Existuje mnoho faktorov, ktoré určujú toxický účinok. Tieto faktory možno klasifikovať takto:
1) typ toxického faktora a forma jeho prenosu;
2) stavy reakcie tela na jedy;
3) cesta vstupu toxínu;
4) typ organizmu ovplyvnený toxínom.
Poznámka 4. Tu je potrebné vziať do úvahy stav akumulácie tejto látky, ako aj jej transport do tela (nosič). Tieto dva faktory spolu určujú cestu (alebo spôsob) vstupu toxínu do krvi. Napríklad uhľovodíky transportované s polietavým prachom vstupujú do krvného obehu veľmi rýchlo cez pľúca, ale sacharidy transportované s potravou vstupujú do krvného obehu oveľa pomalšie (upchávka črevných stien).
Poznámka 5. V závislosti od času pôsobenia xenobiotík na organizmus, ako aj v závislosti od miesta jeho pôsobenia, môžeme hovoriť o:
Prijatie akútneho lokálneho poranenia, pri ktorom dôjde k poškodeniu konkrétneho orgánu na relatívne krátky čas (sekundy, minúty)
Dlhý termín miestna akcia, pri ktorej je vybraný orgán dlhodobo poškodený (roky);
Akútna celková otrava, keď krátkodobo pôsobiaci toxín prenikne do krvi a následne zasiahne dôležitý vnútorný orgán;
Dlhý termín všeobecné opatrenie keď toxín pôsobí dlhodobo.
Poznámka 6. Toxín sa môže dostať do tela cez dýchacie ústrojenstvo, tráviace orgány a cez kožu. Posledná z týchto možností, teda udieranie cez kožu(resorpčný), je jednou z najbežnejších ciest vstupu – pokožka je priamo a neustále vystavená kontaminovaným životné prostredie(obr. 1.1).
Ryža. 1.1.
Toxické látky sa difúziou buď cez vlasové kanáliky alebo cez mazové a potné žľazy vonkajšej vrstvy dostávajú do epidermy, ktorá dýcha a uskutočňuje metabolické procesy, a preto je vystavená toxickým látkam, ktoré na ňu pôsobia. Ďalšia vrstva kože, samotná koža, má priamy kontakt s lymfatickými a krvnými cievami, čo uľahčuje prenikanie toxínov. Okrem reakčného času a hrúbky stratum corneum sú významným faktorom, ktorý rozhoduje o prieniku toxínu, vlastnosti tohto toxínu. Nepolárne zlúčeniny prenikajú cez lipofilnú pokožku ľahšie, zatiaľ čo polárne zlúčeniny prenikajú ťažšie. Transport polárnych zlúčenín cez lipidové vrstvy môžu uľahčiť enzýmy zo skupiny permeáz, ktoré transportujú hydrofilné častice cez nepolárne vrstvy. Stav akumulácie v prípade plynov a kvapalín uľahčuje transport toxínov. Plyny a kvapaliny používajú vlasové kanáliky alebo žľazy pre pevné látky je to veľmi zložité. Pevné toxíny sa musia najskôr rozpustiť v pote alebo oleji na povrchu pokožky.
Ústne(ústne), čiže cez tráviace orgány sa do tela dostávajú tie látky znečisťujúce životné prostredie, ktoré sa nachádzajú v potravinách a vode. Aby sa toxín mohol vstrebať z tráviaceho traktu, musí sa vstrebať do krvi. Cesta sorpcie toxických látok do krvi cez tráviaci trakt je veľmi zložitá (obr. 1.2). Cez lipofilné bunky sliznice pokrývajúcej steny žalúdka sa toxíny dostávajú do krvi.
Ryža. 1.2.
Veľmi kyslý roztok s pH (~1,0) uľahčuje metabolické procesy toxínov a ich nepolárne produkty difundujú cez steny žalúdka.
V čreve sa po zmene pH slabé zásady, v žalúdku, v iónovej forme menia na neutrálne častice, ktoré sú menej polárne a sú schopné difúzie cez črevnú stenu. Toxické látky zo žalúdka a čriev cez systém lymfatické cievy alebo cez spätnú žilu vstupujú do pečene. Tu pod vplyvom enzýmov dochádza k metabolickým reakciám. ich produkty sú menej toxické a ak sa dobre rozpustia vo vode, dostávajú sa do obehového systému, čo je ekvivalentné distribúcii po tele. Niektoré metabolity podliehajú filtrácii v obličkách a sú vylúčené z tela. Ťažšie rozpustné metabolity pod vplyvom Hollowayových kyselín, ktoré sa nachádzajú v pečeňovej žlči, emulgujú a spolu so žlčou sa cez dvanástnik vracajú do čreva, odkiaľ môžu byť odstránené alebo zaradené do ďalšieho cyklu metabolické procesy. Takže v závislosti od vlastností toxínu, rýchlosti transportu, metabolických procesov a rýchlosti odstraňovania produktov týchto procesov zostáva v tele diferencovaná časť xenobiotík. Jeho množstvo je určené takzvaným xenobiotickým absorpčným parametrom (p), ktorý je definovaný ako pomer koncentrácie tohto toxínu alebo jeho metabolitu v krvi po orálnej expozícii ku koncentrácii toxínu, ktorý vstúpil intravenózne:
p = Šrotová / Svenožná
Ďalšou cestou vstupu toxínov je Prístroj na podporu dýchania(inhalačná cesta). Prach, kvapky hmly, plyny, ktoré znečisťujú atmosféru, sa súčasne so vzduchom, ktorý dýchame, dostávajú do pľúc. Štruktúra pľúc - veľmi vyvinutý povrch alveol - a ich funkcia určujú výmenu kyslíka a oxidu uhličitého medzi krvou a plynmi obsiahnutými v pľúcach, čo ich robí veľmi zraniteľnými voči adsorpcii toxínov. Škodliviny, ktoré sú vysoko rozpustné vo vode (chlórovodík, čpavok), sa vo veľkej miere rozpúšťajú v nosových a krčných sekrétoch alebo aj v prieduškách, poškodzujú ich a v malých množstvách sa dostávajú do krvi. Veľké častice prachu sa môžu zachytiť na chĺpkoch v hornej časti dýchacieho systému, odkiaľ sa pri kýchaní alebo kašľaní dostávajú do tráviaceho traktu. Polycyklické uhľovodíky usadené na časticiach sadzí sa tak dostávajú do pľúc.
Rýchlosť difúzie (D) cez alveoly je indikovaná rozpustnosťou tejto plynnej znečisťujúcej látky v krvi (krvi), ako aj Fitzcovým pravidlom, povrchom alveol (A), ako aj rozdielom tlaku častice plynu vo vzduchu a v krvi (ΔΡ). Preto je rýchlosť difúzie vyjadrená vzorcom:
D= f(s, Α, ΔΡ)
Poznámka 7. Pri hodnotení toxicity treba brať do úvahy vek, zdravotný stav, odolnosť jednotlivého organizmu, ako aj životné podmienky. Bežnou závislosťou je väčšia toxicita u veľmi mladých organizmov. Celkový zlý zdravotný stav tiež zvyšuje účinky xenobiotík. Osoba žijúca v dobré podmienky prostredia, zdravé, vykazujú výraznú odolnosť voči toxínom.
Publikované v časopise:
PEDIATRICKÁ PRAX, FARMAKOLÓGIA, jún 2006
S.S. POSTNIKOV, MD, PhD, profesor, Katedra klinickej farmakológie, Ruská štátna lekárska univerzita, Moskva Žiaľ, neexistujú žiadne neškodné drogy a navyše zrejme ani nemôžu existovať. Preto naďalej hovoríme o vedľajších účinkoch jednej z najviac predpisovaných skupín liekov - antibakteriálnych látok.
AMINOGLYKOZIDY (AMG)
Aminoglykozidy zahŕňajú zlúčeniny, ktoré obsahujú 2 alebo viac aminocukrov spojených glykozidickou väzbou s jadrom molekuly – aminocyklitolom.
Väčšina prvých AMF sú prirodzené AB (huby rodu Streptomices a Micromonospore). Najnovšie AMG - amikacín (derivát kanamycínu A) a netilmicín (polosyntetický derivát gentamycínu) sa získavajú chemickou modifikáciou prírodných molekúl.
Hra AMG dôležitá úloha pri liečbe infekcií spôsobených gramnegatívnymi organizmami. Všetky AMG, staré (streptomycín, neomycín, monomycín, kanamycín) aj nové (gentamicín, tobramycín, sisomycín, amikacín, netilmicín) majú široké spektrum účinku, baktericídnu aktivitu, podobné farmakokinetické vlastnosti, podobné znaky nežiaducich a toxických reakcií (oto - a nefrotoxicita) a synergická interakcia s β-laktámami (Soyuzpharmacy, 1991).
Pri perorálnom podávaní sú AMH slabo absorbované, a preto sa nepoužívajú na liečbu infekcií mimo črevnej trubice.
AMH sa však pri lokálnej aplikácii z povrchu tela po výplachu alebo aplikácii môže výrazne absorbovať (najmä u novorodencov) a má nefro- a neurotoxické účinky (systémový účinok).
AMH preniká do placenty a hromadí sa v plode (asi 50 % koncentrácie u matky) možný vývojúplná hluchota.
NEFROTOXICITA AMH
AMH neprechádzajú takmer žiadnou biotransformáciou a z tela sa vylučujú hlavne glomerulárnou filtráciou. Je tiež indikovaná ich reabsorpcia proximálnymi tubulmi. Vzhľadom na prevažne renálnu eliminačnú dráhu sú potenciálne všetci zástupcovia tejto AB skupiny nefrotoxický(až do rozvoja tubulárnej nekrózy s akútnym zlyhaním obličiek), len v rôznej miere. Na základe tejto vlastnosti možno AMH usporiadať v nasledujúcom poradí: neomycín > gentamicín > tobramycín > amikacín > netilmicín (E.M. Lukyanova, 2002).
Nefrotoxicita AMH (2-10%) sa častejšie rozvíja v polárnych vekových skupinách (deti nízky vek a starší ľudia) - toxický účinok závislý od veku. Pravdepodobnosť nefrotoxicity sa tiež zvyšuje s nárastom denná dávka trvanie liečby (viac ako 10 dní), ako aj frekvencia podávania a závisí od predchádzajúcej renálnej dysfunkcie.
Najinformatívnejšími indikátormi poškodenia proximálnych tubulov (cieľ pre toxické účinky AMH) je výskyt mikroglobulínov v moči (β 2 -mikroglobulín a α 1 -mikroglobulín), ktoré sú za normálnych okolností takmer úplne reabsorbované a katabolizované proximálnym tubuly a enzymúria (zvýšené hladiny N-acetyl-β-glukózaminidázy), ako aj proteíny s molekulovou hmotnosťou vyššou ako 33 KD, ktoré sú filtrované glomerulami. Spravidla sa tieto markery detegujú po 5-7 dňoch liečby, sú mierne exprimované a reverzibilné.
Zhoršená funkcia vylučovania dusíka v obličkách ako prejav zlyhania obličiek (zvýšené hladiny močoviny a sérového kreatinínu o viac ako 20 %) sa zistí až pri výraznom poškodení obličiek dlhodobým užívaním AMH vo vysokých dávkach, potenciácia ich nefrotoxicity so slučkovými diuretikami a/alebo amfotericínom B.
GENTAMICÍN: obličky akumulujú asi 40 % AB distribuovaných v tkanivách pacienta (viac ako 80 % „obličkových“ AB je v obličkovej kôre). IN kortikálna vrstva obličkách, koncentrácia gentamicínu prevyšuje koncentráciu pozorovanú v krvnom sére viac ako 100-krát. Je potrebné zdôrazniť, že gentamicín sa vyznačuje vyšším stupňom tubulárnej reabsorpcie a väčšou akumuláciou v obličkovej kôre ako iné AMH. Gentamicín sa tiež hromadí (aj keď v menšom množstve) v dreni a obličkových papilách.
Gentamicín absorbovaný proximálnymi tubulmi obličiek sa hromadí v bunkových lyzozómoch. Keď je v bunkách, inhibuje lyzozomálnu fosfolipázu a sfingomyelinázu, čo spôsobuje lyzozomálnu fosfolipidózu, akumuláciu myeloidných častíc a bunkovú nekrózu. Vyšetrenie elektrónovým mikroskopom v experimente a biopsia obličiek u ľudí odhalilo opuch proximálnych tubulov, vymiznutie klkov kefkového lemu, zmeny v intracelulárnych organelách pri podávaní gentamicínu v stredných terapeutických dávkach. Liečba vysokými (>7 mg/kg za deň) dávkami gentamicínu môže byť sprevádzaná akútnou tubulárnou nekrózou s rozvojom akútneho zlyhania obličiek a potrebou hemodialýzy v niektorých prípadoch, trvanie oligurickej fázy je asi 10 dní a , spravidla existuje úplné zotavenie funkcia obličiek po vysadení lieku.
Medzi faktory, ktoré zvyšujú možnosť nefrotoxicity gentamycínu patria: predchádzajúce zlyhanie obličiek, hypovolémia, súčasné užívanie iných nefrotoxických liekov (hydrokortizón, indometacín, furosemid a kyselina etakrynová, cefaloridín, cyklosporín, amfotericín B), rádiokontrastné látky; vek pacienta.
