Токсикология

Токсикология (от греч. toxikou - яд, служащий для смазывания стрелы, стрельный яд, и logoz, - учение) - область биологических и медицинских знаний о свойствах ядов и действии их на организм. Ее предмет - причины возникновения отравлений и нарушений здоровья, вызванных воздействием на организм потенциально токсичных химических веществ, а также выявления острых и хронических интоксикаций, их предотвращение и лечение.

Если обратиться к летописям древнего мира, то можно убедиться в том, что человек использовал яды для своих стрел на охоте и в войнах с незапамятных времен. В качестве стрельных ядов применяли особенно широко яды змей и растительные, обладающие разными точками приложения своего токсического действия. Так, в Азии наиболее часто использовались ядовитые вещества, вызывающие удушье, в Африке - поражающие сердце, в Америке - парализующие нервную систему.

Токсикология как наука и прикладная отрасль профилактической медицины тесно связана с химией, на значимость которой для врачей указывал еще в середине XVIII века М. В. Ломоносов. Именно ему принадлежат справедливые слова о том, что «медик без довольного познания химии совершенней быть не может». А в начале XX века Пауль Эрлих - родоначальник создания новых антимикробных лекарственных средств - отмечал, что «химическое направление - это ось, вокруг которой вращаются важнейшие стремления современной медицины». Последнее в особой мере относится к токсикологии и фармакологии. Показательно, что если во времена М. В. Ломоносова в течение всего XVIII веке было синтезировано лишь 10 новых лекарственных средств, а в XIX веке создано только 15 препаратов, то в XX веке - более 200. В лабораториях разных стран ежегодно синтезировалось значительное количество разных фармакологических средств, но только некоторые из них оказались приемлемыми, т. е. выдержали клиническую проверку и токсикологическую экспертизу. Как отмечалось выше, XX век знаменуется, наряду с развитием атомной энергетики и космических технологий, бурным развитием химии. Отсюда и значительное повышение роли токсикологии.

Тесно связана токсикология с основной профилактической отраслью медицины - гигиеной (от греч. ugieiuoz - приносящий здоровьe.Если принять во внимание, что токсикология изучает разработку мер по предупреждению нарушений здоровья, то одной из ее основных областей является сегодня профилактическая (гигиеническая) токсикология, развитие которой во многом обязано промышленной токсикологии. Становление токсикологии в нашей стране связано с работами физиолога Ивана Сергеевича Цитовича, в промышленной токсикологии признанные лидеры - Николай Сергеевич Правдин и Николай Васильевич Лазарев. Велика заслуга в развитии отечественной токсикологии и видного фармаколога Александра Ильича Черкеса.

Опыт изучения растительных ядов в дальнейшем подтвердил одно из основных положений токсикологии: яд - понятие, в известной мере, условное, поскольку одно и то же химическое соединение, в зависимости от различных условий, может оказаться вредным для человека либо напротив - даже полезным.

Для того чтобы было возможно сравнивать ядовитость (токсичность) различных веществ между собой, принято при проведении экспериментальных исследований устанавливать их среднесмертельную дозу, т. е. дозу, вызывающую гибель половины животных, которым вводили исследуемое вещество. Обозначают ее в граммах или миллиграммах на килограмм массы животного. Чем больше среднесмертельная доза, тем менее ядовито вещество, чем меньше среднесмертельная доза, тем оно более ядовито. На основании среднесмертельных доз составлена таблица ядовитости, в которой химические соединения разделяются на чрезвычайно токсичные, высокотоксичные, умеренно токсичные, малотоксичные. Кроме смертельных доз и концентраций, различают действующие и минимально действующие. Они не приводят к гибели, но обусловливают нарушения здоровья, вызывают отравления той или иной степени. Эксперимент на животных - основа изучения токсичности вновь вводимых в быт и промышленность химических соединений, доклинической оценки лекарственных веществ, моделирования острых, подострых и хронических отравлений, установления допустимых уровней воздействия химических веществ при наличии их в разных объектах внешней среды, изучения механизмов действия яда, обоснования лечения и средств индивидуальной профилактики.

Недействующие дозы и концентрации не влияют на функции организма. Это те количества, с которыми можно работать, не опасаясь каких-либо отравлений. Поэтому установление их особенно важно.

Чтобы выяснить дозы и концентрации, токсические и не оказывающие токсического действия, токсикологи проводят очень тщательные и длительные эксперименты на лабораторных животных. При этом выясняют также, не происходит ли накопление изучаемых веществ в организме, не приводит ли оно к повышению чувствительности организма и т. д. В этих опытах проверяют изменения функции печени и почек, сердца, нервной системы и других органов, проводят исследования крови, изучают особенности реакций молодых и старых животных на введение веществ, одинаково ли чувствительны к ним самцы и самки. Если какой-либо пол более чувствителен, а это встречается не так уж редко, то эксперимент надо проводить на животных более чувствительного пола, чтобы даже малейшее отклонение от нормы не могло ускользнуть от внимания экспериментатора. В опытах выясняется, не оказывают ли вещества вредного действия на функции воспроизводства потомства и не влияют ли они на само потомство.

