Цель, задачи, структура токсикологии

Токсикология - область медицины, изучающая физические, химические свойства ядов (вредных и отравляющих веществ), механизмы их действия на организм человека и разрабатывающая методы диагностики, лечения и профилактики отравлений.

 

Цель медицинской токсикологии, как области человеческой деятельности - непрерывное совершенствование системы мероприятий, средств и методов, обеспечивающих сохранение жизни, здоровья и профессиональной работоспособности отдельного человека, коллективов и населения в целом в условиях повседневного контакта с химическими веществами и при чрезвычайных ситуациях.

 

Эта цель достигается путем решения 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.

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

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

4. Установление факторов, влияющих на токсичность вещества (особенности биологического объекта, особенности свойств токсиканта, особенности их взаимодействия, условия окружающей среды).

Токсикант - более широкое, чем яд, понятие, употребляющееся для обозначения веществ, вызвавших не только интоксикацию, но провоцирующих и другие формы токсического процесса, и не только организма, но и биологических систем иного уровня организации (клетки, популяции).

Отравляющее вещество - химический агент, предназначенный для применения в качестве оружия в ходе ведения боевых действий.

Токсин - как правило, высокотоксичное вещество бактериального, животного, растительного происхождения.

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

Отравления – группа заболеваний, обусловленных воздействием на организм ядов различного происхождения.

По причине возникновения отравления делятся на случайные и преднамеренные:

Случайные отравления развиваются независимо от воли пострадавшего вследствие самолечения и передозировки лекарственных средств (например, обезболивающих при болевом синдроме или снотворных при бессоннице).

Преднамеренные отравления связаны с осознанным применением вещества с целью самоубийства (суицидальные отравления) или криминальные убийства. В последнем случае яд может быть применен для развития у потерпевшего беспомощного состояния (в целях ограбления, изнасилования).

В зависимости от условий возникновения и особенностей течения различают острые и хронические отравления. Острые развиваются при одномоментном поступлении в организм токсической дозы и характеризуются острым началом и выраженными специфическими симптомами. Хронические отравления обусловлены длительным (часто прерывистым) поступлением яда в малых дозах. Заболевание начинается с появления малоспецифических симптомов.

Выделяют более редкие по своей распространенности подострые отравления, когда при однократном введении яда в организм развитие отравления очень замедлено и вызывает продолжительное расстройство здоровья.

Острые отравления. При неправильной с гигиенической точки зрения организации труда и отсутствии специальных мер профилактики промышленные яды могут вызывать профессиональные отравления. Острым профессиональным отравлением называется заболевание, возникающее после однократного кратковременного воздействия вредного вещества на работающего (не более чем в течение одной смены).

Классификация ядов В связи с большим количеством токсических веществ и специфическим характером их биологического воздействия в настоящее время существует несколько видов классификаций. Чаще всего используется классификация токсических веществ, отражающая их практическое применение (Е. А. Лужников, Л. Г. Костомарова, 1989).

1. Промышленные яды.

2. Ядохимикаты, используемые для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур.

3. Лекарственные средства.

4. Бытовые химикаты.

5. Биологические растительные и животные яды.

6. Боевые отравляющие вещества.

 

Химическая классификация ядов предусматривает деление всех веществ на органические, неорганические и элементоорганические. Существуют еще гигиеническая, токсикологическая и классификация ядов по избирательной токсичности (пример: «сердечные, нервные, печеночные, почечные»), по типу развивающейся гипоксии; кроме этого, имеется патохимический вариант систематизации.

Токсичность - свойство химических веществ, которое можно измерить.

Количество вещества, попавшее во внутренние среды организма и вызвавшее токсический эффект, называется токсической дозой (D). Токсическая доза выражается в мг/кг.

Количество вещества, находящееся в единице объема (массы) некоего объекта окружающей среды (воды, воздуха, почвы), при контакте с которым развивается токсический эффект, называется токсической концентрацией (С).

Для характеристики токсичности веществ, действующих в виде пара, газа или аэрозоля часто используют величину, обозначаемую как токсодоза (W).

В военной токсикологии, как правило, оценивают три уровня эффектов, развивающихся при действии токсиканта на организм:

· смертельный: характеризуется величиной летальной дозы (концентрации) - LD (LC);

· непереносимый: характеризуется величиной дозы (концентрации), вызывающей существенное нарушение дееспособности - ID (IC);

· пороговый: характеризуется дозой (концентрацией), вызывающей начальные проявления действия токсиканта - Lim D (Lim С).

19. Формы проявления токсического процесса у человека

Токсическим процессом называется формирование и развитие реакций биосистемы на действие токсиканта, приводящих к её повреждению (т.е. нарушению её функций и жизнеспособности) или её гибели.