Výskyt nefrotoxických reakcií počas liečby gentamicínom sa pohybuje od 10-12 do 25 % a dokonca 40 % v závislosti od dávky a dĺžky liečby. Tieto reakcie sú častejšie, keď maximálna koncentrácia AB v krvi je 12-15 mcg/ml. Zdôrazňuje sa však vhodnosť stanovenia minimálnych (reziduálnych) koncentrácií, pretože zvýšenie týchto hodnôt nad 1-2 μg/ml pred každým ďalším podaním je dôkazom akumulácie liečiva, a teda možnej nefrotoxicity. Z toho vyplýva potreba monitorovania liekov pre AMH.
AMH OTOTOXICITA
Pri užívaní streptomycínu, gentamycínu, tobramycínu sa častejšie vyskytujú vestibulárne poruchy a kanamycín a jeho derivát amikacín ovplyvňujú predovšetkým sluch. Táto selektivita je však čisto relatívna a všetky AMH vykazujú „široké“ spektrum ototoxicity. Tak gentamicín preniká a zostáva dlhý čas v tekutine vnútorného ucha, v bunkách sluchových a vestibulárny aparát. Jeho koncentrácia v endo- a perilymfe je výrazne vyššia ako v iných orgánoch a približuje sa koncentrácii krvi a na úrovni 1 μg/ml tam zostáva 15 dní po ukončení liečby, čo spôsobuje degeneratívne zmeny vonkajších buniek ciliovaný epitel hlavného gyru slimáka (Y B. Belousov, S. M. Shatunov, 2001). IN klinický obraz Tieto zmeny zodpovedajú strate sluchu vo vysokých tónoch a ako degenerácia postupuje k vrcholu kochley, aj k stredným a nízkym tónom. Medzi včasné reverzibilné prejavy vestibulárnych porúch (3-5 dní od začiatku užívania drogy) patria: závraty, hučanie v ušiach, nystagmus, strata koordinácie. Pri dlhodobom užívaní AMH (viac ako 2-3 týždne) sa spomaľuje ich vylučovanie z tela so zvýšením koncentrácie vo vnútornom uchu, v dôsledku čoho sa môžu vyvinúť ťažké invalidizujúce zmeny v orgánoch sluchu a rovnováhy . V prípade gentamicínu však nebola dostatočná korelácia medzi jeho koncentráciou vo vnútornom uchu a stupňom ototoxicity a na rozdiel od kanamycínu, monomycínu a neomycínu pri liečbe gentamycínom prakticky nevzniká hluchota. Súčasne existujú výrazné rozdiely medzi AMH vo výskyte týchto porúch. V jednej štúdii s 10 000 pacientmi sa teda zistilo, že amikacín spôsobuje stratu sluchu v 13,9 % prípadov, gentamicín u 8,3 % pacientov, tobramycín u 6,3 % a neomycín u 2,4 %. Frekvencia vestibulárne poruchy je 2,8; 3,2; 3,5 a 1,4 %.
Ototoxické reakcie počas liečby gentamicínom sa u dospelých vyvíjajú oveľa menej často ako u detí. Teoreticky sú novorodenci skupinou so zvýšeným rizikom rozvoja ototoxických reakcií v dôsledku nezrelosti eliminačných mechanizmov a nižšej rýchlosti glomerulárnej filtrácie. Napriek rozšírenému používaniu gentamicínu u tehotných žien a novorodencov je však neonatálna ototoxicita extrémne zriedkavá.
Sluchové a vestibulárne toxické účinky tobramycínu sú tiež spojené s jeho predávkovaním, trvaním liečby (>10 dní) a charakteristikami pacienta – porucha funkcie obličiek, dehydratácia, príjem iných liekov, ktoré majú tiež ototoxicitu alebo inhibujú elimináciu AMH.
U niektorých pacientov sa ototoxicita nemusí prejaviť klinicky, v iných prípadoch pacienti pociťujú závraty, tinitus a stratu ostrosti pri vnímaní vysokých tónov s progresiou ototoxicity. Známky ototoxicity sa zvyčajne začínajú objavovať dlho po vysadení lieku – oneskorený účinok. Je však známy prípad (V.S. Moiseev, 1995), kedy sa ototoxicita vyvinula po jednorazovom podaní tobramycínu.
AMICACIN. Prítomnosť molekuly amikacínu, kyseliny 4-amino-2-hydroxybutyryl-maslovej, na 1. pozícii nielen chráni AB pred deštruktívnym pôsobením väčšiny enzýmov produkovaných rezistentnými kmeňmi baktérií, ale spôsobuje aj menšiu ototoxicitu v porovnaní s inými AMH ( okrem metylmycínu): sluchové - 5%, vestibulárne - 0,65% na 1500 liečených týmto AB. V inej sérii štúdií (10 000 pacientov) kontrolovaných audiometriou sa však preukázala frekvencia porúch sluchu blízka frekvencii gentamicínu, hoci experiment zistil, že amikacín, podobne ako iné AMH, preniká do vnútorného ucha a spôsobuje degeneratívne zmeny vo vláskových bunkách. avšak, ako je to v prípade gentamycínu, neexistoval žiadny vzťah medzi úrovňou koncentrácie amikacínu vo vnútornom uchu a stupňom ototoxicity. Ukázalo sa tiež, že vláskové bunky sluchového a vestibulárneho systému prežili, aj keď sa gentamicín našiel vo vnútri buniek a 11 mesiacov po ukončení liečby. To dokazuje, že neexistuje jednoduchá korelácia medzi prítomnosťou AMH a poškodením sluchu a rovnováhy. To je dôvod, prečo to bolo navrhnuté, že niektorí pacienti majú genetická predispozícia na škodlivé účinky AMF (M.G. Abakarov, 2003). Potvrdením tejto situácie bol objav v roku 1993 u 15 pacientov s poruchou sluchu z 3 čínskych rodín (po liečbe AMH) genetická mutácia Pozícia A1555G 12S RNA kódujúcej mitochondriálne enzýmy, ktorá sa nezistila u 278 pacientov bez straty sluchu, ktorí tiež dostávali AMH. To viedlo k záveru, že použitie AMH je spúšťačom fenotypovej detekcie tejto mutácie.
V posledných rokoch je čoraz populárnejší nový dávkovací režim AMH - jednorazové podanie celej dennej dávky gentamicínu (7 mg/kg) alebo tobramycínu (1 mg/kg) formou 30-60 minútovej infúzie. Vychádza zo skutočnosti, že AMH majú baktericídny účinok závislý od koncentrácie, a preto pomer Cmax/mic > 10 je adekvátnym prediktorom klinického a bakteriologického účinku.
Pri infekciách sa preukázala účinnosť nového spôsobu podávania AMH rôzne lokalizácie- brušné, respiračné, urogenitálne, kožné a mäkké tkanivá, akútne aj chronické (cystická fibróza). Avšak maximálne koncentrácie AMH, ktoré sa vyskytujú pri tomto dávkovacom režime, často presahujúce 20 mcg/ml, môžu teoreticky predstavovať hrozbu nefro- a ototoxicity. Medzitým výskum D. Nicolaua, 1995; K. Kruger, 2001; T. Schroeter a kol., 2001 ukazujú, že jednorazové podanie AMH nielenže nie je horšie, ale dokonca lepšie ako zvyčajné trojnásobné použitie AMH, pravdepodobne v dôsledku dlhšieho vymývacieho obdobia.
TETRACYKLÍNY
tetracyklíny - osteotropný a preto sa hromadia v kostnom tkanive, najmä v mladom, proliferujúcom kostnom tkanive. V experimente na psoch bolo pozorované ukladanie tetracyklínu aj v trvalých zuboch.
Pre svoju lipofilitu prenikajú tetracyklíny placentárnou bariérou a ukladajú sa v kostiach plodu (vo forme chelátových komplexov s vápnikom bez biologickej aktivity), čo môže byť sprevádzané spomalením ich rastu.
Použitie tetracyklínových AB u detí predškolskom veku vedie v niektorých prípadoch k usadzovaniu liečiv v zubnej sklovine a dentíne, čo spôsobuje hypomineralizáciu zubov, ich tmavnutie (sfarbenie), hypopláziu zubnej skloviny, zvýšenú frekvenciu kazov a vypadávanie zubov. Výskyt týchto komplikácií pri použití tetracyklínov je približne 20 %.
Pri neopatrnom alebo chybnom používaní tetracyklínov vo veľkých dávkach (viac ako 2 g denne) sa môže vyvinúť tubulotoxicita(tubulárna nekróza) s klinickým akútnym zlyhaním obličiek a potrebou v niektorých prípadoch hemodialýzy.
Preto použitie tetracyklínov u tehotných a dojčiacich žien (tetracyklín preniká do materské mlieko) a deti do 8 rokov sa neodporúčajú.
Ak zhrnieme vyššie uvedené, chcel by som ešte raz zdôrazniť, že akýkoľvek liek (a teda antibiotiká) je dvojsečná zbraň, čo si mimochodom všimlo a odzrkadlilo aj v starodávnej ruskej definícii, kde bolo slovo „elixír“ používa sa v dvojakom význame - ako liečivo, tak aj ako jedovaté činidlo. Preto pri začatí farmakoterapie nemôžete následne nechať pacienta samotného s liekom a povedať mu (ako sa to často stáva na tej istej klinike) „užívajte ho (liek) týždeň alebo dva a potom sa vráťte. U niektorých pacientov to „neskôr“ nemusí prísť. Tým, že v našom medicínskom vedomí kladieme dôraz na terapeutický účinok, (možno nevedomky) bagatelizujeme dôležitosť ďalšieho najdôležitejšieho pravidla liečby – jej bezpečnosti. Táto strata ostražitosti nás robí nepripravenými podniknúť potrebné kroky, keď sa vyskytnú nežiaduce reakcie, ktoré niekedy môžu viesť k nenapraviteľným následkom.
Toxický účinok
| Názov parametra | Význam |
| Téma článku: | Toxický účinok |
| Rubrika (tematická kategória) | Rádio |
Cesty vstupu do tela
Chemické látky
- (organické, anorganické, prvkovo-organické) sa na základe ich praktického použitia delia na:
1. priemyselné jedy používané pri výrobe: napríklad organické rozpúšťadlá (dichlóretán), palivo (propán, bután), farbivá (anilín);
2. pesticídy používané v poľnohospodárstve: pesticídy (hexachlóran), insekticídy (karbofos) atď.;
3. lieky;
4. chemikálie pre domácnosť používané vo forme potravinárskych prísad (kyselina octová), výrobky osobnej hygieny, kozmetika atď.;
5. biologické rastlinné a živočíšne jedy, ktoré obsahujú rastliny a huby (mníška, jedľovec), zvieratá a hmyz (hady, včely, škorpióny);
6. Toxické látky: sarín, horčičný plyn, fosgén atď.
Všetky látky môžu vykazovať toxické vlastnosti, dokonca aj ako kuchynská soľ vo veľkých dávkach alebo kyslík v vysoký krvný tlak. Zároveň sú medzi jedy klasifikované len tie, ktoré za normálnych podmienok a v relatívne malom množstve prejavujú svoje škodlivé účinky.
Priemyselné jedy zahŕňajú veľká skupina chemických látok a zlúčeniny, ktoré sa nachádzajú vo výrobe vo forme surovín, medziproduktov alebo hotových produktov.
Priemyselné chemikálie sa môžu dostať do tela cez dýchací systém, gastrointestinálny trakt a neporušenú pokožku. Hlavnou vstupnou cestou sú pľúca. Okrem akútnych a chronických intoxikácií z povolania môžu priemyselné jedy spôsobiť zníženie odolnosti organizmu a zvýšenie celkovej chorobnosti.
Otrava v domácnosti sa najčastejšie vyskytuje vtedy, keď sa jed dostane do gastrointestinálneho traktu (pesticídy, chemikálie pre domácnosť, liečivých látok). Akútna otrava a ochorenie sú možné, keď sa jed dostane priamo do krvi, napríklad pri uštipnutí hadom, uštipnutím hmyzom alebo injekciou liečivých látok.
Toxický účinok škodlivých látok charakterizujú toxikometrické ukazovatele, podľa ktorých sa látky klasifikujú na mimoriadne toxické, vysoko toxické, stredne toxické a nízko toxické. Toxický účinok rôzne látky závisí od množstva látky vstupujúcej do tela, jeho fyzikálne vlastnosti, trvanie prijatia, chémia interakcie s biologickými médiami (krv, enzýmy). Účinok však závisí od pohlavia, veku, individuálnej citlivosti, ciest vstupu a výstupu, distribúcie v tele, ako aj meteorologických podmienok a iných súvisiacich faktorov prostredia.
Toxikologická klasifikácia škodlivých látok
| Všeobecné toxické účinky | Toxické látky |
| Nervovo-paralytický účinok (bronchospazmus, dusenie, kŕče a paralýza) Resorpčný účinok na kožu (lokálne zápalové a nekrotické zmeny v kombinácii s celkovými toxickými resorpčnými javmi) Celkový toxický účinok (hypoxické kŕče, kóma, edém mozgu, paralýza) Asfyxiačný účinok edém) Slzný a dráždivý účinok (podráždenie vonkajších slizníc) Psychotický účinok (zhoršená duševná aktivita, vedomie) | Organofosforové insekticídy (chlorofos, karbofos, nikotín, 0B atď.) Dichlóretán, hexachlóran, octová esencia, arzén a jeho zlúčeniny, ortuť (sublimát) Kyselina kyanovodíková a jej deriváty, oxid uhoľnatý, alkohol a jeho náhrady, 0B Oxidy dusíka 0B Pary silné kyseliny a zásady, chlórpikrín, 0B Drogy, atropín |
Jedy spolu so všeobecnými jedmi majú selektívnu toxicitu, ᴛ.ᴇ. predstavujú najväčšie nebezpečenstvo pre konkrétny orgán alebo systém tela. Podľa selektívnej toxicity sa jedy rozlišujú:
Srdcové s prevládajúcim kardiotoxickým účinkom; Táto skupina zahŕňa mnohé lieky, rastlinné jedy, kovové soli (bárium, draslík, kobalt, kadmium);
Nervózny, spôsobujúce rušenie prevažne duševná činnosť ( oxid uhoľnatý, organofosforové zlúčeniny, alkohol a jeho náhrady, drogy, prášky na spanie atď.);
Pečeňové, medzi ktorými treba osobitne spomenúť chlórované uhľohydráty, jedovaté huby, fenoly a aldehydy;
Renálne - zlúčeniny ťažkých kovov etylénglykol, kyselina šťaveľová;
Krv - anilín a jeho deriváty, dusitany, arzénny vodík;
Pľúcne – oxidy dusíka, ozón, fosgén atď.
