Опасность воздействия токсических веществ на организм

Лекция 4

В основу токсикометрии лежит установление ПДК вредных веществ в различных средах, которые составлют юридическую основу санитарного контроля. Основанием для установления ПДК является концепция пороговости вредного действия веществ.

Порог вредного действия (однократного и хронического) – это минимальная концентрация (доза) вещества в объекте ОС, при воздействии которой в организме возникают изменения, выходящие за пределы физиологических приспособительных реакций, или скрытая патология. Порог однократного действия обозначают символом (Limch).

Аналогично устанавливается порог специфического (избирательного) действия, под которым понимают минимальную концентрацию (дозу), вызывающую изменение биологических функций отдельных органов или систем организма, которые выходят за пределы приспособительных физиологических реакций. Его обозначают символом (Limsp).

Отношение порога острого токсического действия (Lim a c) к порогу хронического действия (Lim c r) называется зоной хронического действия.

Это отношение показывает насколько велик развыв между дозами и концентрациями, вызывающими начальные явления интоксикации при однократном или длительном поступлении в организм.

Чем меньше зона острого действия, тем опаснее вещество, даже небольшое повышение концентрации, начиная от пороговой, уже может вызвать смерть (крайние формы влияния на организм). Из этого вытекает, что вещество опасно в связи с возможностью развития тяжелых форм отравления.

Зоны хронического действия – наоборот; чем они шире, тем опасность больше, т. к. концентрации, вызывающие хроническое действие, значительно меньше вызывающих острое отравление.

Зона биологического действия (Z b cf) – отношение средней смертельной концентрации (дозы) к пороговой концентрации (дозе) при хроническом воздействии.

Хроническое отравление при действии такого вещества развивается скрытно, т.к. происходит постепенное накопление самого вещества или токсического эффекта (материальной или функциональной кумуляции).

Слово «кумуляция» обозначает накопление. Может происходить накопление количества яда – материальная кумуляция, а может быть накопление болезненных, ненормальных изменений в организме, вызванных ядом – функциональная кумуляция. Хронические отравления, когда яд постоянно поступает в организм, сопровождаются и материальной и функциональной кумуляцией.

Коэффициент кумуляции – отношение величины суммарной дозы яда, вызывающей определенный эффект (чаще смертельный) у 50% подопытных животных при многократном дробном введении, к величине дозы, вызывающей тот же эффект при однократном воздействии

К_К= ∑ DL₅₀/ DL₅₀

Этот коэффициент – величина обратная интенсивности кумуляции: чем она меньше, тем кумуляция больше. Степень кумулятивных свойств вредного вещества характеризует реальную опасность хронической интоксикации, поэтому коэффициент кумуляции должен учитываться при гигиенической регламентации вредных веществ в воздухе рабочей зоны.

Коэффициент кумуляции, приближающийся к единице, указывает на то, что кумулятивное действие выражено редко; если же его значение > 5 то кумулятивное действие слабое.

О кумулятивных свойствах веществ можно судить, исходя из результатов острого опыта, используя индекс кумуляции:

J_К= 1 - ∑ DL_{50 (1)}/ DL₅₀₍₁₄₎

где – DL_{50 (1)} доза, расчитанная по результатам гибели животных в первый день опыта, - DL_{50 (14)} в течение 14 дней.

Если эти величины совпадают, т.е. все подопытные животные погибают в первый день, то индекс кумуляции равен нулю. При поздней гибели животных он приближается к единице, что свидетельствует о наличии кумулятивных свойств. Так фосфорорганические пестициды вызывают гибель животных в течении первого часа т.е. они мало кумулятивны. Высоко кумулятивные хлорорганические препараты вызывают гибель животных на 2-3 сутки и позже. В случае медленного развития процесса, введение последующих доз происходит раньше, чем успевают восстановиться нарушенные функции организма.

В ряде случаев, например, при аллергическом действии наблюдается повышение чувствительности организма к воздействию вещества. Это явление называют сенсибилизацией. Сенсибилирующим действием обладают многие лекарственные препараты, особенно антибиотики, пестициды и другие вещества, применяющиеся в с/х.

