Существуют следующие способы проникновения ядов внутрь организма:
1.Ингаляционный – через дыхательную систему. Таким путём в организм поступают химические вещества, находящиеся в окружающей среде в виде газов, паров, аэрозолей и их комплексов.
2.Пероральный – через пищеварительную систему. Таким путём химические вещества поступают в организм с пищей, водой, при несоблюдении правил личной гигиены, а также при заглатывании частиц, осевших на слизистой оболочке верхних дыхательных путей.
3.Перкутанный (накожный) – через неповреждённую кожу. Таким путём в организм проникают газообразные, жидкие и твёрдые вещества, обладающие растворимостью в липидах (кожный жир) в сочетании с растворимостью в воде (потовая жидкость), преимущественно неэлектролиты.
4.Внутривенный – непосредственное введение яда в кровь. Реализуется
ввиде инъекций.
Кроме перечисленных, существуют некоторые другие, менее распространённые пути поступления ядов в организм: подкожный, внутримышечный, внутриперитонеальный, внутриполостной. Они реализуются посредством инъекций (в том числе укусов насекомых, змей и др.), при травмах и хирургических вмешательствах.
Многие ксенобиотики, попав в живой организм, включаются в протекающие в нём биохимические реакции. При этом они подвергаются определённым превращениям, в результате которых изменяется их химическая структура. Такие превращения называются метаболизмом или биотрансформацией.
Метаболизм ксенобиотиков осуществляется в два этапа (фазы):
1.Гидроксилирование: протекают процессы окисления, восстановления, гидролиза веществ с участием ферментов.
2.Конъюгация (биосинтез): протекают процессы соединения веществ с глюкуроновой кислотой, аминокислотами, глутатионом, глутамином, ацетатом, сульфатом и др.
Обычно результатом метаболических превращений является образование нетоксичных или менее токсичных, чем исходные, водорастворимых соединений, которые выводятся из организма экскреторными органами. Такой метаболизм называется обезвреживающим метаболизмом или метаболической детоксикацией. При метаболизме ряда веществ происходит образование соединений, более токсичных по сравнению с исходными. Такой метаболизм носит название летального синтеза или токсификации. В отдельных случаях в ходе биотрансформации образуются соединения, обладающие совершенно иным, чем исходные вещества, характером токсического действия. Иногда сам процесс метаболизма вызывает инициацию токсического процесса [2].
6
Основным органом метаболизма ксенобиотиков является печень – главным образом, благодаря разнообразию и высокой активности присутствующих в ней энзимов.
Структурный элемент биологической системы, с которым яд вступает в химическое взаимодействие, называется структурой-мишенью или рецептором избирательной токсичности.
Рецептор избирательной токсичности – это точка конкретного приложения яда с реализацией его токсического действия. В качестве рецепторов могут выступать фрагменты молекул или целые молекулы белков, аминокислот, нуклеиновых кислот, полисахаридов, липидов; молекулярные комплексы гормонов, медиаторов; антитела и др. Между токсикантами и их рецепторами возникают химические связи различного типа. Рецепторы могут быть "немыми" и активными.
В основе современных представлений о механизмах токсического действия лежит оккупационная теория А. Кларка, включающая следующие постула-
ты [5]:
1.Токсическое действие вещества выражено тем сильнее, чем большее количество активных рецепторов вступило во взаимодействие с молекулами вещества.
2.Для жизнедеятельности целостного организма токсичность вещества тем выше, чем большее значение имеет рецептор и повреждаемая биологическая система, в состав которой он входит. В токсическом действии многих веществ избирательность отсутствует. Их вмешательство в биохимические процессы организма основано не на специфическом химическом взаимодействии с определёнными рецепторами, а на взаимодействии с клеткой в целом.
Существует несколько способов естественного выведения веществ и их метаболитов из организма:
1.Почки – с мочой. Таким путём из организма выводятся водорастворимые и нелетучие соединения.
2.Кишечник – с калом. Таким путём из организма удаляются плохо растворимые и нерастворимые в воде вещества, не всосавшиеся в кровь при пероральном поступлении или выделяемые из печени с желчью, а также поступившие в кишечник в результате диффузии через его стенки.
3.Лёгкие – с выдыхаемым воздухом. Таким способом из организма выделяются летучие вещества, а также летучие метаболиты нелетучих веществ.
4.Кожа – с потовой жидкостью и кожным жиром.
Процесс накопления яда в организме называется депонированием. Депо-
нирование не приводит к развитию токсического процесса и осуществляется за счёт взаимодействия молекул яда с "немыми" рецепторами. Органы и ткани, в которых происходит депонирование, носят название депо.
7
1.2.Характеристика действия токсичных веществ на организм
Воснове классификации отравлений как заболеваний химической этиологии лежат три принципа: этиопатогенетический, клинический и нозологический.
Этиопатогенетическая классификация отравлений
1.По причине возникновения:
а) случайные отравления – развиваются независимо от воли пострадавшего.
б) преднамеренные отравления – связаны с осознанным применением токсичного вещества.