Toxický účinok - pojem a typy. Klasifikácia a vlastnosti kategórie "Toxický účinok" 2017, 2018.
-Zmeny hladín vápnika, horčíka a fosfátov počas rôzne patológie Kalcitonín Kalcitonín je polypeptid pozostávajúci z 32 AA s jednou disulfidovou väzbou, vylučovaný parafolikulárnymi K-bunkami štítnej žľazy alebo C-bunkami prištítnych teliesok. ....Toxické účinky škodlivých látok
Environmentálna toxikológia je založená na štúdiu molekulárnych mechanizmov účinkov rôznych polutantov na fyziologické procesy v bunke a ekosystéme. Počas evolúcie mikroorganizmov boli vždy prítomné rôzne škodliviny:... .
Výber bezpečnej dávky konkrétneho lokálneho anestetika je určený rýchlosťou absorpcie a eliminácie, aktivitou a toxicitou. Zohľadňuje sa vek pacienta, jeho telesná hmotnosť, somatický stav atď. lokálne anestetiká, môže spôsobiť... .
Ako ukazuje stáročná prax používania liekov na liečbu, prevenciu alebo diagnostiku ľudských chorôb, majú nielen pozitívny vplyv na organizmus, ale majú aj nežiaduce účinky.
Už v období renesancie zdôrazňoval profesor Bazilejskej univerzity Paracelsus (1493-1541) dôležitosť dávky drog pri ich pôsobení. Tvrdil, že „všetko je jed, nič nie je zbavené jedu, iba dávka robí jed neviditeľným“. Všetky pokusy ľudstva získať vysoko účinné a úplne neškodné lieky neboli úspešné, pretože takýto cieľ je z biologického hľadiska protichodný. Preto sa tvrdí, že takmer všetky lieky, okrem pozitívny vplyv na organizmus (a to je ich želaný účinok), za vhodných podmienok môže vyvolať určité negatívne reakcie.
Niektoré z nich, dokonca aj v miernych terapeutických dávkach, sú veľmi silné negatívny vplyv a môže spôsobiť závažnú patológiu, dokonca smrť. akýkoľvek negatívne prejavyÚčinky drog sa zvyčajne označujú výrazom „ Nežiaduce reakcie"alebo" vedľajšie účinky" Podľa odporúčaní WHO bola táto klasifikácia negatívnych účinkov spôsobených drogami prijatá. Sú to najmä: nežiaduce účinky, nežiaduce reakcie, závažné nežiaduce reakcie, nezávažné nežiaduce reakcie, nežiaduce reakcie, ktoré sa predpokladajú, nežiaduce reakcie, ktoré sa nepredpokladajú a pod. obzvlášť vysoko aktívne, je sprevádzané zvýšeným výskytom ich nežiaducich účinkov, t.j. komplikácie farmakoterapie.
Údaje WHO naznačujú, že v priemyselných krajinách sa nežiaduce reakcie vyskytujú u 10-20% av rozvojových krajinách - u 30-40% hospitalizovaných pacientov. Pacienti, ktorí boli prijatí do nemocničné ošetrenie v dôsledku nežiaducich účinkov liekov tvoria 25 – 28 % z celkového počtu. Ekonomické straty spojené s liečbou a ďalšie náklady v dôsledku vedľajších účinkov liekov dosahujú napríklad v USA 77 miliárd dolárov ročne.
V Anglicku predstavujú vedľajšie účinky takmer 3 % pacientov prijatých na intenzívnu starostlivosť. V nemocniciach v tejto krajine sa takéto účinky vyskytujú u 10-20% pacientov a u 2-10% z nich je potrebné pokračovať v liečbe. Úmrtnosť na takéto komplikácie dosahuje 0,3% a pri intravenóznom použití liekov - 1%. V závislosti od mechanizmov vedľajších účinkov a podmienok, ktoré k tomu prispievajú, existujú:
- nežiaduce reakcie alergickej povahy;
- toxické reakcie;
- embryotoxické, teratogénne a fetotoxické;
- mutagénne a karcinogénne prejavy.
Nežiaduce reakcie nealergickej povahy
Nežiaduce reakcie nealergickej povahy sú reakcie, ktoré sa vyskytujú pri použití nealergických liekov v terapeutických dávkach. Predstavujú nevyhnutný prejav farmakologické vlastnosti liečiv (primárny farmakologický účinok) alebo je dôsledkom zodpovedajúcich farmakologických účinkov (sekundárny farmakologický účinok).
Najmä ospalosť u pacientov s epilepsiou sa prejavuje pri liečbe fenobarbitalom, útlm dýchania - morfínom, hypokaliémia - furosemid atď. Takéto reakcie sa vyskytujú už v prvých hodinách alebo dňoch po začatí užívania vhodných liekov s terapeutický účel, najmä u pacientov s kardiovaskulárnymi ochoreniami, diabetes mellitus, respiračnými ochoreniami, so zhubnými nádormi a pod.
Často sú spôsobené srdcovými glykozidmi, antibiotikami, cytostatikami, preparátmi draslíka, analgetikami a glukokortikosteroidmi. Keď sa znížia dávky liekov, ktoré spôsobovali určité nežiaduce účinky, a ešte viac po ich vysadení, takéto nežiaduce účinky vymiznú. Sekundárne nežiaduce reakcie nealergického charakteru sa vyskytujú neskôr a vymiznú pomalšie. Antibiotiká širokého antimikrobiálneho spektra, vykazujúce chemoterapeutický účinok, teda môžu zničiť saprofytickú črevnú flóru, čo často vedie k rozvoju polyhypovitaminózy, novokainamidu - k systémovému lupus erythematosus, aminazínu - k parkinsonizmu vyvolanému liekmi. V takýchto prípadoch je potrebné nielen vysadiť vyvolávajúci liek, ale aj prijať opatrenia na následnú liečbu pacientov s takýmito komplikáciami.
Nežiaduce reakcie nealergickej povahy
Nežiaduce reakcie alergickej povahy sa vyskytujú iba u ľudí senzibilizovaných na lieky alebo ich metabolity alebo na iné látky, ktoré sú obsiahnuté v kompozícii. lieková forma, t.j. u ľudí s prítomnosťou vhodných protilátok v tele. Pri opakovanom kontakte s takýmito chemickými látkami interagujú s týmito protilátkami, čo vedie k alergickej reakcii. Alergické reakcie na lieky nezávisia od ich dávok.
Môžu sa prejaviť v rôznych formách a v rôznej miere závažnosti – od úplne neškodných až po život ohrozujúce, napríklad vo forme anafylaktického šoku. V tomto prípade je postihnutá najmä koža, sliznice, gastrointestinálny trakt (GIT), dýchacie cesty, cievy atď.
Nežiaduce reakcie alergického charakteru sú eliminované opatreniami integrálnej - aplikovanej starostlivosti o pacientov, ktorých povinnými zložkami je užívanie adrenalínu, glukokortikosteroidov, H1 blokátorov - histamínových receptorov, často v kombinácii s resuscitačnými opatreniami.
Toxické účinky
Toxické účinky- sú to negatívne reakcie, ktoré sa vyskytujú po zavedení akýchkoľvek liekov do tela v dávkach presahujúcich terapeutické. Predávkovanie antikoagulanciami teda vedie ku krvácaniu, inzulín – hypoglykémia, morfín – ťažký útlm dýchania a pod. Bezprostrednou príčinou takýchto účinkov sú toxické koncentrácie liečiv vznikajúce vo vnútornom prostredí organizmu. Závažnosť týchto účinkov je určená stupňom predávkovania, najmä tými liekmi, ktoré môžu spôsobiť kumuláciu materiálu, t.j. srdcové glykozidy, dlhodobo pôsobiace barbituráty, bromidy.
Stupeň poškodenia kože alebo slizníc je tiež priamo úmerný koncentrácii liečiva a dĺžke jeho účinku. Soli ťažkých kovov teda v malých koncentráciách spôsobujú len adstringentný účinok, zatiaľ čo vo veľkých koncentráciách spôsobujú až nekrózu kože a najmä slizníc alebo povrchov rán.
Toxické účinky sa vyskytujú aj pri použití liečiv v terapeutických dávkach, najmä u pacientov s nedostatočnosťou orgánov na neutralizáciu chemických látok (hlavne pečene) a (alebo) vylučovacích orgánov (obličky). V takýchto podmienkach, najmä keď dlhodobá liečba, lieky zostávajú v tele dlhšie. Ich koncentrácia sa postupne zvyšuje na toxickú úroveň. Vzniká situácia relatívneho predávkovania drogami. Preto, aby sa zabránilo toxickým účinkom u osôb s funkčná nedostatočnosť pečene a obličiek sa znižuje dávka liekov, ako aj frekvencia ich podávania či podávania.
Zvláštne miesto medzi negatívne reakcie Reakcia tela na lieky je spôsobená toxickými účinkami, ktoré sa vyvíjajú u pacientov s dedičnými chorobami. Pri niektorých z týchto ochorení, napríklad akútna liekmi vyvolaná dedičná hemolytická anémia s hemoglobinúriou alebo favismou, môžu desiatky liekov, dokonca aj v miernych terapeutických dávkach, spôsobiť závažné hemolytická kríza a anémia.
Embryotoxické, teratogénne a fetotoxické reakcie
S ostatnými dedičné choroby Niektoré lieky spôsobujú ich exacerbácie. Chemické činidlá, vrátane liekov, môžu spôsobiť dlhodobé negatívne účinky na telo. V prvom rade ide o reprodukčnú funkciu a zdravie potomkov. Môžu poškodiť najmä pohlavné orgány (gonadotoxický účinok), narušiť vnútromaternicový vývoj tela (embryotoxický a fetotoxický účinok) a dokonca spôsobiť rôzne vývojové abnormality (teratogénny účinok).
Mutagénny účinok
Okrem toho medzi dlhodobé vedľajšie účinky vystavenia chemickým látkam patrí aj poškodenie genetického materiálu buniek, čo má za následok génové mutácie (mutagénne účinky) atď. Na rozdiel od toxických účinkov, ako prejavov vedľajších účinkov liekov, majú veľký praktický význam patologické stavy, ktoré vznikajú v dôsledku vystavenia tela chemikáliám vo veľkých, dokonca smrteľných dávkach.
Takéto látky môžu spôsobiť akútnu a chronickú otravu tela. Na Ukrajine kontrola bezpečného užívania drog v lekárska prax vykonáva Oddelenie farmakologického dohľadu Štátneho farmakologického centra Ministerstva zdravotníctva Ukrajiny. Podľa požiadavky sú lekári zdravotníckych zariadení bez ohľadu na ich rezortnú podriadenosť a formy vlastníctva povinní pravidelne podávať tomuto centru informácie o všetkých vedľajšie účinky lieky.
Interakcia toxikantu alebo produktov jeho premeny v organizme so štrukturálnymi prvkami biosystémov, ktorá je základom vyvíjajúceho sa toxického procesu, sa nazýva mechanizmus toxického pôsobenia. Interakcia sa uskutočňuje v dôsledku fyzikálno-chemických a chemických reakcií.
Toxický proces iniciovaný fyzikálno-chemickými reakciami je zvyčajne spôsobený rozpustením toxikantu v určitých prostrediach (vodnom alebo lipidovom) buniek a tkanív tela. V tomto prípade sa výrazne menia fyzikálno-chemické vlastnosti rozpúšťacieho média (pH, viskozita, elektrická vodivosť, sila medzimolekulových interakcií atď.). Charakteristickým znakom tohto typu interakcie je absencia striktnej závislosti kvality vyvíjajúceho účinku na chemických vlastnostiach molekuly toxickej látky. Na tkanivá teda pôsobia všetky kyseliny, zásady, silné oxidačné činidlá, niektoré organické rozpúšťadlá a vysokomolekulárne zlúčeniny bez špecifickej aktivity.
Najčastejšie je toxický účinok založený na chemické reakcie toxická látka so špecifickým štruktúrnym prvkom živého systému. Štrukturálna zložka biologického systému, s ktorou toxická látka chemicky interaguje, sa nazýva jej „receptor“ alebo „cieľ“.
Mechanizmy toxického pôsobenia veľkej väčšiny chemikálií nie sú v súčasnosti známe. V tomto ohľade sa mnohé z tried molekúl a molekulárnych komplexov, ktoré tvoria telo opísané nižšie, považujú väčšinou len za pravdepodobné receptory (ciele) pôsobenia jedov. Zvažovať ich z tohto pohľadu je legitímne, pretože pôsobenie niektorých dobre preštudovaných toxických látok je založené na interakcii so zástupcami práve týchto tried biomolekúl.