Наиболее тщательному изучению подвергают те химические препараты и материалы, которые используются в течение длительного времени. При этом существенное значение имеет кратность воздействия химического соединения. Можно в эксперименте получить отравление при однократном воздействии химического вещества, если оно обладает выраженной ядовитостью и поступило в организм в большой дозе или концентрации. Химические вещества в малых количествах, действующие на человека длительное время, также вызывали отравление, при этом общие симптомы нередко оказывались слабо выраженными.

Имеет значение и путь поступления химического соединения в организм: прием внутрь, вдыхание с воздухом, всасывание через кожу и слизистые оболочки глаз, носа, ротовой полости. Через рот в желудок могут попасть почти все вещества (в чистом виде или вместе с пищей и водой). Яды могут попасть внутрь с загрязненных рук, при курении, питье и принятии пищи в помещениях, где в воздухе имеются вредные вещества, например, где ведутся работы по окраске и уходу за автомашинами, по обработке помещений ядохимикатами, при взвешивании пестицидов и минеральных удобрений, приготовлении из них растворов и т. п. В желудочно-кишечном тракте химические соединения всасываются в кровь. Если принятая доза достаточно велика, может возникнуть отравление. Всасывание веществ может начинаться уже во рту. Это означает, что далеко не всегда безопасно набирать в рот раствор, даже не глотая его. Скорость всасывания химических веществ в желудке зависит от многих причин, в том числе и от степени наполнения желудка пищей, наличия или отсутствия желудочного сока и т. д. Поэтому в одних случаях отравление может наступить быстро, а в других проявляется через какой-то срок. Вещества, которые всасываются в желудке, попадают с кровью в печень, где происходит обезвреживание многих ядов. У людей с больной печенью опасность отравления больше, так как вследствие заболевания обезвреживающая функция печени может быть снижена.

Многие химические вещества могут поступать в воздух в виде газов или паров. Попадая в организм чедовека через дыхательные пути, они соприкасаются в легких с очень большой их дыхательной поверхностью и быстро всасываются в кровь, минуя такой важный барьер, как печень. При попадании паров или газообразных веществ в воздух страдают слизистые оболочки глаз, носа и носоглотки. В глаза могут попасть даже капли веществ - это наиболее опасно, так как может возникнуть заболевание глаз.

Химические вещества могут поражать кожу, вызывая ее раздражение, воспаление и различные кожные заболевания. Это так называемое местное кожное действие. Но в некоторых случаях химикаты всасываются даже через неповрежденную кожу, и тогда они вызывают общее отравление.

Выделение ядов из организма происходит через кишечник (например, выделение тяжелых металлов), мочевыводящие пути (преимущественно химические вещества, растворимые в воде, или те же металлы), кожу (жирорастворимые вещества, мышьяк, ртуть и др.), дыхательные пути (летучие вещества). Многие яды могут выделяться с грудным молоком. Это - тяжелые металлы, металлоиды, органические вещества, например динитробензол, тринитротолуол и др. Яды выделяются также со слюной в ротовую полость, с желчью в пищеварительный тракт. Пути выделения ядов из организма, как и пути поступления их в организм, во многом определяют особенности и течение отравления.

Органы, через которые выделяются яды, часто ими повреждаются, что вызывает соответствующие заболевания. Некоторые ядовитые вещества поступают в молоко кормящей матери, а с ним и в организм ребенка. Яды, попавшие в пищу беременной женщины, могут вредно повлиять на плод.

На развитие отравления влияют и другие условия. Известно, что дети и старики более чувствительны ко всем ядовитым веществам. У женщин во время беременности, кормления ребенка и в период менструаций чувствительность к химическим соединениям может быть повышенной. Люди, страдающие заболеваниями печени, почек, сердца и т. д., часто сильнее реагируют на отравление. Имеют значение и индивидуальные особенности того или иного человека. Известны факты повышения индивидуальной устойчивости к заведомо ядовитым веществам вследствие привыкания к ним. Правда, эта устойчивость непостоянна и может исчезнуть. Особенно часто отмечаются повышенная индивидуальная чувствительность к действию ядов, а также аллергии.

Воздействия химических веществ, которые обычно без каких-либо проявлений переносят здоровые люди, могут вызвать заболевания у лиц с повышенной чувствительностью к этим веществам. Об этом нужно всегда помнить.

Каждое химическое вещество имеет свои особенности. Химический состав предопределяет ядовитость вещества, его летучесть, стойкость по отношению к внешней среде, растворимость в воде и органических растворителях (различные спирты, бензол, тензин и др.). Имеет значение и агрегатное состояние самого препарата - жидкость или твердое вещество, аэрозоль или пыль. Способ применения обусловливает путь поступления вещества в организм.