2.По месту (условиям) возникновения:
а) производственные отравления – развиваются на предприятии. б) бытовые отравления – развиваются в быту.
в) ятрогенные отравления – возникают в медицинских учреждениях.
3. По пути поступления яда:
а) ингаляционные отравления – наступают при вдыхании токсичных веществ, находящихся в воздухе.
б) пероральные отравления – развиваются в результате поступления яда через ротовую полость.
в) перкутанные отравления – отмечаются при проникновении веществ через кожные покровы.
г) инъекционные отравления – наблюдаются при парентеральном (подкожном) введении яда.
4. По происхождению яда:
а) экзогенные отравления – вызываются поступлением яда в организм из окружающей среды.
б) эндогенные отравления – вызываются токсичными метаболитами, которые образуются и накапливаются в организме при различных заболеваниях.
Клиническая классификация отравлений
1. По особенностям клинического течения:
а) острые отравления – развиваются в результате однократного поступления в организм большого количества яда.
б) хронические отравления – развиваются в результате длительного действия ядов, поступающих в организм периодически и в небольших количествах.
8
в) подострые отравления – когда при однократном введении яда в организм клиническая картина сильно замедлена и сопровождается длительным расстройством здоровья.
2. По тяжести заболевания:
а) лёгкие отравления б) отравления средней тяжести в) тяжёлые отравления
г) крайне тяжёлые отравления д) смертельные отравления
Нозологическая классификация отравлений:
Классификация основана на названиях отдельных ядов, их групп или классов.
Токсическое действие любого химического вещества является результатом взаимодействия организма, яда и окружающей среды. Оно зависит от целого ряда факторов, которые традиционно объединяют в следующие группы, которые включают:
А. Свойства токсиканта
1.Размеры молекулы: С увеличением размеров молекулы (молекулярной массы) затрудняется процесс поступления токсиканта в организм и распределения его в органах и тканях, что обусловлено затруднением проникновения веществ через биологические барьеры.
2.Геометрия молекулы: Вещества, имеющие одинаковую массу и состав, но обладающие совершенно различной конфигурацией (изомеры), будут обладать различной токсичностью.
3.Химическая структура молекулы: Всеобщих закономерностей зависимости токсичности соединений от их структуры не существует, установле-
ны лишь некоторые правила для определённых классов веществ:
а) правило Ричардсона: токсичность углеводородов возрастает в гомологических рядах от низших членов ряда к высшим. Исключение составляют первые члены рядов: они обладают большей токсичностью по сравнению с высшими представителями ряда и нередко оказывают специфическое действие. Правило Ричардсона не выполняется в ряду ароматических соединений;
б) правило разветвлённых цепей: соединения с линейной углеводородной цепочкой более токсичны по сравнению со своими разветвлёнными изомерами; циклические соединения с одной длинной боковой цепочкой более токсичны по сравнению с изомерами, имеющими две или несколько коротких цепочек;
в) токсичность углеводородов при ингаляционном действии возрастает при замыкании углеродных атомов в кольцо; опасность увеличивается при переходе от полиметиленового к ароматическому кольцу;
г) токсичность соединений повышается с увеличением кратности связи между атомами углерода.
9
д) токсичность веществ ослабевает при введении в молекулу органического соединения гидроксильной, карбоксильной и ацетатной групп;
е) токсичность веществ усиливается при введении в молекулу органического соединения атомов галогенов. Активность атома галогена зависит от его расположения в молекуле – концевой атом в алифатической цепи активнее по сравнению с атомом, присоединённым к углероду, включённому в структуру циклического или ароматического ядра;
ж) токсичность соединений возрастает при введении в молекулу нитро-, нитрозо- и аминогрупп;
з) токсичность органических соединений зависит от пространственного расположения радикалов-заместителей в молекуле вещества. Токсический эффект ослабевает при переходе от параизомеров к мета- и ортоизомерам.
4. Физико-химические свойства:
а) Агрегатное состояние: Токсичность веществ возрастает в ряду: твёрдое вещество → жидкость → газ, поскольку увеличивается быстрота поступления яда в кровь.
б) Летучесть: Токсичность соединений усиливается с увеличением степени их летучести, так как возрастает возможная максимальная концентрация вещества в воздухе.
в) Растворимость в воде и жирах: Токсичность соединений возрастает с увеличением их растворимости в воде. Чем выше растворимость вещества в липидах, тем хуже оно выводится из организма.
Б. Количественные характеристики токсиканта
К таким характеристикам относятся концентрация токсиканта и время его контакта с организмом.
Зависимость токсического эффекта яда (E) от его концентрации (C) и времени воздействия (T) описывается следующими уравнениями:
а) уравнение Габера:
E = C T.
Яды, токсический эффект которых описывается уравнением Габера, называются хроноконцентрационными ядами: их действие определяется и концентрацией, и продолжительностью влияния на организм;
б) уравнение Майера:
E = k C,
где k – постоянная, зависящая от свойств яда.
Яды, токсический эффект которых описывается уравнением Майера, называются концентрационными ядами: их действие практически не зависит от времени контакта с организмом.
10