1. Definícia pojmu „receptor“ v toxikológii
Pojem "receptor" je veľmi priestranný. V biológii sa najčastejšie používa v týchto významoch:
1. Všeobecná koncepcia. Receptory sú miesta relatívne špecifickej väzby na biosubstrát xenobiotík (alebo endogénnych molekúl), za predpokladu, že proces väzby sa riadi zákonom hromadného pôsobenia. Ako receptory môžu pôsobiť celé molekuly proteínov, nukleových kyselín, polysacharidov, lipidov alebo ich fragmentov. Vo vzťahu k fragmentu biomolekuly, ktorý sa priamo podieľa na tvorbe komplexu s chemickou látkou, sa často používa termín „receptorová oblasť“. Napríklad receptor oxidu uhoľnatého v tele je molekula hemoglobínu a oblasť receptora je železnatý ión uzavretý v hemovom porfyrínovom kruhu.
2. Selektívne receptory. S evolučnou zložitosťou organizmov vznikajú špeciálne molekulárne komplexy - prvky biologických systémov, ktoré majú vysokú afinitu k jednotlivým chemickým látkam, ktoré plnia funkcie bioregulátorov (hormóny, neurotransmitery a pod.). Časti biologických systémov, ktoré majú najvyššiu afinitu k jednotlivým špeciálnym bioregulátorom, sa nazývajú „selektívne receptory“. Látky, ktoré interagujú so selektívnymi receptormi v súlade so zákonom hromadného pôsobenia, sa nazývajú selektívne receptorové ligandy. Interakcia endogénnych ligandov so selektívnymi receptormi je obzvlášť dôležitá pre udržanie homeostázy.
Mnohé selektívne receptory pozostávajú z niekoľkých podjednotiek, z ktorých len niektoré majú miesta viažuce ligand. Termín "receptor" sa často používa len na označenie takýchto podjednotiek viažucich ligand.
3. Permanentné receptory sú selektívne receptory, ktorých štruktúra a vlastnosti sú kódované pomocou špeciálnych génov alebo permanentných génových komplexov. Na fenotypovej úrovni sa zmeny v receptore prostredníctvom génovej rekombinácie vyvíjajú extrémne zriedkavo. Zmeny v zložení aminokyselín proteínu, ktorý tvorí selektívny receptor, ktoré niekedy vznikajú počas evolúcie v dôsledku polygenetických transformácií, majú spravidla malý vplyv na funkčné charakteristiky tohto proteínu, jeho afinitu k endogénnym ligandom a xenobiotikám.
Medzi permanentné receptory patria:
Neurotransmiter a hormonálne receptory. Podobne ako iné selektívne receptory sú tieto receptory schopné selektívne interagovať s niektorými xenobiotikami (lieky, toxické látky). Xenobiotiká môžu pôsobiť ako agonisty aj antagonisty endogénnych ligandov. V dôsledku toho sa aktivuje alebo potlačí určitá biologická funkcia pod kontrolou tohto receptorového aparátu;
Enzýmy sú proteínové štruktúry, ktoré selektívne interagujú so substrátmi, ktorých transformáciu katalyzujú. Enzýmy môžu tiež interagovať s cudzorodými látkami, ktoré sa v tomto prípade stávajú buď inhibítormi alebo alosterickými regulátormi ich aktivity;
Transportné proteíny - selektívne viažu endogénne ligandy určitej štruktúry a uskutočňujú ich ukladanie alebo prenos cez rôzne biologické bariéry. Toxické látky, ktoré interagujú s transportnými proteínmi, tiež pôsobia ako ich inhibítory alebo alosterické regulátory.
4. Receptory s meniacou sa štruktúrou. Ide najmä o protilátky a antigén viažuce receptory T-lymfocytov. Receptory tohto typu sa tvoria v prekurzorových bunkách zrelých buniek bunkové formy v dôsledku externe indukovanej rekombinácie 2 - 5 génov, ktoré riadia ich syntézu. Ak k rekombinácii došlo počas procesu bunkovej diferenciácie, potom sa v zrelých prvkoch syntetizujú receptory len určitej štruktúry. Týmto spôsobom sa vytvárajú selektívne receptory pre špecifické ligandy a proliferácia vedie k objaveniu sa celého klonu buniek obsahujúcich tieto receptory.
Ako vyplýva z vyššie uvedených definícií, v biológii sa výraz „receptor“ používa najmä na označenie štruktúr, ktoré sa priamo podieľajú na vnímaní a prenose biologických signálov a sú schopné selektívne sa viazať, okrem endogénnych ligandov (neurotransmiterov, hormónov, substrátov). ), niektoré cudzie zlúčeniny.
V toxikológii (rovnako ako vo farmakológii) pojem „receptor“ označuje akýkoľvek štrukturálny prvok živého (biologického) systému, s ktorým chemicky interaguje toxická látka (liečivo). V tomto čítaní zaviedol tento pojem do chemickej biológie na začiatku dvadsiateho storočia Paul Ehrlich (1913).
Rozsah energetických charakteristík interakcie receptor-ligand je nezvyčajne široký: od tvorby slabých, ľahko prerušiteľných väzieb až po tvorbu ireverzibilných komplexov (pozri vyššie). Povaha interakcie a štruktúra vytvoreného komplexu závisia nielen od štruktúry toxikantu, konformácie receptora, ale aj od vlastností média: pH, iónová sila atď. V súlade so zákonom hromadného pôsobenia je počet vytvorených komplexov látka-receptor určený interakčnou energiou (afinitou) a obsahom oboch zložiek reakcie (látky a jej receptora) v biologickom systéme.
Receptory môžu byť „tiché“ a aktívne. „Tichý“ receptor je štrukturálna zložka biologického systému, ktorej interakcia s látkou nevedie k vytvoreniu odpovede (napríklad naviazanie arzénu na proteíny, ktoré tvoria vlasy a nechty). Aktívny receptor je štrukturálna zložka biologického systému, ktorej interakcia s toxickou látkou iniciuje toxický proces. Aby sa predišlo terminologickým ťažkostiam, výraz „cieľová štruktúra“ sa často používa na označenie štruktúrnych prvkov, s ktorými toxická látka interaguje a iniciuje toxický proces, namiesto výrazu „receptor“.
Prijímajú sa tieto postuláty:
Toxický účinok látky je výraznejší, čím väčší je počet aktívnych receptorov (cieľových štruktúr), ktoré interagujú s toxickou látkou;
Toxicita látky je vyššia, čím menšie množstvo sa viaže na „tiché“ receptory, tým účinnejšie pôsobí na aktívny receptor (cieľovú štruktúru), tým viac vyššiu hodnotu má receptor a poškodený biologický systém na udržanie homeostázy celého organizmu.
Akákoľvek bunka, tkanivo, orgán obsahuje obrovské množstvo potenciálnych receptorov rôzne druhy("spustenie" rôznych biologických reakcií), s ktorými môžu ligandy interagovať. Berúc do úvahy vyššie uvedené, väzba ligandu (endogénnej látky aj xenobiotika) na receptor daného typu je selektívna len v určitom koncentračnom rozmedzí. Zvýšenie koncentrácie ligandu v biologickom systéme vedie k rozšíreniu rozsahu typov receptorov, s ktorými interaguje, a následne k zmene jeho biologickej aktivity. Toto je tiež jeden zo základných princípov toxikológie, dokázaný mnohými pozorovaniami.
Ciele (receptory) pre toxické účinky môžu byť:
Štrukturálne prvky medzibunkového priestoru;
Štrukturálne prvky buniek tela;
Štrukturálne prvky systémov na reguláciu bunkovej aktivity.
2. Vplyv toxikantu na prvky medzibunkového priestoru
Každá bunka tela je obklopená vodným prostredím – intersticiálnou alebo medzibunkovou tekutinou. Pre krvinky je medzibunkovou tekutinou krvná plazma. Hlavné vlastnosti medzibunkovej tekutiny: jej zloženie elektrolytov a určitý osmotický tlak. Zloženie elektrolytu je určené najmä obsahom iónov Na+, K+, Ca2+, Cl-, HCO3- atď.; osmotický tlak – prítomnosť bielkovín, iných aniónov a katiónov. Medzibunková tekutina obsahuje množstvo substrátov pre bunkový metabolizmus, produkty bunkového metabolizmu a molekuly, ktoré regulujú bunkovú aktivitu.
Keď sa toxická látka dostane do medzibunkovej tekutiny, môže zmeniť svoje fyzikálno-chemické vlastnosti a vstúpiť do chemickej interakcie so svojimi štruktúrnymi prvkami. Zmena vlastností medzibunkovej tekutiny okamžite vedie k reakcii buniek. V dôsledku interakcie toxickej látky so zložkami medzibunkovej tekutiny sú možné nasledujúce mechanizmy toxického účinku:
1. Účinky elektrolytov. Porušenie zloženia elektrolytu sa pozoruje v prípade otravy látkami, ktoré môžu viazať ióny. Pri intoxikácii fluoridmi (F-), niektorými komplexotvornými látkami (Na2EDTA, DTPA a pod.), inými toxickými látkami (etylénglykol, ktorý metabolizuje na kyselinu šťaveľovú), vápenatými iónmi sa viažu v krvi a medzibunkovej tekutine, vzniká akútna hypokalciémia. , sprevádzané poruchami činnosti nervového systému, svalového tonusu, systému zrážania krvi atď. Porušenie iónovej rovnováhy možno v niektorých prípadoch eliminovať zavedením roztokov elektrolytov do tela.
2. Účinky pH. Intoxikácia množstvom látok môže byť napriek vysokej tlmivej kapacite medzibunkovej tekutiny sprevádzaná výrazným narušením acidobázických vlastností vnútorného prostredia organizmu. Otrava metanolom teda vedie k akumulácii v tele kyselina mravčia spôsobuje ťažkú acidózu. Zmeny pH intersticiálnej tekutiny môžu byť tiež dôsledkom sekundárnych toxických účinkov a môžu sa vyvinúť v dôsledku porúch bioenergetiky, hemodynamiky (metabolická acidóza/alkalóza) a vonkajšieho dýchania (plynová acidóza/alkalóza). V závažných prípadoch môže byť pH normalizované podaním tlmivých roztokov obeti.
3. Väzba a inaktivácia štruktúrnych prvkov medzibunkovej tekutiny a krvnej plazmy. Krvná plazma obsahuje štruktúrne prvky, ktoré majú vysokú biologickú aktivitu a môžu sa stať cieľom toxických látok. Patria sem napríklad faktory systému zrážania krvi, hydrolytické enzýmy (esterázy), deštruktívne xenobiotiká atď. Dôsledkom tohto pôsobenia môže byť nielen intoxikácia, ale aj alobióza. Napríklad inhibícia aktivity plazmatických karboxylesteráz, ktoré ničia organofosforové zlúčeniny (OP) pomocou tri-o-krezylfosfátu (TOCP), vedie k významnému zvýšeniu toxicity týchto zlúčenín.
4. Porušenie osmotického tlaku. Významné poruchy osmotického tlaku krvi a intersticiálnej tekutiny počas intoxikácie sú spravidla sekundárnej povahy (zhoršené funkcie pečene, obličiek, toxický edém pľúca). Evolučný efekt škodlivým spôsobom ovplyvňuje funkčný stav bunky, orgány a tkanivá celého tela.
3. Vplyv toxických látok na štrukturálne prvky buniek
Štrukturálne prvky buniek, s ktorými toxické látky interagujú, sú spravidla:
Nukleové kyseliny;
Lipidové prvky biomembrán;
Selektívne receptory pre endogénne bioregulátory (hormóny, neurotransmitery atď.).
TOXIKOMETRIA
ZÁVISLOSŤ „DÁVKOVÝ ÚČINOK“ V TOXIKOLOGII
Spektrum prejavov toxického procesu je určené štruktúrou toxickej látky. Závažnosť výsledného účinku je však funkciou množstva účinnej látky.
Na označenie množstva látky pôsobiacej na biologický objekt sa používa pojem dávka. Napríklad zavedenie jedovatej látky v množstve 500 mg do žalúdka potkana s hmotnosťou 250 g a králika s hmotnosťou 2 000 g znamená, že zvieratám boli podané dávky rovnajúce sa 2 a 0,25 mg/kg (koncept „dávka“ bude podrobnejšie popísaná nižšie).
Vzťah medzi dávkou a účinkom je možné vysledovať na všetkých úrovniach organizácie živej hmoty: od molekulárnej po populáciu. V tomto prípade sa v prevažnej väčšine prípadov zaznamená všeobecný vzorec: so zvyšujúcou sa dávkou sa zvyšuje stupeň poškodenia systému; Do procesu sa zapája čoraz väčší počet jeho základných prvkov.
Záležiac na efektívna dávka Takmer každá látka za určitých podmienok môže byť pre telo škodlivá. To platí pre toxické látky pôsobiace lokálne aj po resorpcii do vnútorného prostredia.