Изложенные выше положения являются универсальными и основополагающими в токсикологии. Поэтому они постоянно учитываются и реализуются не только при постановке токсикологического эксперимента, но и в практике специалистов по клинической токсикологии, равно как и их коллег - специалистов других разделов токсикологии. По значимости и весомости предшествующего опыта, приоритетности разрабатываемых проблем особо следует выделить экологическую, промышленную, сельскохозяйственную токсикологию, токсикологию химических веществ, загрязняющих атмосферный воздух, почву и воду, пищевую (алиментарную), лекарственную, военную, судебную токсикологию.

В Украине проблемы промышленной и сельскохозяйственной токсикологии, экотоксикологии активно разрабатываются в крупных научно-исследовательских институтах. Среди них традиционно занимающиеся многолетними приоритетными исследованиями в области токсикологии промышленных веществ и пестицидов Киевский институт гигиены труда и профзаболеваний (ныне Институт медицины труда Академии медицинских наук Украины) и Институт экогигиены и токсикологии им. Л. И. Медведя Министерства здравоохранения Украины.

Исследователи, работающие в области токсикологии, следуя традициям предшественников и опыту современников, представляющих другие области медицины и естественные науки, нередко прибегают к опытам на волонтерах, а в отдельных случаях и на себе. Следует особо подчеркнуть, что именно автоэксперименты, связанные с изучением воздействия на организм человека различных химических соединений - кокаина, гемиоксида азота, эфира и хлороформа, привели к их применению в качестве эффективнейших средств наркоза. С подобными опытами на себе связано и использование в медицине морфия, стрихнина, кураре, змеиного яда и других веществ растительного и животного происхождения, обладающих токсическим действием.

Ученые-медики и сегодня продолжают практиковать проведение опытов на себе и к тому же не только с введением химических веществ. Так, в 1990-х годах в США 50 добровольцев-медиков согласились на проведение беспрецедентного по смелости эксперимента. Они ввели себе жидкость, содержащую смертельный вирус СПИДа - синдрома приобретенного иммунодефицита. Напомним, что СПИД - одно из самых загадочных заболеваний XX века - характеризуется тем, что ослабляются защитные реакции организма и на далеко зашедшей стадии болезни человек погибает даже от незначительной простуды. На подобное самопожертвование американских исследователей побудила необходимость как можно скорее испытать действие вакцины, предназначенной для того, чтобы у вируса СПИДа посредством генманипулятора была ослаблена агрессивность. Можно было бы провести соответствующие эксперименты на животных, но на это потребовалось бы много времени, да и надежность экстраполяции на человека полученных в таком случае данных весьма проблематична.

Подчеркнем еще раз, во все времена находились ученые, предпочитавшие проводить эксперименты на себе. Например, Конрад Рентген еще в конце XIX века испытал на себе лучевое воздействие. Вернер Форсман рискнул ввести себе сердечный катетер. Илья Мечников, Данила Заболотный и Берри Маршал, чтобы доказать, что бактерии вызывают у человека инфекционное заболевание, выпили бактериальный бульон. В начале 50-х годов XX века ученый из США Джонас Салк первым испробовал на себе и своей семье вакцину против детского церебрального паралича. Подобные примеры можно было бы продолжить. В настоящее время установлены основные требования о проведении токсикологических исследований на людях-добровольцах, оговорены случаи, когда это может быть разрешено. Предусмотрены и этические требования, которыми следует руководствоваться при планировании и постановке подобных исследований.

В последнее десятилетие в токсикологии на основе накопленного опыта разработано множество методических рекомендаций и указаний, в которых представлены унифицированные принципы и методы проведения исследований по медико-биологической и токсиколого-гигиенической оценке вновь вводимых в производство и быт химических соединений. Они относятся и к экспериментальным исследованиям, и к наблюдениям над людьми. Подчеркивается, что при этом не следует отдавать предпочтение какому-либо из видов исследований. По общему мнению токсикологов, в их деятельности должна главенствовать упомянутая выше триада, которую четко определил Н. С. Правдин: эксперимент, клиника, гигиенические наблюдения.

Таб.1

Таб.2

Источники:

1.Малая медицинская энциклопедия, «Советская энциклопедия»,М.,1991.

2.И.Т.Матасар, В.Ф.Торбин, Основы общей экологической и пищевой токсикологии.- К.:Чернобильинтеринформ,1998.

2. http://www.medved.kiev.ua/

3. http://www.health-ua.com/

4. http://www.nlm.nih.gov/

5. http://sis.nlm.nih.gov/

6. http://tox.net.nlm.nih.gov/

7. Экологическая химия. Основы и концепции. Под ред. Ф. Корте. —М.: Мир, 1997. —396 с.