Считается, что в определённых условиях на некоторый срок организм человека может, как бы привыкнуть к действию любого яда.

Под привыканием понимают понижение чувствительности к яду, происходящее под влиянием его длительного действия, что в малых дозах может проявляться ослаблением или полным исчезновением признаков отравления.

Таким образом, организм приспосабливается к периодическому действиювредных веществ. Дозы яда, к которому формируется устойчивость, не должны быть чрезмерно большими (способными вызвать острое отравление).

Механизм привыкания к ядам пытаются объяснить три теории. Согласно первой, длительно действующие на организм вещества становятся постоянными участниками обмена веществ в тканях и поэтому теряют чужеродность. На них утрачивается защитная реакция. Например, никотин, алкоголь.

По второй теории, в организме могут синтезироваться новые специальные ферменты в ответ на поступление чужеродного вещества, способные его расщеплять и, тем самым, обезвреживать. Например, при поступлении в организм небольших количеств яда табуна (химическое оружие) на него вырабатывается фермент табуназа, разрушающий ядовитое вещество, и признаки отравления отсутствуют.

По третьей теории, иммунная система, вырабатывая антитела на чужеродные вещества, может участвовать в обезвреживании ядов и, значит, в снижении к ним чувствительности.

Привыкание развивается постепенно, но если яд продолжает действовать на организм длительно, заканчивается развитием хронического отравления. Для токсического эффекта имеют значение не только концентрация (доза) вещества, а также время (продолжительность) и периодичность воздействия ядов.

Для раздражающих веществ (фосген, сероводород, сернистый газ) токсический эффект зависит от фактора времени. Такие яды называют хроноконцентрированными. К таким ядам можно отнести вещества нарушающие обмен веществ – блокирующие ферментные системы и медленно насыщающие организм, например ароматические углеводороды. Другая группа концентрационные яды – вещества, воздействие которых определяется концентрацией вещества. Токсический эффект почти не зависит от времени (например цианистый водород, многие летучие наркотики).

Адаптация – это результат приспособительных процессов, обеспечивающий нормальное существование организма в измененных условиях. Адаптация к действию химических веществ это истинное приспособление организма к изменяющимся условиям окружающей среды (особенно химическим), которое происходит без необратимых нарушений данной биологической системы и без превышения нормальных (гомеостатических) способностей её реагирования. Такое приспособление иногда называют физиологической, истинной или полной адаптацией.

Долго считалось, что адаптация возможна к отдельным веществам и что она не может развиваться по отношению к ядам, кумулирующим в организме. Установлено, что адаптация при соответствующих условиях возникает к любому веществу в какой-то мере и на некоторый срок. Для развития адаптации к хроническому воздействию яда необходимо, чтобы его концентрации (дозы) были достаточными для вызова ответной приспособительной реакции, но чтобы они не были чрезмерными, которые приводят к быстрому и серьезному повреждению организма. Показатели адаптации к ядам могут быть специфическими и не специфическими.

Специфические признаки адаптации: повышение пороговых концентраций или доз, отсутствие гибели или резкое уменьшение гибели животных после экспозиции СL50 данного вещества или введении DL50. Неспецифические признаки: восстановление существенно измененных в начале опыта интегральных показателей интоксикации, нормализация реакции на экспериментальные воздействия и улучшение ответов на различные функциональные пробы. Срыв адаптации – явная патология, характеризующаяся наличием симптомов, специфичных для действующего яда.

Приспособление организма к изменяющимся условиям окружающей среды может быть обусловлена изменениями, которые протекают с превышением обычных гомеостатических возможностей. В этом случае говорят о компенсации (псевдоадаптации) действия веществ. Компенсация является временно скрытой патологией, которая со временем может обнаружиться в виде явных патологических изменений (декомпенсации).

Таким образом, при компенсации приспособление организма к окружающей среде достигается за счет нарушения гомеостаза.

К показателям потенциальной опасности относится коэффициент возможности ингаляционного отравления (КВИО), по нему оценивают опасность химических веществ.