Prejav vzťahu dávka-účinok výrazne ovplyvňuje vnútro- a medzidruhová variabilita organizmov. Jednotlivci patriaci k rovnakému druhu sa skutočne navzájom výrazne líšia v biochemických, fyziologických a morfologických charakteristikách. Tieto rozdiely sú vo väčšine prípadov spôsobené ich genetickými vlastnosťami. Vďaka rovnakým genetickým vlastnostiam sú medzidruhové rozdiely ešte výraznejšie. V tomto ohľade sa dávky konkrétnej látky, v ktorej poškodzuje organizmy rovnakého a najmä rôznych druhov, niekedy veľmi výrazne líšia. V dôsledku toho vzťah medzi dávkou a účinkom odráža vlastnosti nielen jedovatej látky, ale aj organizmu, na ktorý pôsobí. V praxi to znamená, že kvantitatívne hodnotenie toxicity, založené na štúdiu vzťahu dávka-účinok, by sa malo vykonávať v experimentoch na rôznych biologických objektoch a určite by ste sa mali uchýliť k štatistické metódy spracovanie prijatých údajov.
Vzťah medzi dávkou a účinkom na mortalitu
4.1.3.1. Všeobecné pohľady
Keďže smrť po pôsobení jedovatej látky je alternatívnou reakciou, realizovanou podľa princípu „všetko alebo nič“, tento účinok sa považuje za najvhodnejší na stanovenie toxicity látok, používa sa na určenie hodnoty priemernej smrteľnej dávky (LD50).
Stanovenie akútnej toxicity pomocou ukazovateľa „úmrtnosť“ sa vykonáva metódou vytvárania podskupín (pozri vyššie). Jedovatú látku podáva jeden z možné spôsoby(enterálne, parenterálne) za kontrolovaných podmienok. Je potrebné vziať do úvahy, že spôsob podávania látky najvýznamnejšie ovplyvňuje veľkosť toxicity.
Používajú sa zvieratá rovnakého pohlavia, veku, hmotnosti, chované na špecifickej strave, v nevyhnutných podmienkach ustajnenia, teploty, vlhkosti atď. Štúdie sa opakujú na niekoľkých typoch laboratórnych zvierat. Po podaní testovanej chemickej zlúčeniny sa vykonajú pozorovania na určenie počtu mŕtvych zvierat, zvyčajne počas 14 dní. V prípade aplikácie látky na kožu je bezpodmienečne nutné zaznamenať čas kontaktu, ako aj stanoviť podmienky aplikácie (expozícia bola vykonaná z uzavretého alebo otvoreného priestoru). Je zrejmé, že stupeň poškodenia kože a závažnosť resorpčného účinku sú funkciou množstva aplikovaného materiálu a dĺžky jeho kontaktu s pokožkou. Pre všetky spôsoby expozície iné ako inhalácia sa expozičná dávka zvyčajne vyjadruje ako hmotnosť (alebo objem) testovanej látky na jednotku telesnej hmotnosti (mg/kg; ml/kg).
Pri inhalačnej expozícii je expozičná dávka vyjadrená ako množstvo testovanej látky prítomnej v jednotke objemu vzduchu: mg/m3 alebo častice na milión (ppm). Pri tomto spôsobe expozície je veľmi dôležité zvážiť dobu expozície. Čím dlhšia je expozícia, tým vyššia je expozičná dávka, tým vyšší je potenciál nežiaducich účinkov. Získané informácie o vzťahu medzi dávkou a odozvou pre rôzne koncentrácie látky vo vdychovanom vzduchu by sa mali získať v rovnakom čase expozície. Experiment môže byť štruktúrovaný rôzne, konkrétne rôzne skupiny pokusných zvierat inhalujú látku v rovnakej koncentrácii, ale v rôznom čase.
Na približné posúdenie toxicity inhalačných účinných látok, ktoré súčasne zohľadňuje koncentráciu jedovatej látky aj dobu jej expozície, sa zvyčajne používa hodnota „toxodózy“ vypočítaná podľa vzorca navrhnutého Haberom začiatok storočia:
W = Ct, kde
W - toxodóza (mg min/m3)
C - koncentrácia toxickej látky (mg/m3)
t - expozičný čas (min)
Predpokladá sa, že pri krátkodobej inhalácii látok sa dosiahne rovnaký účinok (úhyn laboratórnych zvierat) tak pri krátkom vystavení vysokým dávkam, ako aj pri dlhšom vystavení látkam v nižších koncentráciách, pričom súčin času a koncentrácie látky zostáva nezmenený. Najčastejšie sa na charakterizáciu chemických bojových látok používala definícia toxodóz.
Interpretácia a praktické využitie výsledkov
Hlavným záverom, ktorý toxikológ robí pri stanovovaní pozitívneho vzťahu medzi dávkou a odozvou, je zvyčajne to, že medzi expozíciou testovanej látke a vývojom toxického procesu existuje príčinná súvislosť. Informácie o závislosti by sa však mali interpretovať len vo vzťahu k podmienkam, za ktorých sa získavajú. Jeho charakter ovplyvňuje veľké množstvo faktorov, ktoré sú špecifické pre každú látku a biologický druh, na ktorých zástupcov látka pôsobí. V tejto súvislosti je potrebné vziať do úvahy niekoľko okolností:
1. Presnosť kvantitatívnych charakteristík hodnoty LD50 sa dosahuje starostlivým experimentovaním a primeraným štatistickým spracovaním získaných výsledkov. Ak sa pri opakovaní experimentu toxicity získajú kvantitatívne údaje, ktoré sa líšia od údajov získaných predtým, môže to byť dôsledok variability vlastností použitého biologického objektu a podmienok prostredia.
2. Najdôležitejšou charakteristikou nebezpečenstva látky je čas smrti po vystavení toxickej látke. Látky s rovnakou hodnotou LD50, ale rôznym časom smrti, teda môžu predstavovať rôzne nebezpečenstvá. Rýchlo aktívne zložky sú často považované za nebezpečnejšie. Avšak „pomaly pôsobiace“ látky s veľmi dlhým latentným obdobím majú často tendenciu sa hromadiť v tele, a preto sú aj mimoriadne nebezpečné. Rýchlo pôsobiace toxické látky zahŕňajú chemické bojové látky (FOV, kyselina kyanovodíková, dráždivé látky atď.). Oneskorenými látkami sú polyhalogénované polycyklické uhľovodíky (halogénované dioxíny, dibenzofurány atď.), niektoré kovy (kadmium, tálium, ortuť atď.) a mnohé ďalšie.
3. Viac úplný výklad výsledky získané na posúdenie toxicity si okrem stanovenia kvantitatívnych charakteristík vyžadujú podrobná štúdia príčin smrti (pozri príslušnú časť). Ak látka môže spôsobiť rôzne potenciálne smrteľné účinky (zastavenie dýchania, srdcová zástava, kolaps a pod.), je potrebné pochopiť, ktorý z účinkov vedie, a tiež, či tento jav môže spôsobiť komplikáciu vzťahu dávka – odozva. Napríklad rôzne biologické účinky môžu spôsobiť smrť v akútnej a oneskorenej fáze intoxikácie. Intoxikácia dichlóretánom už v prvých hodinách teda môže viesť k smrti pokusného zvieraťa v dôsledku útlmu centrálneho nervového systému (omamný, neelektrolytový efekt). V neskorých obdobiach intoxikácie zviera uhynie na akútne zlyhanie obličiek a pečene (cytotoxický účinok). Je zrejmé, že je to dôležité aj pri určovaní kvantitatívnych charakteristík toxicity. Teda terc-butylnitrit, keď sa podáva intraperitoneálne myšiam a zaznamená sa letálny účinok do 30 minút, má hodnotu LD50 613 mg/kg; keď sú úmrtia zaregistrované do 7 dní, LD50 je 187 mg/kg. Smrť v prvých minútach zrejme nastáva v dôsledku oslabenia cievneho tonusu a tvorby methemoglobínu, v neskoršom období z poškodenia pečene.
4. Hodnota LD50 získaná v akútnom experimente nie je charakteristikou toxicity látky pri opakovanej subakútnej alebo chronickej expozícii. Pre látky s vysokou schopnosťou akumulácie teda môže byť hodnota letálnej koncentrácie toxickej látky v prostredí stanovená po jednorazovom podaní výrazne vyššia ako koncentrácia spôsobujúca smrť pri dlhšej expozícii. Pri slabo kumulatívnych látkach nemusia byť tieto rozdiely také výrazné.
V praxi sa údaje o reakcii na dávku a hodnoty LD50 často používajú v nasledujúcich situáciách:
1. Charakterizovať akútnu toxicitu látok počas rutinných toxikologických štúdií a porovnať toxicitu niekoľkých chemických zlúčenín.
TOXIKOKINETIKA
Toxikokinetika je odvetvie toxikológie, v rámci ktorého sa študujú vzorce, ako aj kvalitatívne a kvantitatívne charakteristiky resorpcie, distribúcie, biotransformácie xenobiotík v organizme a ich eliminácie (obrázok 1).
Obrázok 1. Štádiá interakcie organizmu s xenobiotikom
Z hľadiska toxikokinetiky je telo zložitý heterogénny systém pozostávajúci z veľkého množstva kompartmentov (oddielov): krv, tkanivá, extracelulárna tekutina, vnútrobunkový obsah, s rôznymi vlastnosťami, navzájom oddelené biologickými bariérami. Bariéry zahŕňajú bunkové a intracelulárne membrány, histohematické bariéry(napríklad hematoencefalické), integumentárne tkanivá (koža, sliznice). Kinetika látok v tele je v podstate ich prekonávanie biologických bariér a distribúcia medzi kompartmentmi (obrázok 2).
Počas príjmu, distribúcie a odstraňovania látky sa uskutočňujú procesy jej miešania (konvekcia), rozpúšťania v biologických médiách, difúzie, osmózy a filtrácie cez biologické bariéry.
Špecifické charakteristiky toxikokinetiky sú určené tak vlastnosťami samotnej látky, ako aj štrukturálnymi a funkčnými charakteristikami organizmu.
Obrázok 2. Schéma pohybu látok v hlavných oddeleniach tela
Najdôležitejšie vlastnosti látky, ktoré ovplyvňujú jej toxikokinetické parametre, sú:
Rozdeľovací koeficient v systéme olej/voda – určuje schopnosť akumulácie vo vhodnom prostredí: rozpustný v tukoch – v lipidoch; rozpustné vo vode - vo vode;
Molekulárna veľkosť – ovplyvňuje schopnosť difúzie v prostredí a prenikania pórmi biologických membrán a bariér;
Disociačná konštanta – určuje relatívny podiel molekúl toxikantu disociovaných v podmienkach vnútorného prostredia organizmu, t.j. pomer molekúl v ionizovanej a neionizovanej forme. Disociované molekuly (ióny) neprenikajú dobre iónovými kanálmi a neprenikajú cez lipidové bariéry;
Chemické vlastnosti- určiť afinitu toxickej látky k chemickým a biochemickým prvkom buniek, tkanív a orgánov.
Vlastnosti organizmu, ktoré ovplyvňujú toxikokinetiku xenobiotík.
Vlastnosti priehradiek:
Pomer vody a tuku v bunkách, tkanivách a orgánoch. Biologické štruktúry môžu obsahovať buď málo ( sval), alebo veľa tuku (biologické membrány, tukové tkanivo, mozog);
Prítomnosť molekúl, ktoré aktívne viažu toxickú látku. Napríklad v kostiach sú štruktúry, ktoré aktívne viažu nielen vápnik, ale aj iné dvojmocné kovy (olovo, stroncium atď.).
Vlastnosti biologických bariér:
Hrúbka;
Prítomnosť a veľkosť pórov;
Prítomnosť alebo neprítomnosť mechanizmov na aktívny alebo uľahčený transport chemikálií.
Podľa existujúcich koncepcií je sila účinku látky na organizmus funkciou jej koncentrácie v mieste interakcie s cieľovou štruktúrou, ktorá je zase určená nielen dávkou, ale aj toxikokinetickými parametrami xenobiotika. . Toxikokinetika formuluje odpoveď na otázku: ako ovplyvňuje dávka a spôsob expozície látky telu vývoj toxického procesu?
METABOLIZMUS XENOBIOTIK
Mnoho xenobiotík, keď sa dostane do tela, podlieha biotransformácii a uvoľňuje sa vo forme metabolitov. Biotransformácia je z veľkej časti založená na enzymatických premenách molekúl. Biologický význam tohto javu je premena chemickej látky do formy vhodnej na odstránenie z tela, a tým skrátenie času jej pôsobenia.
Metabolizmus xenobiotík prebieha v dvoch fázach (obrázok 1).
Obrázok 1. Fázy metabolizmu cudzích zlúčenín
Počas prvej fázy redoxnej alebo hydrolytickej premeny je molekula látky obohatená o polárne funkčné skupiny, vďaka čomu je reaktívna a rozpustnejšia vo vode. V druhej fáze prebiehajú syntetické procesy konjugácie medziproduktov látkovej premeny s endogénnymi molekulami, ktorých výsledkom je vznik polárnych zlúčenín, ktoré sa vylučujú z tela pomocou špeciálnych vylučovacích mechanizmov.
Rozmanitosť katalytických vlastností biotransformačných enzýmov a ich nízka substrátová špecifickosť umožňuje telu metabolizovať látky veľmi odlišných štruktúr. Zároveň u zvierat rôznych druhov a u ľudí nie je metabolizmus xenobiotík ani zďaleka rovnaký, keďže enzýmy podieľajúce sa na premene cudzorodých látok sú často druhovo špecifické.