Механизмы формирования и развития токсического процесса, его качественные и количественные характеристики, прежде всего, определяются строением вещества и его действующей дозой

Однако формы, в которых токсический процесс проявляется, несомненно, зависят также от вида биологического объекта, его свойств.

Проявления токсического процесса прежде определяются уровнем организации биологического объекта, на котором изучается токсичность вещества:

- клеточном;

- органном;

- организменном;

- популяционном.

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).

В зависимости от продолжительности взаимодействия химического вещества и организма интоксикации могут быть острыми, подострыми и хроническими.

Острой называется интоксикация, развивающаяся в результате
однократного или повторного действия веществ в течение ограниченного
периода времени (как правило, до нескольких суток).
Подострой называется интоксикация, развивающаяся в результате
непрерывного или прерываемого во времени (интермитирующего) действия
токсиканта продолжительностью до 90суток.
Хронической называется интоксикация, развивающаяся в результате продолжительного (иногда годы) действия токсиканта.

20. Виды ионизирующих излучений

По виду воздействия различают лучевые поражения:

1) от g- или рентгеновского излучения;

2) от нейтронного излучения;

3) от β-излучения.

Рентгеновы и g-лучи, а также нейтроны высоких энергий характеризуются высокой проникающей способностью и оказывают повреждающее воздействие на все ткани, лежащие на пути пучка. При общем облучении в соответствующей дозе в этом случае развивается острая лучевая болезнь. Острая лучевая болезнь может быть вызвана и воздействием высокоэнергетичных электронов, генерируемых в специальных ускорителях.

β-излучение, исходящее от радиоактивных источников, находящихся вблизи человека, обладает невысокой проникающей способностью и может явиться причиной поражения только кожи и слизистых оболочек. Однако, добавляясь к воздействию g-излучения, эффект β-воздействия может существенно утяжелить общее поражение.

Тяжесть лучевого поражения зависит в первую очередь от дозы облучения. При общем внешнем g- или нейтронном облучении доза является основным фактором, определяющим развитие той или иной патогенетической формы ОЛБ и степени ее тяжести.

 

Таблица Патогенетическая классификация острой лучевой болезни от внешнего облучения
Клиническая форма	Степень тяжести	Доза, Гр (+ 30%)
Костномозговая	1 (легкая)	1-2
Костномозговая	2 (средняя)	2-4
Костномозговая	3 (тяжелая)	4-6
Костномозговая (переходная)	4 (крайне тяжелая)	6-10
Кишечная	-	10-20
Токсемическая (сосудистая)	-	20-50
Церебральная	-	Более 50

 

Клинические проявления, наблюдающиеся иногда после облучениям дозах менее 1 Гр, называют лучевой реакцией.

По характеру распределения поглощенной дозы в объеме тела различают общее (тотальное) и местное (локальное) облучение. Общее облучение бывает равномерным и неравномерным. Неравномерность распределения дозы может создаться вследствие экранирования отдельных областей тела, а также в результате внутреннего поглощения при прохождении излучения через толщу тканей. В реальных условиях облучение всегда в той или иной степени неравномерно. Однако, если различия в дозах, поглощенных разными участками тела не превышают 10—15%, такое облучение называют равномерным.

При локальном облучении в дозах, превышающих устойчивость тканей, находящихся на пути пучка, возникают местные лучевые поражения. Такие поражения наиболее характерны для ситуаций, связанных с лучевой терапией злокачественных новообразований, но могут возникнуть и при радиационных авариях и инцидентах.

Если местное повреждение тканей происходит на фоне общего облучения в дозах (неравномерное облучение с высокой степенью неравномерности), приводящих к развитию острой лучевой болезни, поражение называют сочетанным.

Характеризуя временные условия, лучевые воздействия подразделяют на однократные и фракционированные. По общей продолжительности набора дозы выделяют кратковременное, пролонгированное и хроническое облучения.

В зависимости от длительности облучения развиваются острые, подострые и хронические формы лучевого поражения. Развитие острого поражения характерно для варианта облучения, при котором продолжительность дозы не превышает одной — полутора недель. При более длительном (пролонгированном) облучении развиваются подострые формы поражения. Если же общая продолжительность облучения превышает несколько месяцев, развиваются хронические формы.

Радиобиологические эффекты

Детерминированные эффекты — это неизбежные, клинически выявляемые вредные биологические эффекты, возникающие при облучении большими дозами, в отношении которых предполагается существованиепорога, ниже которого эффект отсутствует, а выше — тяжесть эффекта зависит от дозы.

Они возникают когда число клеток, погибших в результате облучения, потерявших способность воспроизводства или нормального функционирования, достигает критического значения, при котором заметно нарушаются функции пораженных органов.

Стохастические эффекты — это вредные биологические эффекты излучения, не имеющие дозового порога возникновения, вероятность возникновения которых пропорциональна дозе и для которых тяжесть проявления не зависит от дозы. С увеличением дозы повышается не тяжесть этих эффектов, а вероятность (риск) их появления.