КВИО равен - отношению максимально достижимой концентрации вредного вещества в воздухе при 20⁰С (С20) к средней смертельной концентрации вещества для мышей (при двух часовом воздействии и двух недельном сроке наблюдения (CL¹²⁰50). КВИО объединяет два показателя острого отравления: летучесть вещества и дозу, которая вызывает наибольший биологический эффект, т.е. гибель организма.

Анализ оценки опасности промышленных ядов по величине КВИО показывает, что малотоксичные, но высоколетучие вещества в условиях производства могут оказываться более опасными в развитии острого отравления, чем высокотоксичные, но малолетучие.

Комбинированное действие вредных веществ это одновременное или последовательное действие на организм нескольких веществ при одном и том же пути поступления.

При совместном действии нескольких вредных для организма веществ возможно:

1. Независимое действие ядов – каждый «отравляет» по-своему.

2. Усиление токсического эффекта – синергизм.

Например, смертельная доза морфина, при сочетании его с алкоголем, может быть в 2 раза меньше, чем смертельная доза одного морфина.

3. Антагонизм – «враждебные» взаимоотношения ядов. Такие совместные действия уменьшают или ликвидируют токсическое действие яда. Отношения - яд-антидот.

4. Извращение токсического эффекта. Например, при приёме некоторых психотропных препаратов с алкоголем.

Комплексное воздействие связано с проблемой комплексного гигиенического нормирования – одновременного установления гигиенических нормативов содержания вредных веществ в продуктах питания, воде и атмосферном воздухе. Это нормирование должно быть основано на экспериментальном определении максимальной допустимой дозы для животных, допустимой суточной дозы для человека и установления соотношения количеств вредных веществ, поступающих в организм из разных сред.

При нормировании вредных веществ в случае их комбинированного действия для расчета необходимой вентиляции производственных помещений используется формула

Данная формула получила широкое распространение, хотя она отвечает лишь случаю аддитивности.

При потенцировании необходимо внести в неё поправки учитывающие усиление эффекта при совместном воздействии:

где Х – коэффициент усиления степени токсичности.

Одновременное или последовательное действие на организм факторов различной природы (химических, биологических, физических) называются сочетанным действием.

Повышение и понижение температуры обычно усиливает токсический эффект воздействия веществ, но не во всех случаях. В связи с этим высказывались рекомендации о введении поправок к ПДК, учитывающих изменение температуры.

Повышенная влажность воздуха усиливает эффект ряда веществ вследствие образования аэрозолей и гидролиза, способствует нарушению теплоотдачи, увеличивая чувствительность к воздействию вредных веществ.

Также имеются сведения об аддитивном воздействии шума и ряда химических соединений, хотя это проявляется не во всех случаях. Шум определенной интенсивности может формировать в организме состояние неспецифически повышенной сопротивляемости к химическим соединениям. Это приводит к антагонистическому эффекту.

Известно о взаимном усилении действия вибрации и токсических веществ. Вызванное вибрацией нарушение кинетики обмена тяжелых металлов является одним из механизмов сочетанного действия.

Важную роль играет УФ – радиация в формировании резистентности (сопротивляемости) организма к веществам, в частности к химическим канцерогенам. Существует оптимальный уровень УФ – облучения, при котором достигается наиболее благоприятный для организма эффект, за счет повышения резистентности организма. При повышении или понижении дозы УФ – облучения степень поражения организма возрастает. Предлагается учитывать при гигиеническом нормировании различную обеспеченность УФ – радиацией в различных природно-климатических зонах.

В последние годы в связи с развитием атомной энергетики проблема сочетанного действия на организм веществ и ионизирующей радиации становится всё более актуальной. Имеются сведения о том, что предварительное или одновременное с радиацией воздействие гипоксических ядов (угарный газ, цианиды, нитрилы, оксид и диоксид азота) приводили к ослаблению степени поражения, особенно на уровне доз половинной выживаемости. В то же время сочетанное действие радиационных и химических канцерогенов приводит к суммации и потенцированию канцерогенной эффективности каждого из факторов. Это может относиться и к мутагенным эффектам. Названные факты имеют большое значение для прогнозирования опасности развития отдаленных последствий. Отметим, что злокачественные образования в последнее время являются одним из наиболее значительных форм патологии в промышленно развитых странах мира.

Дата добавления: 2013-12-12