Dôsledkom chemickej modifikácie molekuly xenobiotika môže byť:
1. Znížená toxicita;
2. zvýšená toxicita;
3. Zmena povahy toxického účinku;
4. Spustenie toxického procesu.
Metabolizmus mnohých xenobiotík je sprevádzaný tvorbou produktov, ktoré sú z hľadiska toxicity výrazne horšie ako pôvodné látky. Tiokyanáty vznikajúce pri biokonverzii kyanidu sú teda niekoľko stokrát menej toxické ako pôvodné xenobiotiká. Hydrolytická eliminácia iónu fluóru z molekúl sarínu, somanu a diizopropylfluórfosfátu vedie k strate schopnosti týchto látok inhibovať aktivitu acetylcholínesterázy a k výraznému zníženiu ich toxicity. Proces, pri ktorom toxická látka stráca svoju toxicitu v dôsledku biotransformácie, sa nazýva „metabolická detoxikácia“.
ZÁKLADY EKOTOXIKOLÓGIE
Rozvoj priemyslu je neoddeliteľne spojený s rozširovaním sortimentu používaných chemikálií. Rastúce množstvá pesticídov, hnojív a iných používaných chemikálií sú charakteristickým znakom moderného poľnohospodárstva a lesníctva. Toto je objektívna príčina neustáleho nárastu chemického nebezpečenstva pre životné prostredie, skrytého v samotnej podstate ľudskej činnosti.
Len pred niekoľkými desaťročiami sa chemický odpad z výroby jednoducho vysypal do životného prostredia a pesticídy a hnojivá sa takmer nekontrolovane rozprašovali na základe utilitárnych úvah na obrovské plochy. Zároveň sa verilo, že plynné látky by sa mali rýchlo rozptýliť v atmosfére, kvapaliny by sa mali čiastočne rozpustiť vo vode a byť odnesené z miest emisií. Hoci sa v regiónoch výrazne hromadili tuhé častice, potenciálne riziko priemyselných emisií sa považovalo za nízke. Používanie pesticídov a hnojív prinieslo ekonomický efekt, ktorý bol mnohonásobne väčší ako škody spôsobené toxickými látkami na prírode.
Už v roku 1962 sa však objavila kniha Rachel Carsonovej „Silent Spring“, v ktorej autor opisuje prípady hromadného úhynu vtákov a rýb z nekontrolovaného používania pesticídov. Carson dospel k záveru, že pozorované účinky znečisťujúcich látok na voľne žijúce zvieratá predznamenávajú blížiacu sa katastrofu aj pre ľudí. Táto kniha upútala pozornosť všetkých. Objavili sa spoločnosti na ochranu životného prostredia a vládna legislatíva regulujúca emisie xenobiotík. Touto knihou sa vlastne začal vývoj nového odvetvia vedy – toxikológie zvierat.
Ekotoxikológiu ako nezávislú vedu identifikoval Rene Traut, ktorý v roku 1969 prvýkrát spojil dva úplne odlišné predmety: ekológiu (podľa Krebsa vedu o vzťahoch, ktoré určujú distribúciu a biotop živých bytostí) a toxikológiu. V skutočnosti táto oblasť vedomostí zahŕňa okrem uvedených prvkov aj prvky iných prírodných vied, ako je chémia, biochémia, fyziológia, populačná genetika atď.
Ako sa vyvíjal, samotný koncept ekotoxikológie prešiel určitým vývojom. V roku 1978 Butler považoval ekotoxikológiu za vedu, ktorá študuje toxické účinky chemických látok na živé organizmy, najmä na úrovni populácie a komunity, v rámci definovaných ekosystémov. Levin a kol. v roku 1989 ju definovali ako vedu o predpovedaní účinkov chemikálií na ekosystémy. V roku 1994 definovali W. a T. Forbes ekotoxikológiu takto: Oblasť vedomostí, ktorá sumarizuje ekologické a toxikologické účinky chemických znečisťujúcich látok na populácie, spoločenstvá a ekosystémy, sleduje osud (prevoz, transformáciu a likvidáciu) takýchto znečisťujúcich látok v životné prostredie.
Ekotoxikológia teda podľa autorov študuje vývoj nepriaznivých vplyvov prejavujúcich sa pôsobením škodlivín na širokú škálu živých organizmov (od mikroorganizmov až po človeka), spravidla na úrovni populácií alebo ekosystémov ako celku, ako aj osud chemikálie v systéme biogeocenóza.
Neskôr v rámci ekotoxikológie začali vyčleňovať ako samostatný smer jednu z jej sekcií s názvom environmentálna toxikológia.
Existuje tendencia používať termín ekotoxikológia iba na označenie súboru poznatkov o účinkoch chemikálií na iné ekosystémy ako ľudí. Podľa Walkera a kol. (1996) je teda ekotoxikológia štúdiou škodlivé účinky chemikálie na ekosystémy. Vylúčením ľudských objektov z okruhu objektov posudzovaných ekotoxikológiou táto definícia určuje rozdiel medzi ekotoxikológiou a environmentálnou toxikológiou a určuje predmet ich štúdia. Pojem environmentálna toxikológia sa navrhuje používať len na štúdie priamych účinkov látok znečisťujúcich životné prostredie na ľudí.
Environmentálna toxikológia v procese štúdia účinkov chemických látok prítomných v životnom prostredí na človeka a ľudské spoločenstvá pracuje s už zavedenými kategóriami a koncepciami klasickej toxikológie a spravidla uplatňuje svoju tradičnú experimentálnu, klinickú a epidemiologickú metodológiu. Predmetom skúmania sú mechanizmy, dynamika vývoja, prejavy nepriaznivého pôsobenia toxikantov a produktov ich premeny v životnom prostredí na človeka.
Pri zdieľaní tohto prístupu vo všeobecnosti a pri pozitívnom hodnotení jeho praktického významu je však potrebné poznamenať, že metodologické rozdiely medzi ekotoxikológiou a environmentálnou toxikológiou sa úplne stierajú, keď je výskumník poverený hodnotením nepriamych účinkov znečisťujúcich látok na ľudskú populáciu (napr. , spôsobené toxickou modifikáciou bioty), alebo naopak zistiť mechanizmy pôsobenia chemických látok v životnom prostredí na predstaviteľov konkrétneho druhu živých bytostí. V tomto smere je z teoretického hľadiska environmentálna toxikológia ako veda len osobitným problémom environmentálnej toxikológie, zatiaľ čo metodológia, pojmový aparát a štruktúra vied sú zjednotené.
1. Xenobiotický profil prostredia
Z pozície toxikológa sú abiotické a biotické prvky toho, čo nazývame prostredím, všetko zložité, niekedy organizované aglomeráty, zmesi nespočetných molekúl.
Pre ekotoxikológiu sú zaujímavé len molekuly, ktoré sú biologicky dostupné, t.j. schopné nemechanicky interagovať so živými organizmami. Spravidla ide o zlúčeniny, ktoré sú v plynnom, resp tekutom stave, vo forme vodných roztokov, adsorbovaných na pôdnych časticiach a rôznych povrchoch, pevných látok, ale vo forme jemného prachu (veľkosť častíc menej ako 50 mikrónov) a nakoniec látok vstupujúcich do tela s potravou.
Niektoré z biologicky dostupných zlúčenín organizmy využívajú, podieľajú sa na procesoch ich plastovej a energetickej výmeny s prostredím, t.j. pôsobiť ako zdroje biotopov. Iné, ktoré vstupujú do tela zvierat a rastlín, sa nepoužívajú ako zdroje energie alebo plastového materiálu, ale pôsobia v nich dostatočné dávky a koncentrácie, môže výrazne modifikovať priebeh normálu fyziologické procesy. Takéto zlúčeniny sa nazývajú cudzorodé alebo xenobiotiká (cudzie pre život).
Súhrn cudzích látok obsiahnutých v životnom prostredí (voda, pôda, vzduch a živé organizmy) vo forme (agregátnom stave), ktorá im umožňuje vstupovať do chemických a fyzikálno-chemických interakcií s biologickými objektmi ekosystému, tvorí xenobiotický profil biogeocenózy. . Xenobiotický profil by sa mal považovať za jeden z najdôležitejších environmentálnych faktorov (spolu s teplotou, svetlom, vlhkosťou, trofickými podmienkami atď.), ktorý možno opísať kvalitatívnymi a kvantitatívnymi charakteristikami.
Dôležitým prvkom xenobiotického profilu sú cudzorodé látky obsiahnuté v orgánoch a tkanivách živých bytostí, pretože všetky sú skôr či neskôr spotrebované inými organizmami (t.j. majú biologickú dostupnosť). Naopak, chemikálie fixované v pevných, vzduchom nedispergovateľných a vo vode nerozpustných predmetoch (kamene, pevné priemyselné produkty, sklo, plasty atď.) biologickú dostupnosť nemajú. Možno ich považovať za zdroje tvorby xenobiotického profilu.
Xenobiotické profily prostredia, vznikajúce počas evolučných procesov, ktoré na planéte prebiehajú milióny rokov, môžeme nazvať prírodnými xenobiotickými profilmi. V rôznych oblastiach Zeme sa líšia. Biocenózy existujúce v týchto regiónoch (biotopy) sú do tej či onej miery prispôsobené zodpovedajúcim prírodným xenobiotickým profilom.
Rôzne prírodné kolízie a v posledných rokoch aj ekonomická činnosť človeka niekedy výrazne menia prirodzený xenobiotický profil mnohých regiónov (najmä urbanizovaných). Chemické látky, ktoré sa akumulujú v životnom prostredí v množstvách preň neobvyklých a spôsobujú zmeny v prirodzenom xenobiotickom profile, pôsobia ako ekopollutanty (polutanty). Zmena v xenobiotickom profile môže vyplynúť z nadmernej akumulácie jednej alebo viacerých ekopolutantov v životnom prostredí.
To nie vždy vedie k škodlivým následkom pre voľne žijúce zvieratá a obyvateľstvo. Za ekotoxickú látku možno označiť len ekopolutant, ktorý sa nahromadil v životnom prostredí v množstve dostatočnom na spustenie toxického procesu v biocenóze (na akejkoľvek úrovni organizácie živej hmoty).
Jednou z najťažších praktických úloh ekotoxikológie je stanovenie kvantitatívnych parametrov, pri ktorých sa ekopolutant premieňa na ekotoxickú látku. Pri riešení tohto problému je potrebné vziať do úvahy, že v reálnych podmienkach celý xenobiotický profil prostredia ovplyvňuje biocenózu, čím modifikuje biologickú aktivitu jednotlivej znečisťujúcej látky. Preto v rôznych regiónoch (rôzne xenobiotické profily, rôzne biocenózy) sú kvantitatívne parametre premeny znečisťujúcej látky na ekotoxickú prísne vzaté rôzne.
2. Ekotoxikokinetika
Ekotoxikokinetika je odbor ekotoxikológie, ktorý skúma osud xenobiotík (ekopollutantov) v životnom prostredí: zdroje ich výskytu; distribúcia v abiotických a biotických prvkoch prostredia; transformácia xenobiotík v životnom prostredí; eliminácia z prostredia.
2.1. Tvorba xenobiotického profilu. Zdroje znečisťujúcich látok vstupujúcich do životného prostredia
Prírodné zdroje biologicky dostupných xenobiotík podľa WHO (1992) zahŕňajú: prachové častice prenášané vetrom, aerosól morskej soli, sopečnú činnosť, lesné požiare, biogénne častice, biogénne prchavé látky. Ďalším zdrojom xenobiotík v životnom prostredí, ktorých význam neustále narastá, je ľudská činnosť
Najdôležitejší prvok ekotoxikologickou charakteristikou znečisťujúcich látok je identifikácia ich zdrojov. Riešenie tohto problému nie je vôbec jednoduché, pretože... Niekedy sa látka dostane do prostredia v nepatrných množstvách, niekedy vo forme nečistôt až úplne neškodných látok. Napokon, tvorba ekopollutantu v životnom prostredí je možná v dôsledku abiotických alebo biotických premien iných látok.
2.2. Vytrvalosť
Početné abiotické (prebiehajúce bez účasti živých organizmov) a biotické (prebiehajúce za účasti živých organizmov) procesy v prostredí sú zamerané na elimináciu (odstraňovanie) ekopollutantov. Mnoho xenobiotík, akonáhle sa dostanú do vzduchu, pôdy a vody, spôsobuje minimálne poškodenie ekosystémov, pretože čas ich expozície je zanedbateľný. Látky, ktoré sú odolné voči procesom deštrukcie a v dôsledku toho dlhodobo pretrvávajú v životnom prostredí, sú spravidla potenciálne nebezpečné ekotoxické látky.
Neustále uvoľňovanie perzistentných polutantov do životného prostredia vedie k ich hromadeniu a premene na ekotoxické látky pre najzraniteľnejšiu (citlivú) časť biosystému. Po ukončení uvoľňovania perzistentnej toxickej látky zostáva v životnom prostredí dlhý čas. Vo vode jazera Ontario sa tak v 90. rokoch zistili vysoké koncentrácie pesticídu Mirex, ktorého používanie bolo ukončené koncom 70. rokov. V nádržiach testovacej lokality US Air Force na Floride, kde sa v rokoch 1962 - 1964 rozprašoval Agent Orange na výskumné účely, po 10 rokoch obsahoval kal 10 - 35 ng/kg TCDD (v dávke 0,1 pkg/kg podľa normy USA, Rusko - 10 bal./kg).
Medzi látky dlhodobo pretrvávajúce v životnom prostredí patria ťažké kovy (olovo, meď, zinok, nikel, kadmium, kobalt, antimón, ortuť, arzén, chróm), polycyklické polyhalogénované uhľovodíky (polychlórované dibenzodioxíny a dibenzofurány, polychlórované bifenyly atď.). ), niektoré organochlórové pesticídy (DDT, hexachlóran, aldrín, lindán atď.) a mnohé ďalšie látky.