Воздействие ионизирующих излучений на биологические объекты подразделяют на 5 этапов:

 

1. Физический этап. Первичным пусковым моментом, инициирующим многообразные процессы, происходящие в организме, является ионизация и возбуждения атомов и молекул. Физический этап заключается в передаче энергии фотона или частицы одному из электронов атома. Ионам и возбужденным атомам свойственна повышенная химическая реактивность, они способны вступать в такие реакции, которые невозможны для обычных атомов. Длительность этапа 10-12 -10-8 с.

 

2. Физико-химический этап взаимодействия измерения с веществом протекает в зависимости от состава и строения облучаемого вещества. Принципиальное значение имеет наличие в облучаемой ткани воды и кислорода. В основе первичных радиационно-химических изменений молекул лежат 2 механизма, обозначаемые как прямое и косвенное действие радиации. Под прямым действием радиации понимают передачу энергии излучения непосредственно молекуле, которая испытывает превращения. Под косвенным действием понимают изменение молекул клеток и тканей, обусловленные продуктами радиационного разложения (радиолиза) воды и растворенных в ней веществ, а не энергией излучения, поглощенной самими молекулами.

 

3. Этап биомолекулярных повреждений. В результате прямого и косвенного действия излучений происходят изменения белков, липидов и углеводов. Поражаются липиды клеточных мембран, нарушая проницаемость их. Повреждаются микромолекулы ферментов, нарушается синтез РНК, тормозится синтез ДНК

4. Этап ранних биологических и физиологических эффектов. На процесс радиационного поражения влияет ряд факторов: доза и вид облучения, время экспозиции, мощность поглощенной дозы и др

5. Этап отдаленных биологических эффектов. К ним относятся стойкие нарушения функций отдельных органов и систем, сокращение продолжительности жизни, соматические эффекты (лейкозы, злокаче-ственные новообразования, катаракта и др.), изменение генетической ха-рактеристики в результате мутаций.

По чувствительности к ИИ различают два типа клеток и тканей:

а) радиочувствительные /делящиеся клетки и малодифференцированные ткани/ - кроветворные клетки костного мозга, зародышевые клетки семенников, кишечный и кожный эпителий;

б) радиорезистентные /неделящиеся клетки и дифференцированные ткани/ - мозг, мышцы, печень, почки, хрящи, связки. Исключение составляют лимфоциты, которые несмотря на их дифференцированность и неспособность к делению, обладают высокой чувствительностью к ИИ.

Возможно 3 типа реакции клеток на облучение:
1.радиационный блок митозов
2.митотическая гибель клетки
3.интерфазная гибель клетки
Наиболее универсальная защита клетки на облучения – временная задержка деления или радиационный блок митозов.

При больших дозах облучения развивается митотическая гибель клетки.Это полная потеря клеткой способности к размножению. Данный тип реакции не относится к неделящимся или редко делящимся клеткам. Основной причиной митотической гибели клетки является повреждение аппарата клетки, приводящее к дефициту синтеза ДНК.
Интерфазная гибель клетки наступает до вступления клетки в митоз.Для большинства клеток она регистрируется после облучения в больших дозах

Различают два механизма лучевой гибели клеток: а) апоптоз, при котором гибель начинается с изменений ядерного аппарата - межнуклеосомной фрагментации хроматина, конденсации ядерного материала, образования апоптозных телец; эти изменения сопровождаются возрастанием проницаемости клеточных мембран; б) некротическая форма, при которой изменения в ядре вторичны, им предшествуют нарушения проницаемости биологических мембран и набухание клеточных органелл.

Радиочувствительность различных тканей организма зависит от биосинтетических процессов и связанной с ними ферментативной активностью. Поэтому наиболее высокой радиопора-жаемостью отличаются клетки костного мозга, лимфатических узлов, половые клетки. Кровеносная система и красный костный мозг наиболее уязвимы при облучении и теряют способность нормально функционировать уже при дозах 0,5-1 Гр. Однако, они обладают способностью восстанавливаться и если не все клетки поражены, кровеносная система может восстановить свои функции. Репродуктивные органы, например, семенники, так же отличаются повышенной радиочувствительностью. Облучение свыше 2 Гр приводит к постоянной стерильности. Только через много лет они могут полноценно функционировать. Яичники менее чувствительны, по крайней мере, у взрослых женщин. Но однократная доза более 3 Гр все же приводит к их стерильности, хотя большие дозы при неоднократном облучении не сказываются на способности к деторождению.

Очень восприимчив к излучению хрусталик глаза. Погибая, клетки хрусталика становятся непрозрачными, разрастаясь, приводят к катаракте, а затем и к полной слепоте. Это может произойти при дозах около 2 Гр.

Радиочувствительность организма зависит от его возраста.