекарственная болезнь), разрабатывает способы предупреждения и лечения лекарственных отравлений.

Выделяют специальные виды токсикологии, которые изучают отравления людей и животных в особых условиях. Это военная, авиационно-космическая, судебная и прочие виды токсикологии, обычно включающие в себя элементы всех основных направлений — теоретического, гигиенического и клинического.

Наконец, в последние десятилетия появился новый раздел токсикологии – экологическая токсикология (экотоксикология), изучающая влияние токсических веществ на живые организмы биосферы. Проблемами трансформации токсических веществ и их определения в окружающей среде занимается экологическая химия.

Особенностью клинической токсикологии является то обстоятельство, что проведение контролируемого эксперимента представляет большую редкость. Условия взаимодействия яда с организмом разных людей неидентичны вследствие вариабельности предшествующих отравлению обстоятельств: болезней, чувствительности к ядам, хронических отравлений, возраста, климатических условий и социальных обстоятельств. На первое место выходят особенности данного организма и характер оказанной медицинской помощи. В клинической токсикологии расчет, подобный экспериментальному расчету (DL₅₀), невозможен. Традиционно используется понятие «условная смертельная доза», которое соответствует минимальной дозе, вызывающей смерть человека при однократном воздействии данного вещества. Эта величина, как правило, может быть определена весьма приблизительно.

Более информативны объективные данные о токсической и смертельной концентрации химических соединений в крови больных (мг/л) (мэкв/л), полученные путем специальных исследований в химико-токсикологических лабораториях.

Среди основных задач клинической токсикологии можно выделить диагностические, лечебные и профилактические.

Диагностические задачи касаются разработки и исследования способов клинической и лабораторной диагностики отравления, причем в последней имеется в виду клиническая интерпретация полученных лабораторных данных.

Лечебные задачи заключаются в разработке и применении комплексного метода лечения отравлений, включающих мероприятия по ускоренному удалению ядов из организма, снижению токсичности при помощи противоядий (антидотов), и проведении симптоматической терапии, направленной на поддержание функций органов и систем организма, наиболее пострадавших при воздействии токсического вещества.

Профилактические задачи обязательно включают изучение эпидемиологии отравлений, причин их развития и способов предотвращения. При этом следует учитывать, что большинство отравлений развивается вследствие несчастных случаев, предотвращение которых составляет сложную социальную проблему.

Основным методом клинической токсикологии является определение признаков, свойственных данному отравлению. Наряду с наблюдением за больными в клинике сюда входит инструментальный контроль.

Научная и практическая ценность полученной в клинической практике информации не уступает экспериментальной, так как отравления человека представляют собой патологический процесс взаимодействия токсического вещества и систем организма, протекающего в естественных условиях, который невозможно моделировать в эксперименте на животных. Вот почему клиническое исследование служит последней инстанцией в решении ответственного вопроса о токсичности химических соединений, например лекарственных средств, пищевых добавок и пр.