2.3. Transformácia
Prevažná väčšina látok prechádza v prostredí rôznymi premenami. Povaha a rýchlosť týchto premien určuje ich stabilitu.
2.3.1. Abiotická transformácia
Pretrvávanie látky v prostredí je ovplyvnené veľkým počtom procesov. Hlavnými sú fotolýza (deštrukcia pod vplyvom svetla), hydrolýza a oxidácia.
Fotolýza. Svetlo, najmä ultrafialové, môže ničiť chemické väzby a tým spôsobiť degradáciu chemikálií. Fotolýza prebieha hlavne v atmosfére a na povrchu pôdy a vody. Rýchlosť fotolýzy závisí od intenzity svetla a schopnosti látky ho absorbovať. Nenasýtené aromatické zlúčeniny, ako sú polycyklické aromatické uhľovodíky (PAH), sú najcitlivejšie na fotolýzu, pretože aktívne absorbuje svetelnú energiu. Svetlo urýchľuje aj ďalšie procesy degradácie látok: hydrolýzu a oxidáciu. Prítomnosť fotooxidantov v médiách, ako je ozón, oxidy dusíka, formaldehyd, akroleín a organické peroxidy, zase výrazne urýchľuje proces fotolýzy iných znečisťujúcich látok (indikované pre PAU).
Hydrolýza. Voda, najmä pri zahriatí, rýchlo ničí mnohé látky. Esterové väzby, napríklad v molekulách organofosforových zlúčenín, sú vysoko citlivé na pôsobenie vody, čo určuje miernu stabilitu týchto zlúčenín v prostredí. Rýchlosť hydrolýzy veľmi závisí od pH. V dôsledku premeny chemikálií v prostredí vznikajú nové látky. Ich toxicita však môže byť niekedy vyššia ako toxicita materskej látky.
Biotická transformácia
Abiotický rozklad chemikálií sa zvyčajne vyskytuje v nízkej rýchlosti. Xenobiotiká sa oveľa rýchlejšie odbúravajú za účasti bioty, najmä mikroorganizmov (hlavne baktérií a húb), ktoré ich využívajú ako živiny. Proces biotického ničenia prebieha za účasti enzýmov. Biotransformácie látok sú založené na procesoch oxidácie, hydrolýzy, dehalogenácie, štiepenia cyklických štruktúr molekuly, eliminácie alkylových radikálov (dealkylácia) atď. Degradácia zlúčeniny môže viesť k jej úplnému zničeniu, t.j. mineralizácia (tvorba vody, oxidu uhličitého, iných jednoduchých zlúčenín). Je však možné vytvárať medziprodukty biotransformácie látok, ktoré sú niekedy toxickejšie ako pôvodné činidlo. Transformácia anorganických zlúčenín ortuti fytoplanktónom teda môže viesť k tvorbe toxickejších organických zlúčenín ortuti, najmä metylortuti. Podobný jav sa odohral v Japonsku na brehoch zálivu Minamato v 50. a 60. rokoch. Ortuť, ktorá sa dostala do vody zálivu s odpadovou vodou z továrne na výrobu zlúčenín dusíka, premenila biota na metylortuť. Ten sa koncentroval v tkanivách morských organizmov a rýb, ktoré slúžili ako potrava pre miestne obyvateľstvo. V dôsledku toho sa u ľudí, ktorí konzumovali ryby, vyvinulo ochorenie charakterizované komplexným komplexom neurologických symptómov a u novorodencov boli zaznamenané vývojové chyby. Celkovo bolo hlásených 292 prípadov choroby Minamato, z ktorých 62 skončilo smrťou.
2.4. Eliminačné procesy, ktoré nie sú spojené s ničením
Niektoré procesy prebiehajúce v životnom prostredí prispievajú k eliminácii xenobiotík z regiónu a menia ich distribúciu v zložkách životného prostredia. Znečisťujúca látka s vysoká hodnota tlak pár sa môže ľahko vypariť z vody a pôdy a potom sa pomocou prúdenia vzduchu presunúť do iných oblastí. Tento jav je základom všadeprítomnosti relatívne prchavých organochlórových insekticídov, ako je lindán a hexachlórbenzén.
Dôležitým spôsobom redistribúcie škodlivín v životnom prostredí je aj pohyb častíc toxických látok alebo pôdy, na ktorej sú látky adsorbované vetrom a atmosférickým prúdením. V tomto smere sú typickým príkladom polycyklické aromatické uhľovodíky (benzpyrény, dibenzpyrény, benzantracény, dibenzantracény atď.). Benzpyrén a príbuzné zlúčeniny prírodného (hlavne vulkanického) a antropogénneho pôvodu (emisie z hutníctva, rafinácie ropy, tepelných elektrární atď.) sú aktívne zaradené do biosférického kolobehu látok, ktoré sa presúvajú z jedného prostredia do druhého. Spravidla sú však spojené s pevnými časticami atmosférického prachu. Jemný prach (1-10 mikrónov) zostáva vo vzduchu po dlhú dobu; väčšie prachové častice sa rýchlo usadzujú na pôde a vode v mieste vzniku. Počas sopečných erupcií obsahuje popol veľké množstvo takýchto látok. Navyše, čím vyššia je emisia, tým väčšia je vzdialenosť, na ktorú sa znečisťujúce látky rozptýlia.
Sorpcia látok na suspendované častice vo vode s následnou sedimentáciou vedie k ich vylúčeniu z vodného stĺpca, ale akumulácii v spodných sedimentoch. Sedimentácia dramaticky znižuje biologickú dostupnosť kontaminantu.
Prerozdelenie látok rozpustných vo vode je uľahčené dažďom a pohybom podzemnej vody. Napríklad herbicíd atrazín, ktorý sa používa na ochranu širokolistých rastlín v poľnohospodárstve a parkoch v USA, je všadeprítomný v tamojších povrchových vodách. Podľa niektorých správ obsahuje tento pesticíd až 92 % študovaných vodných plôch v USA. Keďže látka je pomerne stabilná a ľahko rozpustná vo vode, migruje do podzemnej vody a tam sa hromadí.
2.5. Bioakumulácia
Ak sa látka znečisťujúca životné prostredie nemôže dostať do tela, zvyčajne nepredstavuje pre organizmus významné riziko. Avšak akonáhle sa dostanú do vnútorného prostredia, mnohé xenobiotiká sú schopné akumulovať sa v tkanivách (pozri časť UToxikokinetika). Proces, pri ktorom organizmy akumulujú toxické látky extrakciou z abiotickej fázy (voda, pôda, vzduch) az potravy (trofický prenos), sa nazýva bioakumulácia. Výsledkom bioakumulácie sú škodlivé následky pre samotný organizmus (dosiahnutie škodlivých koncentrácií v kritických tkanivách), ako aj pre organizmy, ktoré tento biologický druh využívajú ako potravu.
Vodné prostredie poskytuje najlepšie podmienky na bioakumuláciu zlúčenín. Žije tu nespočetné množstvo vodných organizmov, ktoré filtrujú a prechádzajú obrovským množstvom vody, pričom extrahujú toxické látky, ktoré sa môžu hromadiť. Hydrobionty akumulujú látky v koncentráciách, niekedy tisíckrát väčších ako tie, ktoré sa nachádzajú vo vode.
Faktory ovplyvňujúce bioakumuláciu
Tendencia bioakumulácie ekotoxických látok závisí od mnohých faktorov. Prvým je pretrvávanie xenobiotika v prostredí. Stupeň akumulácie látky v tele je v konečnom dôsledku určený jej obsahom v prostredí. Látky, ktoré sa rýchlo vylučujú, sa vo všeobecnosti nehromadia v tele dobre. Výnimkou sú podmienky, za ktorých sa znečisťujúca látka neustále dostáva do životného prostredia (regióny pri priemyselných odvetviach a pod.).
Kyselina kyanovodíková, hoci je to toxická zlúčenina, nie je teda podľa mnohých odborníkov pre svoju vysokú prchavosť potenciálne nebezpečnou látkou znečisťujúcou životné prostredie. Je pravda, že doteraz nebolo možné úplne vylúčiť, že niektoré druhy chorôb a porúch tehotenstva u žien žijúcich v blízkosti podnikov na ťažbu zlata, kde sa kyanid používa v obrovských množstvách, nesúvisia s chronickými účinkami látky.
Po vstupe látok do tela je ich osud určený toxikokinetickými procesmi (pozri príslušnú časť). Najväčšiu schopnosť bioakumulácie majú látky rozpustné v tukoch (lipofilné), ktoré sa v tele pomaly metabolizujú. Tukové tkanivo, spravidla hlavné miesto dlhodobého ukladania xenobiotík. Mnoho rokov po expozícii sa teda vo vzorkách biopsie tukového tkaniva a krvnej plazmy veteránov americkej armády, ktorí sa zúčastnili vojny vo Vietname, našli vysoké hladiny TCDD. Mnohé lipofilné látky sú však náchylné na sorpciu na povrchoch rôznych častíc usadených z vody a vzduchu, čo znižuje ich biologickú dostupnosť. Napríklad sorpcia benzpyrénu humínovými kyselinami trojnásobne znižuje schopnosť jedovatej látky bioakumulovať sa v tkanivách rýb. Ryby z vodných útvarov s nízkym obsahom suspendovaných častíc vo vode akumulujú viac DDT ako ryby z eutrofných vodných útvarov s vysokým obsahom suspendovaných látok.
Látky metabolizované v tele sa hromadia v menších množstvách, ako by sa dalo očakávať na základe ich fyzikálno-chemických vlastností. Medzidruhové rozdiely v hodnotách xenobiotických bioakumulačných faktorov sú do značnej miery determinované druhovo špecifickými charakteristikami ich metabolizmu.
Hodnota bioakumulácie
Bioakumulácia môže byť základom nielen chronických, ale aj oneskorených akútnych toxických účinkov. Rýchla strata tuku, v ktorej sa nahromadilo veľké množstvo látky, teda vedie k uvoľneniu jedovatej látky do krvi. Mobilizácia tukového tkaniva u zvierat sa často pozoruje počas obdobia rozmnožovania. V ekologicky nepriaznivých regiónoch to môže byť sprevádzané hromadným úhynom zvierat po dosiahnutí pohlavnej dospelosti. Perzistentné škodliviny sa môžu preniesť aj na potomstvo, u vtákov a rýb - obsahom žĺtkového vaku, u cicavcov - mliekom dojčiacej matky. V tomto prípade je možné vyvinúť u potomstva účinky, ktoré sa u rodičov neprejavia.
2.6. Biozväčšenie
Chemikálie sa môžu presúvať cez potravinové reťazce od organizmov koristi ku konzumným organizmom. U vysoko lipofilných látok môže byť tento pohyb sprevádzaný zvýšením koncentrácie toxikantu v tkanivách každého nasledujúceho organizmu – článku potravinového reťazca. Tento jav sa nazýva biomagnifikácia. DDT sa teda použilo na zabíjanie komárov na jednom z kalifornských jazier. Po ošetrení bola hladina pesticídu vo vode 0,02 častíc na milión (ppm). Po určitom čase bolo DDT stanovené v planktóne v koncentrácii 10 ppm, v tkanivách planktožravých rýb - 900 ppm, dravých rýb - 2700 ppm, vtákov živiacich sa rybami - 21 000 ppm. To znamená, že obsah DDT v tkanivách vtákov, ktoré neboli priamo vystavené pesticídom, bol 1 000 000-krát vyšší ako vo vode a 20-krát vyšší ako v tele rýb, prvého článku potravinového reťazca.
V už spomínanej knihe od Rachelle Carsonovej Tichá jar je takýto príklad uvedený. Na kontrolu vektora holandskej choroby F, ktorá napáda brest, brest brest Scolytes multistriatus, boli stromy ošetrené DDT. Časť pesticídov skončila v pôde, kde sa absorbovala dážďovky a nahromadené v tkanivách. U sťahovavých drozdov, ktoré sa živia predovšetkým dážďovkami, sa vyvinula otrava pesticídmi. Niektoré z nich uhynuli, iné mali narušenú reprodukčnú funkciu – zniesli sterilné vajíčka. V dôsledku toho kontrola choroby stromov viedla k takmer úplnému vyhynutiu sťahovavých drozdov v niekoľkých regiónoch Spojených štátov.
3. Ekotoxikodynamika
3.1. Všeobecné pojmy
Ekotoxikodynamika je odbor ekotoxikológie, ktorý skúma špecifické mechanizmy vývoja a formy toxického procesu spôsobeného pôsobením ekotoxikantov na biocenózu a/alebo jednotlivé druhy, ktoré ju tvoria.
Mechanizmy, ktorými látky môžu spôsobiť nepriaznivé účinky v biogeocenózach, sú početné a pravdepodobne v každom konkrétnom prípade jedinečné. Zároveň sa dajú klasifikovať. Rozlišujeme teda priame, nepriame a zmiešané účinky ekotoxikantov.
Priame pôsobenie je priame poškodenie organizmov určitej populácie alebo viacerých populácií (biocenóza) ekotoxickou látkou alebo súborom ekotoxických látok daného xenobiotického profilu prostredia. Príkladom látok s podobným mechanizmom účinku u ľudí je kadmium. Tento kov sa v organizme hromadí aj vtedy, keď je jeho obsah v životnom prostredí minimálny a pri dosiahnutí kritickej koncentrácie spúšťa toxický proces prejavujúci sa poškodením dýchacieho systému, obličiek, imunosupresiou a karcinogenézou.
Nepriamy je vplyv xenobiotického profilu prostredia na biotické alebo abiotické prvky biotopu populácie, v dôsledku čoho podmienky a zdroje prostredia prestávajú byť optimálne pre jej existenciu.
Mnohé toxické látky môžu mať priame aj nepriame účinky, t.j. zmiešaná akcia. Príkladom látok so zmiešaným mechanizmom ekotoxického účinku sú najmä herbicídy 2,4,5-T a 2,4-D, ktoré obsahujú malé množstvo 2,3,7,8-tetrachlórdibenzo-p- dioxín (TCDD) ako nečistota. Široké používanie týchto látok americkou armádou vo Vietname spôsobilo značné škody na flóre a faune krajiny a priamo na ľudskom zdraví.
3.2. Ekotoxicita
Ekotoxicita je schopnosť daného xenobiotického environmentálneho profilu spôsobiť nepriaznivé účinky v príslušnej biocenóze. V prípadoch, keď je narušenie prirodzeného xenobiotického profilu spojené s nadmernou akumuláciou len jednej znečisťujúcej látky v životnom prostredí, môžeme podmienečne hovoriť o ekotoxicite len tejto látky.
V súlade s myšlienkou úrovne organizácie biologických systémov v ekológii je obvyklé rozlišovať tri sekcie (G.V. Stadnitsky, A.I. Rodionov, 1996):
Autekológia - popis účinkov prostredia na úrovni organizmu;
Demekológia – vplyvy na životné prostredie na úrovni obyvateľstva;
Synekológia - účinky na úrovni biocenózy.
V tejto súvislosti je vhodné zvážiť nepriaznivé ekotoxické účinky:
Na úrovni tela (autekotoxické) - prejavuje sa zníženou odolnosťou voči iným aktívnym faktorom prostredia, zníženou aktivitou, chorobami, smrťou organizmu, karcinogenézou, poruchami reprodukčné funkcie atď.
Na populačnej úrovni (demekotoxické) - prejavujú sa úmrtnosťou obyvateľstva, zvýšením chorobnosti, úmrtnosti, znížením pôrodnosti, zvýšením počtu vrodených vývojových chýb, porušením demografických charakteristík (vek, pomer pohlaví atď.), zmeny v priemernej dĺžke života, kultúrna degradácia.
Na úrovni biogeocenózy (synekotoxické) - prejavujú sa zmenou populačného spektra cenózy, až vymiznutím jednotlivých druhov a objavením sa nových, ktoré nie sú charakteristické pre danú biocenózu, porušením medzidruhových vzťahov. .
V prípade posudzovania ekotoxicity len jednej látky vo vzťahu k zástupcom len jedného druhu živých bytostí, kvalitatívne a kvantitatívne charakteristiky akceptované v klasickej toxikológii (hodnoty akútnej, subakútnej, chronickej toxicity, dávky a koncentrácie spôsobujúce mutagénne, karcinogénne a iné typy účinkov atď.). Avšak vo viac komplexné systémy ekotoxicita sa nemeria v číslach (kvantitatívne), je charakterizovaná množstvom ukazovateľov kvalitatívne alebo semikvantitatívne, prostredníctvom pojmov Hazard alebo Environmental Risk.
V závislosti od dĺžky pôsobenia ekotoxických látok na ekosystém môžeme hovoriť o akútnej a chronickej ekotoxicite.
3.2.1. Akútna ekotoxicita
Akútny toxický účinok látok na biocenózu môže byť dôsledkom havárií a katastrof sprevádzaných uvoľnením veľkého množstva relatívne nestabilnej toxickej látky do životného prostredia alebo nesprávnym používaním chemikálií.
História už takéto udalosti pozná. Tak došlo v roku 1984 v Bhópále (India) k nehode v závode americkej chemickej spoločnosti vyrábajúcej pesticídy Union Carbide. V dôsledku toho sa do atmosféry dostalo veľké množstvo pulmonotropnej látky metylizokyanátu. Keďže ide o prchavú kvapalinu, látka tvorila nestabilné ohnisko infekcie. Otrávilo sa však asi 200 tisíc ľudí, z ktorých 3 tisíc zomrelo. Hlavnou príčinou smrti je akútny pľúcny edém.
Ďalší známy prípad akútnej toxicko-ekologickej katastrofy sa stal v Iraku. Vláda tohto štátu kúpila veľkú dávku obilia ako semenný materiál. Na boj proti škodcom sa osivo ošetrilo fungicídom metylortuť. Táto várka obilia sa však náhodou dostala do predaja a slúžila na pečenie chleba. V dôsledku tejto ekologickej katastrofy sa otrávilo viac ako 6,5 tisíc ľudí, z ktorých asi 500 zomrelo.
V roku 2000 došlo v Rumunsku v jednom z podnikov ťažby drahých kovov v dôsledku nehody k úniku. kyselina kyanovodíková a výrobky obsahujúce kyanid. Toxické látky v obrovské číslo vstúpil do vôd Dunaja a otrávil všetko živé na stovky kilometrov po prúde rieky.
Najväčšou ekologickou katastrofou je používanie vysoko toxických chemikálií na vojenské účely. Počas prvej svetovej vojny bojujúce krajiny použili na bojiskách asi 120-tisíc ton toxických látok. V dôsledku toho sa otrávilo viac ako 1,3 milióna ľudí, čo možno považovať za jednu z najväčších ekologických katastrof v histórii ľudstva.
Akútne ekotoxické účinky nevedú vždy k smrti resp akútne ochorenie postihnutých ľudí alebo príslušníkov iných druhov. Medzi chemickými látkami používanými v prvej svetovej vojne bola teda sírna horčica. Táto látka ako karcinogén spôsobila neskorú smrť postihnutých novotvarmi.
3.2.2. Chronická ekotoxicita
Subletálne účinky sú zvyčajne spojené s chronickou toxicitou látok. To často znamená narušené reprodukčné funkcie, imunitné zmeny, endokrinná patológia, vývojové chyby, alergizácia a pod. Chronické vystavenie toxickým látkam však môže viesť aj k úmrtia medzi jednotlivcami určitých druhov.
Prejavy účinkov ekotoxických látok na človeka môžu byť veľmi rôznorodé a pri určitých úrovniach intenzity expozície sa ukážu ako celkom špecifické pre aktívny faktor.
Mechanizmy ekotoxicity
Moderná literatúra poskytuje množstvo príkladov mechanizmov pôsobenia chemikálií na živú prírodu, čo umožňuje oceniť ich zložitosť a neočakávanosť.
1. Priame pôsobenie toxických látok, vedúce k hromadnému úhynu zástupcov citlivých druhov. Používanie účinných pesticídov vedie k masívnemu úhynu škodcov: hmyzu (insekticídy) alebo buriny (herbicídy). Stratégia používania chemikálií je založená na tomto ekotoxickom účinku. V niektorých prípadoch sú však zaznamenané sprievodné negatívne javy. Takže vo Švédsku, v 50-60 rokoch. Dikyánamid metylortuťnatý bol široko používaný na ošetrenie semien obilia. Koncentrácia ortuti v zrne bola viac ako 10 mg/kg. Pravidelné klovanie nakladaného semena vtákmi viedlo k tomu, že o niekoľko rokov neskôr došlo k masívnemu úhynu bažantov, holubov, jarabíc a iných zrnožravých vtákov na chronickú intoxikáciu ortuťou.
Pri hodnotení environmentálnej situácie je potrebné mať na pamäti základný zákon toxikológie: citlivosť rôznych druhov živých organizmov na chemikálie je vždy rôzna. Preto výskyt znečisťujúcej látky v životnom prostredí, dokonca aj v malých množstvách, môže byť škodlivý pre zástupcov najcitlivejších druhov. Chlorid olovnatý teda zabíja dafnie do 24 hodín, keď je obsiahnutý vo vode v koncentrácii asi 0,01 mg/l, čo je pre zástupcov iných druhov len málo nebezpečné.
2. Priame pôsobenie xenobiotika vedúce k rozvoju alobiotických podmienok a špeciálnych foriem toxického procesu. Koncom 80. rokov uhynulo v dôsledku vírusových infekcií v Baltskom, Severnom a Írskom mori asi 18 tisíc tuleňov. V tkanivách uhynutých zvierat sa našli vysoké hladiny polychlórovaných bifenylov (PCB). Je známe, že PCB, podobne ako iné zlúčeniny obsahujúce chlór, ako DDT, hexachlórbenzén, dieldrín, majú na cicavce imunosupresívny účinok. Ich akumulácia v tele viedla k zníženiu odolnosti tuleňov voči infekcii. Znečisťujúca látka teda bez toho, aby priamo spôsobila smrť zvierat, výrazne zvýšila ich citlivosť na pôsobenie iných nepriaznivých faktorov prostredia.
Klasickým príkladom tejto formy ekotoxického efektu je nárast počtu novotvarov a zníženie reprodukčných schopností v populáciách ľudí žijúcich v regiónoch kontaminovaných ekotoxickými látkami (územia Južného Vietnamu - dioxín).
3. Embryotoxický účinok ekopollutantov. Je dobre známe, že DDT, ktoré sa hromadí v tkanivách vtákov, ako sú kačice divé, orol bielohlavý, orol bielohlavý atď., vedie k rednutiu vaječných škrupín. V dôsledku toho sa kurčatá nemôžu vyliahnuť a zomrieť. To je sprevádzané poklesom populácie vtákov.
Príklady toxického účinku rôznych xenobiotík (vrátane liekov) na ľudské a cicavčie embryá sú všeobecne známe (pozri časť UTeratogenéza).
4. Priame pôsobenie produktu biotransformácie znečisťujúcich látok s neobvyklým účinkom. Terénne pozorovania živorodých rýb (kapsoozubcov) v štáte Florida umožnili identifikovať populácie s veľkým počtom samíc so zjavnými znakmi maskulinizácie (zvláštne správanie, úprava análnej plutvy a pod.). Tieto populácie sa našli v rieke pod závodom na spracovanie orechov. Pôvodne sa predpokladalo, že odpadová voda obsahuje maskulinizačné látky. Štúdie však ukázali, že v emisiách takéto látky nie sú: odpadová voda nespôsobila maskulinizáciu. Ďalej sa zistilo, že v odpadových vôd obsahoval fytosterón (vznikajúci pri spracovaní surovín), ktorý bol v riečnej vode vystavený pôsobeniu tu žijúcich baktérií a za ich účasti sa premieňal na androgén. To posledné spôsobilo nepriaznivý účinok.
Ekotoxikometria
Všeobecná metodológia
Ekotoxikometria je sekcia ekotoxikológie, v rámci ktorej sa zvažujú metodologické techniky, ktoré umožňujú hodnotiť (perspektívne alebo retrospektívne) ekotoxicitu xenobiotík.
Na stanovenie ekotoxicity xenobiotík sa plne využívajú všetky typy klasických kvantitatívnych toxikologických štúdií (pozri časť UToxikometria).
Akútna toxicita ekopollutantov sa experimentálne zisťuje na niekoľkých druhoch, ktoré sú predstaviteľmi rôznych úrovní trofickej organizácie v ekosystéme (riasy, rastliny, bezstavovce, ryby, vtáky, cicavce). Pri stanovovaní kritérií pre kvalitu vody obsahujúcej určitú toxickú látku vyžaduje Agentúra pre ochranu životného prostredia USA, aby sa jej toxicita stanovila na najmenej 8 rôznych druhoch sladkovodných a morských organizmov (16 testov).
Uskutočnili sa opakované pokusy zoradiť druhy živých bytostí podľa ich citlivosti na xenobiotiká. Avšak pre rôzne toxické látky je pomer citlivosti živých bytostí na ne odlišný. Okrem toho použitie zástupcov určitých úrovní ekologickej organizácie v ekotoxikológii štandardných druhov na určenie ekotoxicity xenobiotík z vedeckého hľadiska nie je správne, pretože citlivosť zvierat, dokonca aj blízko príbuzných druhov, sa niekedy veľmi líši. výrazne.
Pri hodnotení ekotoxicity je potrebné vziať do úvahy, že hoci takmer všetky látky môžu spôsobiť akútne toxické účinky, chronická toxicita nie je zistená v každej zlúčenine. Nepriama hodnota označujúca stupeň nebezpečenstva látky pri jej chronickom pôsobení je pomer koncentrácií spôsobujúcich akútne (LC50) a chronické (prah toxického pôsobenia) účinky. Ak je tento pomer menší ako 10, látka sa považuje za látku s nízkym rizikom chronickej expozície.
Pri hodnotení chronickej ekotoxicity látky sa musia brať do úvahy tieto okolnosti:
1. Určenie koeficientu nebezpečnosti je len úplne prvým krokom pri určovaní ekotoxického potenciálu látky. V laboratórnych podmienkach sa prahové koncentrácie chronického pôsobenia toxických látok stanovujú hodnotením úmrtnosti, rastu a reprodukčných schopností skupiny. Štúdium iných dôsledkov chronickej expozície látkam môže niekedy viesť k odlišným číselným charakteristikám.
2. Štúdie toxicity sa vykonávajú na zvieratách vhodných pre laboratórne podmienky. Získané výsledky nemožno považovať za absolútne. Toxické látky môžu u niektorých druhov spôsobiť chronické účinky, u iných nie.
3. Interakcia toxikantu s biotickými a abiotickými prvkami prostredia môže výrazne ovplyvniť jeho toxicitu v prirodzených podmienkach (pozri vyššie). To sa však nedá študovať za podmienok
